Найдем, далее, выражения для Up п и Up м. Для нахождения UD а учтем, что напряжение «р соответствует вели чине, при которой UВЬ1» достигает уровня <7пор, когда на входе приемника действует помеха с амплитудой t7BXJ. Следовательно,

Uвых = аор = («о - ар u)Ubxi- (5.1.46)

Введем обозначение

= 1 - Unov/k0Unl. (5.1.47)

Эта величина имеет смысл коэффициента перегрузки приемника, причем рд = 0, если перегрузки нет, и р\ =1 при бесконечной перегрузке. Тогда получаем

UP „ = р\с/р0, (5.1.48)

где (/р0 = к0/а.

Аналогично, когда напряжение ир = 11 р м, уменьшаясь в течение времени Т2, достигает величины Е3, напряжение (7вЬ]1 становится равным £а. Следовательно,

Увн! = Еэ = (к-о - aUpydUw (5.1.49)

Вводя обозначение

р2 = 1 - EJk0Ub„, (5.1.50)

получаем

РМ = р2ро- (5.1.51)

Величина 62 имеет смысл коэффициента потери чувствительности. Исключая из найденных равенств величины (Ур1 и Upu и учитывая выражения (5.1.48) и (5.1.51), получаем систему двух уравнений для определения интересующих нас величин tM и tn:

UpuР, = кАРу (Un-E3) (1 -е~"/7") +

+ Л2е-"/г(1-е-(г-»)/т) +

+ Урорае-«7е-(г«--)/х. (5.1.52)

с/р,Р2=Ле-"/Г(1-е-(г-) +

+ Upahe-»Te-lTl-a)\ (5.1.53)

Если сигнал отсутствует и на приемник действует только помеха, то в уравнениях (5.1.52) и (5.1.53) можно положить Л2 = 0, tM - 0, т2 = Т. Тогда, подставляя в уравнение (5.1.40) значение Up найденное из уравнения (5.1.52), получаем

c/paRl(l e-(r--.e-(/" + /7) =

= (с/п0р-£3)КАРу(1-е-"/г) +

+ А,е- <п+г.)/7(1 е- (г-п)/*). (5л.54)

Отсюда можно найти время перегрузки tn. Примем, далее, что интервалы между импульсами помехи достаточно велики, так что к моменту прихода очередного импульса помехи напряжение ир можно считать равным нулю. Это равносильно предположению, что (T2/TL) оо. Тогда уравнение (5.1.54) существенно упрощается:

ро Pi - Кару (Unop - Е3) (1 - е ~;т). (5.1.55)

Следовательно, для относительного времени перегрузки находим

-is-= In-Х--= ln---. (5.1.56)

Т i-£VPi/(Unop-£3)KApy 1-Pi«

Здесь

R = UPol(UnoV-Ei)kAPy. (5.1.57)

Графики зависимости tJT от рх при разных значениях R показаны на рис. 5.11. Чем выше быстродействие системы (т. е. чем меньше Т и больше кару), тем меньше время tn, в течение которого приемник оказывается перегруженным.

Найдем далее условия, при которых отсутствуют ограни чения выходного напряжения за время 7\, полагая, что в паузах Т2 сигнал достаточно мал ((Увх2 <С UBX1), а скважность помехи Q = 2. Обозначим 7\ = Т2 = t„. Считая в равенстве (5.1.54) tu = 0, получаем

PoPiO - е~"/Т е"/и/г) = Л1е /и/г (1 -е-"/т)- (5.1.58)

Из этого уравнения можно определить условия отсутствия ограничений. Допустим для простоты ц. ;>> 1 (отсюда вытекает

также, что (iJT) < 1). Тогда из последнего равенства найдем простое соотношение « А-п. Отсюда видно, что

приемник в интервалах действия помехи не перегружается при условии, что

KobxI ,1 -(£э/£п)е V?

и < п- (5-1.59)

Уменьшение отношения tJT обеспечивает отсутствие перегрузки при большем входном сигнале. Таким образом, при очень малом периоде помехи (по сравнению с постоянной времени фильтра) перегрузка практически отсутствует. Напротив, для малой частоты помехи перегрузка всегда имеет место, поскольку за полупериод Тг конденсатор фильтра успевает разрядиться и каждый новый импульс помехи застает приемник на высокой чувствительности.

Рассмотрим, наконец, условия, при которых сигнал на выходе приемника за время Тг не успевает нарасти до величины Еа. Это означает, что приема во время Т8 нет (напряжение на выходе достигает уровня Еа при минимальном сигнале на входе приемника). Для упрощения анализа положим, что перегрузка отсутствует (tBep = 0), а скважность Q = 2. Тогда в уравнении (5.1.52) следует положить tM =* = /, и Г, = Tj = и. Отсюда находим poPi = р062. 208

Заметим, что уравнение (5.1.59) дает условия отсутствия перегрузки в полупериоды 7\. Таким образом, между £/вИ и U.Bll имеется зависимость

UMIUM = tVnop/£3. (5.1.60)

Если t7BX2 поднимается выше уровня с7ах1 (Ea/Uaop), то в полупериоды Тг сигнал на выходе приемника успевает подняться выше уровня Ея.

Описанным путем можно найти напряжение на выходе приемника в любой момент времени при всевозможных соотношениях между 1/вх1, ишг, 7\, Т2, UПОр, Еа, Т. Не приводя результатов вычислений, наметим путь их получения. Записываются зависимости напряжений ир (t) для четырех интервалов времени, как это делалось при выводе уравнений (5.1.52) и (5.1.53). Затем исключаются величины UPi и 11рп. После этого записываются выражения для коэффициентов передачи к = к0 - аир и на каждом из интервалов в соответствии с равенством с7вых = /с(/вх находятся выражения для ивых. Отметим, что в интервалах ta величина напряжения на выходе равна 1/пор.

Проведенное рассмотрение показывает, что при фиксированных параметрах системы АРУ всегда можно подобрать параметры помехи так, что будут наблюдаться потери информации, заключенные в изменении амплитуды сигнала за счет временной перегрузки в течение некоторого времени после воздействия очередного импульса помехи и за счет временной потери чувствительности после окончания импульса помехи.

4. Некоторые способы защиты приемника от временных перегрузок и временной потери чувствительности

Известны схемы АРУ, в которых приняты меры для того, чтобы свести к минимуму время перегрузки ta и «мертвое» время /м, т. е. схемы защиты от временных перегрузок и потери чувствительности.

Система БАРУ. В приемниках импульсных сигналов с помощью системы быстродействующей автоматической регулировки усиления (БАРУ) имеется возможность предотвратить перегрузку от импульсов помех длительностью, превышающей длительность импульсов сигнала. По принципу действия система БАРУ не отличается от рассмотренной выше системы АРУ, однако быстродействие ее очень велико,

что достигается выбором широкополосных фильтров, а также усилителей в цепи обратной связи. Быстродействие системы выбирается так, чтобы за время действия сигнального импульса усиление существенно не изменялось, поскольку в противном случае форма импульса будет сильно искажаться.

Выше было показано, что эквивалентная постоянная времени системы АРУ (см. с. 202).

т = 7/(1 + ц), (5.1.61)

где и. = а/сАру Ua. •»

Эта формула, однако, справедлива при условии, что постоянная времени фильтра Т значительно больше постоянных времени шалых инерционностей», в частности постоянной времени 7" нагрузочной цепи детектора АРУ, эквивалентной постоянной времени УПЧ, паразитных емкостей и т. п. Стремление увеличить быстродействие за счет уменьшения Г и увеличения «ару приводит к усилению влияния этих инерционностей. Порядок уравнений, описывающих систему АРУ, резко увеличивается, и при большом коэффициенте усиления в цепи АРУ система может потерять устойчивость.

Чтобы ослабить влияние малых инерционностей и обеспечить устойчивую работу, систему АРУ строят путем охвата обратной связью отдельно каждого каскада У1г У2, ... усилителя промежуточной частоты.

Сигнал, снимаемый с каждого каскада УПЧ, детектируется и через свой усилитель АРУ и фильтр подается на управляющий элемент этого каскада для изменения его коэффициента усиления Система АРУ в данном случае получается многопетлевой. Амплитудная характеристика УПЧ, каждый каскад которого охвачен петлей АРУ, близка к логарифмической. Иначе говоря, усилитель с многопетлевой системой АРУ можно рассматривать как один из вариантов построения логарифмического усилителя.

Схемы АРУ «вперед». Для борьбы с перегрузкой видеоусилителя, вызванной помехами, длительность действия которых значительно превышает длительность импульсов сигналов, могут использоваться схемы АРУ «вперед» со специально подобранными характеристиками регулирующих цепей. Управляющее напряжение подается при этом на видеодетектор или видеоусилитель.

Функциональная схема системы АРУ «вперед», предназначенная для исключения перегрузки, представлена на

Детектор усилитель АРУ

Рис. 5.12.

ивых

рис. 5.12. Сигнал с выхода УПЧ поступает на детектор и усилитель АРУ. Напряжение с выхода этого устройства проходит через фильтр (Ф) и в виде регулирующего напряжения ир подается на видеоусилитель (ВУ) и видеодетектор (Л). Рассматриваемая система относится к классу автоматических систем без обратной связи.

Требуемая регулировочная характеристика, т. е. зависимость коэффициента усиления к регулируемых каскадов от напряжения ир является гиперболой (кривая , рис. 5.13)

V0/mp

(5.1.62)

Величина Vp, входящая в (5.1.62), определяется ниже. Эта зависимость может быть реализована только на некотором участке MN, причем наиболее существенное отличие от реальной зависимости к (ир), характеризуемой кривой / на рис. 5.13, имеет место при ир < Е0. Полагая, что соотношение (5.1.62) справедливо для «р £„, начальный участок 0 - £а (кривая на рис. 5.13) аппроксимируем выражением

0 < Up < Е0

(5.1.63)

При нахождении постоянных к0 и В в выражениях (5.1.62), (5 1 63) необходимо учитывать, что в точке М, где ир - Е0, должны совпадать коэффициенты к и их производные по ир для кривых / и . В этих условиях для определения к0 и В имеем два соотношения:

---к0е

(5.1.64) 211