Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [64] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

т. е. считать, что уровень ограничения регулируется в соответствии с амплитудой сигнала. На выходе узкополосного усилителя амплитуда сигнала достигает установившегося значения

UCBbIX = кшкуис, (8.3.6)

так как полоса этого усилителя согласована с одиночным сигналом (Д/у 1/тс). Применительно к указанному виду сигналов импульсная помеха особенно опасна в том случае, когда она заполняет паузу и искажает код. На рис. 8.6 показан помеховый импульс, который мог бы образоваться на выходе узкополосного усилителя при отсутствии схемы ШОУ.

Мешающее действие помехи резко снижается, если перед выходным устройством обеспечить превышение сигнала над помехой по амплитуде в 2-3 раза. Нетрудно убедиться в том, что на выходе схемы ШОУ сигнал превосходит помеху, в то время как на входе приемника он может быть во много раз меньше помехи. Из формул (8.3.4) - (8.3.6) следует

Из формулы (8.3.7) видно, что при (tVn/(7c)BX> 1, схема ШОУ улучшает отношение сигнал/помеха и обеспечивает выполнение условия (£/с/(Уп)вых > 1. Формула (8.3.7) показывает соотношение между полосами пропускания усилителей Д/у и Д/ш, при котором обеспечивается требуемое превышение сигнала над помехой на выходе схемы ШОУ для заданных значений интенсивностей на входе приемника. Так, например, требование получить на выходе (Uc/Un)Bblx 2 при (UJUC)BX = 10 приводит к необходимости выполнения неравенства Д/ш/Д/у 7.

Мы рассмотрели случай прихода сигналов и помех в разные моменты времени. Теперь обратимся к оценке воздействия импульсной помехи на непрерывно существующий сигнал. Допустим также, что широкая полоса пропускания, во много раз превышая узкую, в то же время оказывается значительно меньше эффективного значения ширины спектра помехи, т. е.

Д/у « Д/ш « 1/Тц.

(8.3.8)

Ниже будет показано, что наличие в схеме ШОУ нелинейного элемента приводит к тому, что любой сигнал, попавший в широкую полосу, затем проходит в узкополосный тракт. Поэтому для повышения помехозащищенности приема широкую полосу желательно по возможности сузить и не обязательно связывать ее значение с длительностью импульсов помехи.

Оценим увеличение отношения сигнал/помеха схемой ШОУ при этих более общих допущениях. Предположим, что сигнал представляет собой незатухающее колебание ис (t) = Uc cos со0/ при - оо < t < со, а помеха иа (t) - короткий радиоимпульс с прямоугольной огибающей на той же частоте со0, но со сдвигом по фазе на я, т. е. ип (t) = = Ua cos (со0 t + л) при 0 t тп. Считаем также, что (Uc/Un)BX « 1.

Допущение о равенстве частот сигнала и помехи можно принять потому, что под воздействием короткого возбуждающего импульса помехи в фильтре возникнут и длительное время будут существовать свободные колебания на собственной частоте ы0. Допущение о противоположности фаз помехи и сигнала позволяет рассмотреть опасный случай воздействия помехи. При этом допущении выходное напряжение схемы ШОУ при действии на входе смеси помехи и сигнала сильно отличается от случая наличия на входе только сигнала, а следовательно, ошибка при приеме наиболее вероятна. С учетом сказанного, выходное напряжение широкополосного усилителя на интервале действия импульса помехи можно записать в виде суммы установившегося сигнала и помехи с экспоненциально нарастающей амплитудой

"ш (0 = Кш Uс cos м0 t + кш О - e (/Tm)COS(cu0/ + It).

Максимальное значение £/шмакс огибающей напряжения иш (0, образующееся в момент t = тш равно

иш макс = «ш1п 0 - в" V4 -ие].

При тп < тш = 1/3 Д/ш, раскладывая в ряд е~гп/1ш и ограничиваясь двумя первыми членами разложения, получаем

макс ~ «ш (3 L/пХдД/ш - Uc). (8.3.9)

13* 387



После окончания импульса помехи амплитуда выходного " напряжения будет уменьшаться по экспоненциальному закону от значения, определяемого формулой (8.3.9). Высокочастотное заполнение будет определяться параметрами помехи, которая значительно превышает сигнал. Таким образом, после окончания помехового импульса

"ш (0 = «ш (Зу п *п А/ш - UL) е - /*ш cos К ( + я).

Приближенно можно считать, что помеха действует в течение времени тпш, соответствующего уменьшению огибающей выходного напряжения до уровня ограничения. Следовательно, справедливо уравнение (для t = тпш)

кш (зил тп д/ш - ис) е -ш/ш = Uorp, из которого можно определить тпш:

тдш = тш1п[а(1/„/г/с)вх -П- (8-3.10)

Здесь а = 3 тпА/ш.

На выходе амплитудного ограничителя при отсутствии помехи действует только сигнал

«ос (0 = Uогр cos (a0t; (8.3.11)

при действии же помехи в течение времени тпш, когда разность амплитуд помехи и сигнала превышает пороговый уровень, выходное напряжение имеет фазу помехи и равно

«оп (0 = огр cos (<о0/ + я). (8.3.12)

Такой же эффект имел бы место, если допустить, что на выходе ограничителя непрерывно существует сигнал, описываемый формулой (8.3.11), а под воздействием помехи на время тпш возникает эквивалентный помеховый импульс 2 Ucos (о)0/ + л). Тогда на выходе узкополосного фильтра амплитуда сигнала будет равна {/свых = ку<7огр. Огибающая помехи будет иметь максимальное значение в момент окончания помехового импульса, т. е. при / = тпш. Амплитуда помехи на выходе узкополосного фильтра будет возрастать по экспоненциальному закону под воздействием возбуждающего напряжения, имеющего амплитуду 2/су£/огр. Следовательно,

U„BM = 2kyt/orp(l-e-Wv). (8-3.13)

Рис. 8.7.


При тпш < ту = 1/3 А/у формула (8.3.13) принимает вид

пвых»2УогрКутшп/Ту- (8.3.14)

Учитывая (8.3.10) и имея в виду, что ту/тш = А/ш/А/у, находим

=--. (8.3.15)

\ /вых 2A/yln[a(t/n/fc)flx-l]

На рис. 8.7 приведены графики, позволяющие определить отношение сигнала и помехи на выходе схемы ШОУ в зависимости от значений параметров схемы, помехи и отношения помеха/сигнал на входе; параметр семейства кривых Ь - 3 тыА/ш X (UnIUc)BX.

В некоторых случаях, например при расположении разнотипной радиоаппаратуры на борту корабля или летательного аппарата, могут иметь место сильные импульсные помехи при значительной расстройке частоты помехи относительно резонансной частоты /0 защищаемого приемного тракта. В таких случаях можно использовать усложненную схему ШОУ, эффект действия которой отличается тем, что амплитуда помехи на выходе этой схемы практически не зависит от значения ее амплитуды на входе. Рассматриваемый вариант схемы ШОУ изображен на рис. 8.8. Входное напряжение поступает к двум широкополосным усилителям с амплитудно-частотными характеристиками кш1 (/) и Кщ2 (Л (Рис- 8.9). Частота настройки узкополосного усилителя /о определяется формулой

/о = (А + /2)/2. (8.3.16)

Так как полосы пропускания широкополосных фильтров перекрываются, то полезный сигнал на частоте /0 проходит через оба фильтра. Взаимная расстройка фильтров Л/0



UBx(t]

4fui,ft

Широкополосный усилитель

Сумматор

Ограничитель

Широкополос-

ный усилитель

u2!t)

Узкополосный усилитель

Рис. 8.8.

несколько меньше полосы их пропускания А/ш (Д/п < А/ш)-Предполагается, что расстройка помехи относительно частоты настройки приемника существенно превышает полосу пропускания широкополосных усилителей.

При воздействии коротких помеховых импульсов (по сравнению с тш= 1/3 А/ш) на выходе широкополосных усилителей будут иметь место напряжения

щ (t) = U (t) СО&2Я fat,

щ (t) = U (0 cos (2я/21 + Дф),

(8.3.17)

где U (t) = UM3KG е-/хш; Дф -начальный фазовый сдвиг.

Эти напряжения подаются на сумматор, формирующий напряжение

иг (0 = 2и (t) cos яД /0/ - - j cos 2я/0 / + 2 где Д/0 = /, - /х.

(8.3.18)


Рис. 8.9.

Суммарное напряжение представляет собой амплитуд-но-модулированный сигнал с периодом огибающей Тм = = 1/Д/о и несущей частотой /„. Как бы велико не было максимальное значение огибающей помехи на выходе широкополосных усилителей, суммарное напряжение становится равным нулю в моменты времени, определяемые соотношением

яДМ- = (2п+1)--.

Здесь п - целое число, которое может принимать значения 0, 1, 2,... В те моменты времени, когда огибающая колебаний становится равной нулю, фаза высокочастотного сигнала изменяется на я. Если специальным подбором параметров схемы (числа усилительных каскадов, отношения Д/0/Д/щ и т. д.) добиться выполнения условия Дф = я, то в моменты изменения фазы колебаний высокочастотная составляющая проходит через нуль, т. е. cos (2 nf0t + Дф/2) = = 0 и отсутствуют какие-либо скачки напряжения, связанные с изменением фазы колебаний на я.

Максимальное значение огибающей помехи на выходе узкополосного усилителя определяется очевидным соотношением

вых)макс = 3/с, Uorp (Д/уД/0). (8.3.1 9)

Это значение зависит только от параметров схемы и не связано с амплитудой помехи на входе. Экспериментальное исследование подобного варианта схемы ШОУ показало, что при изменении амплитуды помеховых импульсов на входе приемника на 60 дБ соответствующее изменение максимального значения огибающей помехи на выходе составляет приблизительно 10% [41].

Для дополнительного ослабления импульсных помех при радиотелеграфном приеме используют модификацию схемы ШОУ, так называемую схему ШОГУ, отличающуюся наличием вспомогательного гетеродина перед амплитудным детектором приемника (рис. 8.10). Гетеродин вырабатывает незатухающие колебания, частота которых точно равна частоте сигнала, а фаза фг либо равна фазе сигнала ф0, либо отличается от нее на я. При приеме полезных сигналов постоянная составляющая тока iop детектора будет либо воз-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [64] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82



0.0012