Выбор регулировок и предварительный расчет АРУ

Технические требования и соображения удобства эксплуатации УП и ОС требуют введения в него ряда ручных и автоматических регулировок. Многие из них предварительно не рассчитываются и лишь принимаются решения об их применении. К ним относятся: автоматическая настройка и подстройка, коррекция шкалы, подстройка входной цепи и др.

Регулировка избирательности в современных УП и ОС применяется в основном ручная. Необходимость такой регулировки учитывается уже при расчете трактов РЧ и ПЧ. При расчете этих трактов намечается вид регулировки избирательности и ее место в схеме приемника.

Изменение выходного напряжения или выходной мощности приемника достигается либо регулировкой коэффициентов усиления ВЧ каскадов, либо изменением напряжения, подаваемого на вход УНЧ. Часто для изменения выходного эффекта в профессиональных приемниках применяются оба вида регулировок с раздельными органами управления.

Во многих случаях, кроме ручной регулировки усиления (РРУ) по ВЧ, применяется автоматическая регулировка усиления (АРУ). Эти регулировки или используются совместно, или же имеется переключатель для их переключения. В радиовещательных приемниках, как правило, применяется АРУ по ВЧ и ручная регулировка напряжения, подаваемого на вход УНЧ. При приеме сигналов с частотной модуляцией регулировка усиления по ВЧ не производится ввиду наличия в схеме приемника ограничителя. В приемниках телевизионных и импульсных сигналов в основном используется регулировка усиления по ВЧ.

Регулировка усиления по НЧ или так называемая регулировка громкости осуществляется обычно введением в цепь детектора потенциометра, с помощью которого можно изменять величину напряжения, подаваемого на вход УНЧ. Предварительно рассчитывать подобную регулировку нет необходимости.

Регулировка усиления каскадов на БТ обычно осуществляется управлением тока базы транзисторов, при этом изменяются также входные и выходные проводимости транзисторов, что приводит к изменению полосы пропускания и расстройке контуров УРЧ и УПЧ. Это необходимо учитывать при проектировании ВЧ тракта; для уменьшения этих эффектов выпоняют регулировку в апериодических или резонансных широкополосных каскадах. Регулировка усиления каскадов на ПТ осуществляется путем изменения напряжения смещения на затворах транзисторов. Изменение коэффициентов усиления каскадов происходит за счет изменения крутизны транзисторов и их входного и выходного сопротивлений.

В первую очередь регулировкой должны быть охвачены каскады УПЧ. В случае необходимости могут подвергаться регулировке также каскады УРЧ, но при этом нежелательно регулировать усиление первого каскада, так как это может привести к усилению собственного шума приемника и ухудшить чувствительность. Только в случае крайней необходимости подвергается регулировке смеситель, так как это может привести к увеличению комбинационных помех и отразится на стабильности частоты гетеродина. Расчет РРУ при высокой частоте производится в процессе детального расчета приемника. При расчете структурной схемы можно ограничиться решением вопроса о числе регулируемых каскадов и определением каскадов, в которых ее целесообразно осуществить.

На вход УП и ОС поступают сигналы, амплитуда которых изменяется в широких пределах как вследствие разных условий работы (расстояния до передатчика, размеры и направленность антенн, диапазон частот), так и вследствие изменения уровня сигнала в процессе работы (замирания сигналов). Пределы изменения уровня входных сигналов в антенне характеризуют динамическим диапазоном

D_C =20 lg U_А,max / U_А.min. (4.1)

АРУ применяют для поддержания выходного напряжения приемника в заданных пределах при изменениях уровня входного сигнала и для расширения динамического диапазона приемника. Динамический диапазон D_BX УП и ОС определяется максимальным E_А,max и минимальным E_А.min значениями входных сигналов в антенне, в пределах которых УП и ОС сохраняет свои параметры

D_BX =20 lg E_А,max / E_А.min (4.2)

Напряжение E_А,max соответствует максимальному выходному напряжению U_вых.max, при котором отклонение амплитудной характеристики от линейной или уровень искажений не превышют заданных значений. Напряжение E_А.min определяет реальную чувствительность УП и ОС и ограничивается внутренними шумами приемника (при этом выходное напряжение сигнала U_вых.min превышает напряжение шума на выходе U_ш.вых в заданное число раз h= U_вых.min/U_ш.вых). Как видно, расширение динамического диапазона приемника может быть достигнуто за счет уменьшения E_А.min (повышения чувствительности приемника) либо за счет замедления роста U_вых путем регулировки коэффициента усиления приемника.

Основная проблема проектирования УП и ОС состоит в том, чтобы обеспечить D_BX ³ D_C. Разработка УП и ОС, способных работать при D_BX = 80...120 дБ, является достаточно сложной технической задачей.

Регулирование усиления выполняют в каскадах, работающих при возможно меньших уровнях сигналов - в каскадах УРЧ и первых каскадах УПЧ. Не рекомендуется подавать напряжение АРУ на ПЧ (возможно ухудшение избирательности по побочным каналам приема) и на последний каскад УПЧ (возможны нелинейные искажения при приеме АМС и ОПС).

Необходимый диапазон регулирования усиления приемника

D_РУ = D_ВХ - D_ВЫХ, (4.3)

где D_ВХ - диапазон изменения уровня сигнала на входе приемника, дБ;

D_ВЫХ - допустимое изменение уровня сигнала на выходе линейного тракта приемника, дБ.

Значение D_ВХ зависит от параметров систем связи и условий распространения радиоволн, обычно находится в пределах 40...100 дБ; в КВ диапазоне D_ВХ достигает значений 80...120 дБ. Допустимый диапазон изменения уровня сигнала на выходе зависит от группы сложности и назначения приемника, обычно D_ВЫХ = 2...10 дБ. Это накладывает жесткие требования на работу системы АРУ.

Достижимое значение диапазона регулирования в одном каскаде ограничено увеличением нелинейных искажений и ухудшением температурной стабильности при малых токах коллектора (истока): D_РУ1=14…16дБ для БТ, D_РУ1=20...24 дБ для ПТ.

Считая, что все управляемые каскады идентичны, определим необходимое число регулируемых каскадов.

N_Р ³ lgD_ру / lgD _ру1 (4.4)

Полученное выражение округляется до большей целой величины и принимается за необходимое число регулирующих каскадов.

В транзисторных приемниках одновременно с изменением усиления регулирующих каскадов меняются входные и выходные проводимости, поэтому целесообразно в качестве регулирующих каскадов использовать реостатные или трансформаторные широкополосные УПЧ или УРЧ.

Если это неравенство не выполняется, то необходимый диапазон регулирования не может быть получен в выбранной схеме. Для получения требуемого D_ВЫХ необходимо либо увеличить число регулируемых каскадов УРЧ или УПЧ, либо дополнить схему управляемыми делителями напряжения - на входе приемника, в преселекторе или в тракте УПЧ.