РСРЗ с амплитудной селекцией

РСРЗ с амплитудной селекцией называют радиосистемы, вырабатываю­щие (с помощью амплитудных преобразователей) достаточно достоверную инфор­мацию о местоположении и параметрах движения самолета противника в услови­ях наличия радиопомех. Структурная схема этой РСРЗ приведена на рис. 5.5.15.

Рис. 5.69. Структурная схема РСРЗ с амплитудной селекцией:

1 — синхронизатор; 2 — радиопередающее устройство; 3 — антенная система; 4 — радиоприем­ное устройство; 5 — анализатор; 6 — блок управления; 7 — индикатор

Сигналы синхронизатора 1 воздействуют на радиопередающее устройство 2, и вырабатываемый этим радиоустройством радиосигнал излучается в простран­ство с помощью антенной системы 3.

Поступивший из пространства на антенную систему радиосигнал в смеси с по­мехой подается на вход радиоприемного устройства 4 и далее на анализатор 5, который извлекает из указанной смеси информацию о местоположении и пара­метрах движения самолета противника. Данная информация вводится в блок уп­равления 6 и одновременно высвечивается на экране индикатора 7. Блок управ­ления связан с антенной системой, регулируя положение диаграммы направлен­ности в пространстве.

Воздушные ситуации, могущие сложиться в процессе функционирования РСРЗ с амплитудной селекцией, изображены на рис. 5.56. Их описания были даны ра­нее в разделе «РСРЗ с пространственной селекцией».

Амплитудная селекция обычно производится в радиоприемном устройстве и подразделяется на две группы:

^ активные методы (базирующиеся, в основном, на использовании различного вида автоматических регулировок усиления);

^ пассивные методы (основывающиеся, как правило, либо на применении огра­ничителей, либо на формировании амплитудных характеристик специальной формы).

Рассмотрим их.

Известно, что под воздействием мощных радиосигналов, поступивших на вход радиоприемного устройства, данное устройство может перегрузиться, т. е. пере­стать реагировать на амплитудные изменения этих радиосигналов и, следова­тельно, утратить способность доносить данные изменения до анализатора. Вследствие этого информация, заключающаяся в указанных амплитудных изме­нениях, будет утрачена.

Эффект упомянутой перегрузки связан с тем, что режим работы радиоэлект­ронных приборов, находящихся в радиоприемном устройстве, при больших амп­литудах входных радиосигналов становится существенно нелинейным (фактиче­ски, близким к ключевому коммутаторному режиму — эти приборы периодически переходят от насыщения к отсечке). При этом перегрузка, в принципе, возможна в любом каскаде радиоприемного устройства, но чаще всего она происходит в последнем каскаде усилителя промежуточной частоты.

Чтобы предотвратить явление перегрузки, используются различные методы.

Одним из методов борьбы с перегрузкой является использование автомати­ческой регулировки усиления.

На рис. 5.70 показана структурная схема устройства автоматической регули­ровки усиления (так называемая «АРУ назад»), предназначенная для изменения коэффициента усиления в последнем каскаде усилителя промежуточной часто­ты 8. Радионапряжение с выхода этого каскада поступает на первый амплитуд­ный детектор 9 (детектор АРУ), а выходное видеонапряжение этого детектора, усиленное и профильтрованное в устройстве 10, регулирует коэффициент усиле­ния усилителя 8.

В результате этой регулировки радионапряжение, подаваемое на второй амп­литудный детектор 11 (детектор радиоприемного устройства), сохраняет исход­ные амплитудные изменения.

Отметим, что поскольку указанные узлы входят в состав радиоприемного уст­ройства 4 (рис. 5.69), то нумерация узлов на рис. 5.70 продолжает нумерацию узлов на рис. 5.69.

Рис. 5.70. Структурная схема устройства автоматической регулировки усиления

(«АРУ назад»):

8 — усилитель промежуточной частоты; 9 — первый амплитудный детектор; 10 — устройство уси­ления и фильтрации; 11 — второй амплитудный детектор

Эпюры напряжений, поясняющие функционирование данного устройства, при­ведены на рис. 5.71,6.

На рис. 5.71,а показаны аналогичные эпюры для случая отсутствия режима автоматической регулировки усиления.

Из рис. 5.71 видно, что без «АРУ назад» напряжение отраженного от цели сигнала U_СГ, поступившего на фоне мощного напряжения помехи U_Пx, в выходном напряжении U_вых(t) отсутствует, так как линейный участок амплитудной характе­ристики АС (зависимости U_ВЫХ от U_BX) последнего каскада усилителя 8 (рис. 5.70) имеет меньший раскрыв по оси U_BX, чем диапазон амплитуд входного напряже­ния U_BX (и, в частности, меньше напряжения помехи U_Пx), в результате чего вход­ное напряжение U_BX оказалось на нелинейных участках амплитудной характерис­тики (в области отсечки — слева от точки А, и в области насыщения — справа от точки С).

Включение же «АРУ назад» вывело участок наличия напряжения сигнала U_СГ во входном напряжении U_BX на линейный участок АС амплитудной характеристи­ки, и в выходном напряжении U_вых различение сигнального U_СГ и помехового U_Пx напряжений оказалось возможным.

Рис. 5.71. Сравнительные эпюры напряжений при отсутствии (а) и наличии (б) устройства автоматической регулировки усиления:

U_СГ — напряжение отраженного от цели сигнала; U_Пx — напряжение помехи

Устройств, выполняющих автоматическую регулировку усиления, известно до­статочно много. Структурная схема еще одного из таких устройств, а именно, «АРУ вперед», изображена на рис. 5.72. Нумерация узлов продолжает нумера­ции рис.5.69 и 5.70.

Верхний канал «АРУ вперед», состоящий из усилителя промежуточной часто­ты 12, первого амплитудного детектора 13 и усилителя низкой частоты 14, пред­ставляет собой типичную радиотехническую структуру. Регулированию (сходному с изложенным выше) здесь подвергается усилитель низкой частоты.

Рис. 5.72. Структурная схема устройства автоматической регулировки усиления

(«АРУ вперед»):

12 — усилитель промежуточной частоты; 13 — первый амплитудный детектор (детектор радио­приемного устройства); 14 — усилитель низкой частоты; 15 — усилитель; 16 — второй амплитуд­ный детектор (детектор АРУ); 17 — фильтр

Напряжение промежуточной частоты поступает на усилитель 15, затем на вто­рой амплитудный детектор 16, и получившееся видеонапряжение через фильтр 17 подается на усилитель низкой частоты.

Данная схема осуществляет эффективную защиту от помех, обладающих бо льшей длительностью _Пх, чем длительность отраженного от цели сигнала _Сг, и приходящих отдельно от сигнальных импульсов. В тот момент, когда на вход усилителя низкой частоты поступает сигнальный импульс небольших амплитуды и длительности _сг, коэффициент усилителя низкой частоты К_УС имеет максималь­ное значение, а при появлении длинного помехового импульса ( _Пх > _сг) К_УС рез­ко уменьшается, что влечет за собой значительное снижение амплитуды мощной помехи. Этот эффект достигается благодаря выполнению соотношения

(5.46)

где — полоса пропускания фильтра.

Использование автоматических регулировок усиления позволяет значительно расширить динамический диапазон (интервал амплитуд, в пределах которого от­сутствует перегрузка) радиоприемного устройства — от 20 до 100 дБ.

Другим средством расширения динамического диапазона радиоприемного устройства является использование амплитудных характеристик (зависимо­стей U_вых от U_BX) специальной формы (в большинстве случаев, логарифмиче­ской — рис. 5.73).

Рис. 5.73. Логарифмическая амплитудная характеристика радиоприемного устройства

При этом в области слабых сигналов (U_BX мало) данная характеристика имеет линейную зависимость:

Uвых = K Uвх, (5.47)

где К — коэффициент пропорциональности, а в области сильных помех (U_BX вели­ко) — логарифмическую:

Uвых =

Границу U_BXo перехода от линейной зависимости к логарифмической обычно выбирают так, чтобы значение U_BXo было на 20 дБ ниже среднеквадратической ве­личины собственных шумов радиоприемного устройства. В этом случае практи­чески весь возможный диапазон U_BX приходится на логарифмический участок, чем и обеспечиваются как большой динамический диапазон по входу, так и отсут­ствие перегрузок приемного тракта.

Особенностью радиоприемного устройства с логарифмической амплитудной характеристикой является подавление помехи сильным сигналом, поскольку при сильном сигнале U_BX попадает на логарифмический участок данной характе­ристики.

Наконец, еще один путь успешной борьбы с импульсными помехами сводится к применению в радиоприемном устройстве ограничителей.

Ограничители напряжений являются весьма специфическими нелинейными устройствами. Они почти не дают подавления сигнала шумом, снижая одновре­менно воздействие помех. Из большого разнообразия ограничителей рассмот­рим три наиболее часто используемые их разновидности — ограничители снизу, ограничители сверху и двухпороговые ограничители.

Принцип функционирования ограничителя снизу изображен на рис. 5.74, а структурная схема амплитудного селектора с ограничением снизу и эпюры на­пряжений — на рис. 5.75. Нумерация узлов продолжает нумерацию, приведен­ную на рис. 5.69, 5.70 и 5.72.

Рис. 5.74. Принцип амплитудного ограничения снизу

На входы ограничителя снизу 18 и запираемого каскада 19 поступают импуль­сы сильной (выше напряжения ограничения U₀) помехи Пх и слабого (ниже напря­жения ограничения U₀) сигнала Сг. Напряжение Пх, превысившее U₀, инвертирует­ся и подается на запираемый каскад, блокируя (закрывая) его. Следовательно, мощный импульс Пх на выходе данного селектора будет отсутствовать. В то же время слабый импульс Сг пройдет через запираемый каскад на выход селектора.

а) б)

Рис. 5.75. Структурная схема (а)

и эпюры напряжений амплитудного селектора с ограничением снизу (б): 18 — ограничитель снизу и инвертор; 19 — запираемый (бланкируемый) каскад

Амплитудная характеристика ограничителя сверху показана на рис. 5.76. Принцип функционирования та­кого ограничителя сходен с принципом функционирова­ния только что рассмотренного ограничителя снизу.

Оба типа амплитудных ограничителей, объединенные в единый двухпороговый ограничитель, являются осно­вой для построения амплитудного селектора, устраня­ющего слабые помеховые импульсы и пропускающего сильные импульсы сигнала.

Структурная схема амплитудного селектора, выполненного на основе двух­порогового ограничителя, и эпюры, поясняющие его работу, представлены на рис. 5.77. Нумерация узлов продолжает нумерацию узлов, изображенных на рис. 5.69-5.72 и 5.75 (поскольку данный селектор входит в состав радио­приемного устройства 4 — рис. 5.69).

Рис. 5.77. Структурная схема амплитудного селектора на основе двухпорогового ограничителя (а) и эпюры напряжений в различных точках (б): 20 — ограничитель сверху; 21 — ограничитель снизу; 22 — сумматор

Входное напряжение, представляющее собой сумму разнесенных во времени импульсов сильного сигнала Сг и слабой помехи Пх, поступает на входы ограни­чителей сверху 20 и снизу 21. При этом напряжения ограничения, установленные в этих ограничителях, селектируют по напряжению импульс сигнала от импульса помехи таким образом, что части сигнального импульса проходят через указан­ные ограничители, после чего синхронно складываются в сумматоре 22. В ре­зультате уменьшенный по амплитуде импульс сигнала оказывается на выходе данного селектора, а помеховый импульс на этот выход не проходит.

В заключение отметим, что амплитудные ограничители обеспечивают защиту не от всех видов импульсных помех. Поэтому обычно их применяют как вспомога­тельные узлы в составе селекторов по длительности импульсов.

Глава 6

РАДИОСИСТЕМЫ

Поиск по сайту: