Лекция 21. Автоматическая регулировка усиления

реклама
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  jT
где
Т – постоянная времени ФНЧ;
D0 – петлевое усиление АРУ для
постоянного тока;
 – частота модуляции сигнала.
Постоянная времени ФНЧ
1
Т
2f
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.
Скачать