Введение
Усилители с автоматической регулировкой усиления (АРУ).
Области применения АРУ. Мощность отраженного радиолокационного сигнала принимаемого от отражающего объекта, изменяется прямопропорционально четвертой степени дальности или удвоенного времени распространения энергии зондирующего радиолокационного сигнала до этого объекта.
РЛС обнаружения принимает отраженные сигналы, которые настолько различны по уровню, что обычно динамический диапозон приемника с фиксированным усилением оказывается недостаточным. Различие в уровнях отраженных сигналов объяснятся различиями эффективных площадей рассеяния (ЭПР) целей, метеорологических условий и дальности до целей. Однако влияние дальности до цели на уровень отраженных радиолокационных сигналов сказывается намного сильнее чем другие причины, и именно поэтому –это и есть “основная” причина.
Влияние дальности на мощность сигналов мешает измерению размера цели. Но определить размер нашей цели нам необходимо чтобы различить эхо-сигналы от “полезных“ целей и эхо-сигналы от различных животных, птиц, атмосферных аномалий – ведь иногда для них ЭПР бывает немножко меньше нежели для реактивного самолета. Влияние всех мною выше перечисленных факторов понижается схемой автоматической регулировки усиления (АРУ), благодаря которой усиление радиолокационного приемника меняется во времени так, что уровени усиленных радиолокационных эхо-сигналов не зависят от дальности до нужных нам целей.
Виды АРУ приемных устройств РЛС
В зависимости от степени вмешетельства оператора в процесс регулировки усиления приемника различают:
* Ручная регулировка усиления (РРУ)
* Автоматическая регулировка усиления (АРУ)
В этой главе речь пойдет только об АРУ.
В свою очередь АРУ подразделяют на инерционное (ИАРУ), когда время срабатывания tср схемы регулировки значительно превышает длительность полезного сигнала (tср>>tU), быстрое (БАРУ) с временем срабатывания tUtср(23)tU и программное реализирование задания РУ приемника во времени (ВАРУ) или по уровню выходного сигнала (функциональной регулировки-ФАРУ). При ФРУ реализуют функционально-амплитудные характеристики.
Если схемы ИАРУ и ФАРУ срабатывают от воздействия собственных шумов приемника, то такие схемы называют схемой шумовой АРУ (ШАРУ).
Схемы регулирования должны обеспечить следующую глубину регулирования усиления приемника.
где Dпом и DU – динамические диапазоны помехи и индикатора.
При этом к схеме регулирования предъявляются следующие требования:
* Минимальное влияние на чувствительность приемника
* Минимально вносимые частотные и фазовые искажения в процессе регулирования усиления
* Минимально вносимые нелинейные искажения
* Минимальная регулируемая мощность
Схемы АРУ обеспечивают отсутствие перегрузки приемника при воздействии различных пассивных и активных помех и согласуют динамический диапозон приемника по выходу с динамического диапозона индикатора. Для защиты от перегрузки длительными импульсными и незатухающими помехами в блоке УПЧ применяется БАРУ. Для защиты от шумовой помехи и для поддержания постоянства уровня шумов на выходе приемника применяются различные схемы ШАРУ, регулирующие коэффициент усиления УПЧ.
Включение схем АРУ (ВАРУ, БАРУ, ШАРУ) осуществляет программное устройство, состав которого входит электронно вычислительная машина (ЭВМ). В простейшем случае программное устройство может отсутствовать. В этом случае включение схем АРУ осуществляется напряжением поступающим с выхода УПЧ.
Для защиты приемника от перегрузки отражениями от местных предметов в блоке УПЧ часто применяют схемы временной регулировки усиления (ВАРУ), которое запускается зондирующим импульсом.
Работа АРУ с обратной связью
Системы АРУ можно разделить на два больших класса:
* Следящие
* Неследящие
В следящих АРУ напряжение регулирования и коэффициент усиления зависят от напряжения на выходе или входе приемника.
В неследящих АРУ напряжение регулирования вырабатывается по определенной временной программе (ВАРУ).
Следящие АРУ делят на АРУ с обратной связью (АРУ – “назад”) (рис.1.) и АРУ без обратной связи (АРУ – “вперед”).
Рис.1. Структурная схема АРУ с обратной связью
В АРУ с обратной связью выходное напряжения Uвых после детектора Д (Uд) усиливается усилителем постоянного тока УПТ с коэффициентом усиления Купт и через фильтр низких частот ФНЧ, обеспечивающий инертность АРУ, регулирующее напряжение Uр таким образом изменяет коэффициент передачи регулируемого усилителя РУ, содержащего np регулируемых каскадов.
Литература
1. Проектирование радиолокационных приемных устройств. //под редакцией Соколова
2. Проектирование радиолокационных приемных импульсных радиосигналов. //под редакцией Волкова В.М. т.1
3. Васин Высегов В.Ф. // Радиолокационные устройства. –М: Советское Радио. 1977г.
4. Белкин М.К. и др. // Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств. –К: Высшая школа. 1988г.