2.7.4. Воздействие флюктуирующего сигнала на двухпетлевую систему АРУ

Для выполнения все возрастающих требований к приемным устройствам во многих случаях оказывается необходимым применение двухпетлевых систем АРУ, которые могут быть последовательными (рис. 2.14,а) и параллельными (рис. 2.14,б).

Займемся анализом работы приемного устройства с двухпетлевой системой АРУ при воздействии на его вход флюктуирующего сигнала. Из рис. 2.14, а видно, что приемник с последовательной двухпетлевой системой АРУ состоит из двух последовательно включенных усилителей, каждый из которых регулируется своей системой АРУ.

Рис. 2.14 Эквивалентная схема приемника с двухпетлевой системой АРУ: а — последовательной; б - параллельной. 1, 2 — регулируемые усилители; 3, 4 — цепи обратной связи.

Анализ случайных процессов в одном усилителе с АРУ мы уже проводили. Остается лишь сигнал с найденными характеристиками пропустить еще через один регулируемый усилитель. С точностью до первого приближения эта задача решается элементарно. Оказывается, что приемник с такой двухпетлевой системой АРУ воздействует на огибающую входного сигнала как линейная система с эквивалентной частотной характеристикой, определяющейся формулой

где эквивалентные частотные характеристики первого и второго усилителя; определяется формулой (2.7.10).

При нахождении в формуле (2.7.10) следует заменить А на где — средний коэффициент усиления первого усилителя, а все остальные параметры, входящие в формулу, относятся ко второму усилителю.

Более сложен анализ параллельной двухпетлевой системы АРУ. Интересуясь установившимся режимом работы, аппроксимируем регулировочные характеристики усилителей прямыми линиями. Тогда сигнал на выходе понимаются огибающие реальных сигналов) будет связан со входным сигналом и напряжениями регулирования следующим образом:

где параметры регулировочных характеристик первого и второго усилителей.

Представляя сигналы на входе и выходе в виде (2.7.3) и (2.7.4), а напряжения регулирования в виде (2.7.5), нетрудно получить интегральное уравнение для комплексного спектра сигнала на выходе

где

частотные характеристики цепей обратной связи АРУ.

Решение этого нелинейного интегрального уравнения целесообразно по-прежнему искать в виде последовательных приближений

Не останавливаясь подробно на отыскании этого решения, приведем окончательные результаты [35]

где — средний коэффициент усиления приемного устройства, а определяется из решения уравнения

Величина совпадает с коэффициентом усиления приемного устройства, когда на его вход воздействует сигнал постоянной амплитуды, равной А.

Первая поправка к нулевому приближению имеет вид

Из этих формул следует, что с точки зрения передачи огибающей сигнала приемное устройство с двухпетлевой системой АРУ эквивалентно в первом приближении

линейной системе с частотной характеристикой Используя полученное решение, можно определить спектр огибающей сигнала на выходе при любом виде огибающей на входе.

При случайном воздействии на входе полученное решение дает возможность найти характеристики случайного процесса на выходе. Математическое ожидание случайного процесса на выходе в первом приближении будет равно

Спектральную плотность флюктуаций на выходе нетрудно определить, используя соотношение (2.7.18). Первое приближение для искомой спектральной плотности будет химеть вид

Аналогично предыдущему, эти формулы для математического ожидания и спектральной плотности флюктуаций на выходе справедливы при любом виде закона распределения вероятностей огибающей входного случайного процесса.

Полученные соотношения дают возможность найти характеристики огибающей сигнала на выходе приемника и оценить преимущества применения двухпетлевой системы АРУ. Например, в радиолокаторах с коническим сканированием угломерный канал приемного устройства должен иметь систему АРУ с большой инерционностью. В дальномерном канале, наоборот, желательно лучше демодулировать сигнал, т. е. иметь малоинерционную АРУ. Эти требования с успехом можно выполнить, применив двухпетлевую систему АРУ любого из описанных выше видов, если первую петлю сделать инерционной, а вторую — мало инерционной. Интересно отметить дополнительное преимущество, которое получается за счет применения двухпетлевой системы АРУ. Демодулирующие свойства АРУ в дальномерном канале будут слабо зависеть от уровня сигнала на входе. В самом деле из формул (2.7.55) и (2.7.61) следует, что в пределе, если первая петля АРУ обладает бесконечно большой инерционностью, эквивалентная

частотная характеристика приемника в обоих случаях имеет вид

Величина остается примерно постоянной при изменении среднего уровня входного сигнала А в большом диапазоне, а значит и частотная характеристика, от которой зависят демодулирующие свойства АРУ, остается неизменной.

Напомним, что в случае простой однопетлевой системы АРУ полоса частот огибающей сигнала, отрабатываемых АРУ, увеличивалась с ростом среднего уровня входного сигнала.

В заключение заметим, что подобным методом в работе [35] проанализировано воздействие на двухпетлевую систему АРУ сигнала с регулярной синусоидальной огибающей.