Лекция 21. Автоматическая регулировка усиления
advertisement
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ РТФ Инновационная образовательная программа Устройства приема и обработки сигналов Тема лекции: Автоматическая регулировка усиления Авторы курса лекций: Марков Юрий Викторович, доцент кафедры РЭИС, кандидат технических наук, Никитин Никита Петрович, доцент кафедры РЭИС, кандидат технических наук. Екатеринбург 2007 Цели лекции • • • Изучить: статическую характеристику системы АРУ; искажения АМ сигнала системы АРУ при неправильном системе АРУ; Самовозбуждение системы АРУ. Содержание: –Статические характеристики АРУ –Искажения амплитудно-модулированного сигнала системой АРУ –Самовозбуждение систем АРУ Статистическая характеристика АРУ Статической характеристикой системы АРУ называют амплитудную характеристику усилителя с АРУ, каждая точка которой соответствует установившемуся режиму регулирования: UВЫХ = f(UВХ), t Связь между амплитудами на входе и выходе усилителя В установившемся режиме КФНЧ = 1 U ВЫХ / К О max , если U ВЫХ Е З U ВЫХ /( К О max S PX К УПТ K Д (U ВЫХ Е З ) U BX К О max если Е З U ВЫХ Е З S PX К УПТ K Д Статические характеристики системы АРУ 1 – амплитудная характеристика усилителя без АРУ; 2 – простая АРУ; 3 – усиленно-задержанная АРУ Диапазон изменения амплитуды входного сигнала Величина задержки ЕЗ выбирается обычно на уровне, соответствующем чувствительности усилителя UBX 0 = UBX MIN. Диапазон изменения амплитуды входного сигнала составляет d BX U BX max U BX min Диапазон изменения амплитуды выходного сигнала При линейной регулировочной рассчитывается по формуле d ВЫХ аппроксимации характеристики S PX К УПТ Е З 1 К max S PX К УПТ Е З 1 d BX К max Требования к диапазону изменения амплитуды сигнала Чем больше DBX усилителя и чем меньше соответствующий ему диапазон DВЫХ, тем более качественной считается система АРУ усилителя. Идеальной называют систему АРУ, которая обеспечивает DВЫХ = 0 при заданном DBX. Требования к динамическим диапазонам усилителя DBX и DВЫХ определяют необходимую глубину регулировки усиления системой АРУ: DАРУ = (DВХ – DВЫХ) Постоянная времени Выбор величины постоянной времени ФНЧ в цепи АРУ играет большое значение, так как при слишком большой постоянной времени АРУ становится слишком инерционной и не успевает отслеживать изменения уровня входного сигнала, а при слишком малой постоянной времени происходит уменьшение коэффициента модуляции сигнала в области нижних частот и возникают нелинейные искажения закона модуляции. При расчёте постоянной времени фильтра Т учитывают, что постоянная времени системы АРУ значительно меньше: τАРУ<<Т Коэффициент передачи усилителя Для оценки линейных искажений сигнала вводится понятие коэффициента передачи усилителя с АРУ для коэффициента модуляции KM m ВЫХ , m ВХ где mвх,вых - комплексные коэффициенты модуляции входного и выходного сигналов усилителя по амплитуде Коэффициент передачи в случае системы АРУ с интегрирующим фильтром 1 KM , D0 1 1 jT где Т – постоянная времени ФНЧ; D0 – петлевое усиление АРУ для постоянного тока; – частота модуляции сигнала. Постоянная времени ФНЧ 1 Т 2f где 2 2 K M (1 D0 ) 1 1 KM 2 , f – нижняя частота модуляции; КМ – наименьшее допустимое значение коэффициента передачи для коэффициента модуляции; D0 – петлевое усиление, приблизительно равное необходимой глубине регулировки усиления системой АРУ Самовозбуждение систем АРУ В соответствии с критерием устойчивости Найквиста система регулирования находится на пороге самовозбуждения, если выполняется условие W ( j) e j () 1 Где W(j) – комплексный коэффициент передачи разомкнутой системы на критической частоте; () – фазовый сдвиг в инерционных элементах системы. Порог самовозбуждения для системы АРУ W ( j) SK D К УПТU BXe j З К Ф ( j) Где S – крутизна РХ усилителя; KD – коэффициент передачи детектора АРУ; КУПТ – коэффициент усиления у цепи обратной связи; UBX – амплитуда входного сигнала регулируемого усилителя; З – время задержки сигнала в селективном тракте; КФ(j) – коэффициент передачи линейных цепей низкой частоты. Критические параметры самовозбуждения КР З SK D К УПТU BX KP 1 2 KPT 2 arctg ( KP T ) 1 0,5 τЗ П Где П – полоса пропускания регулируемого усилителя по уровню 0,7; Т – постоянная времени ФНЧ . Многозвенные ФНЧ Если использовать последовательное соединение четырёх одинаковых интегрирующих звеньев, то уравнения для их критических параметров приобретают вид КР З 4arctg ( KP T ) SK D К УПТU BX KP (1 2 KPT 2 ) 2 1 Заключение по лекции • • • Были изучены: статическая характеристика системы АРУ; искажения АМ сигнала системы АРУ при неправильном системе АРУ; самовозбуждение системы АРУ. Литература Колосовский Е.А. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие для вузов. / М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 456 с. Никитин Н.П. Исследование автоматической регулировки усиления / Н.П. Никитин, В.И. Лузин, В.Д. Нехорошев и др. Екатеринбург, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003 – 33 с.
