Реферат: Обобщенные функциональная и структурная схемы радиотехнических следящих систем

Математический эквивалент дискриминатора включает элемент сравнения, нелинейное безинерционное звено F(x) и сумматор.

Звено W ( p ) определяется передаточной функцией опорного генератора и фильтра.

Характеристики составляющей шума ξ( t , x ) зависят от параметров дискриминатора и предшествующих цепей, отношения сигнал/шум, метода нормировки сигнала и шума по амплитуде, характера амплитудных флюктуаций сигнала.

Изменение ошибки во времени описывается нелинейным стохастическим дифференциальным уравнением

х( t ) + W ( p ) F ( x ) + ξ(t , x ) - λ ( t ) = 0.

Нелинейность уравнения определяется нелинейностью функцииF ( x ) и нелинейной зависимостью характеристик процесса ξ(t , x ) от ошибки слежения х . Стохастичность – наличием случайного процесса ξ(t , x ) и случайной составляющей задающего воздействияλ ( t ).

Если напряжение флюктуационной составляющей имеет равномерную спектральную плотность в полосе, значительно превышающей полосу пропускания следующих за дискриминатором цепей, шумξ(t , x ) можно считать белым и характеризовать его величиной спектральной плотности на нулевой частоте S ξ(w , x ) = S ξ(o , x ) , в общем случае зависящей от ошибки слежения. Зависимость спектральной плотности флюктуационной составляющей от ошибки слежения называется флюктуационной характеристикой дискриминатора.

Эквивалент дискриминатора можно существенно упростить при условии малости ошибки слежения х. При малой ошибке слежения дискриминационная характеристика линейна, а спектральную плотность флюктуационной составляющей можно принять с достаточным приближением не зависящей от ошибки слежения, то есть S ξ( о, x ) =S ξ(x ) , ξ(t , x ) = ξ(t ) . В этом случае следящая система описывается линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами, что упрощает ее анализ.

Системы автоматической регулировки усиления (АРУ)

Системы автоматической регулировки усиления предназначены для стабилизации уровня выходного сигнала усилителя. Необходимость в АРУ обусловлена значительным динамическим диапазоном сигнала на входе приемника (60…100дБ), что без принятия мер по стабилизации уровня сигнала привело бы к перегрузке каскадов приемника и искажению полезной амплитудной модуляции сигнала.

Если на вход системы слежения поступает сигнал с таким динамическим диапазоном, то это приведет к увеличению коэффициента усиления контура и может служить причиной нарушения устойчивости.

Таким образом, система АРУ необходима для расширения динамического диапазона, чтобы избежать перегрузки каскадов и искажения амплитудной модуляции и обеспечить устойчивость следящей системы.

В качестве примера рассмотрим построение схемы АРУ с управлением по рассогласованию (рис. 4).

Рис.4. Функциональная схема АРУ

Выходное напряжение регулируемого усилителя РУ детектируется (Дет.) и через фильтр нижних частот ФНЧ поступает на РУ в виде регулирующего напряжения U_p , которое изменяет крутизну усиления активного элемента, шунтирует нагрузку или управляет аттенюатором, в конечном итоге уменьшая уровень выходного сигнала РУ при его увеличении и увеличивая при уменьшении.

Например, при использовании транзистора в качестве активного элемента U_p подается на базу транзистора (рис. 5) и, изменяя его крутизну (прямую проводимость), изменяет коэффициент усиления.

Напряжение задержки U _зад используется для того, что бы повысить уровень стабилизируемого напряжения (рис. 6).

Рис.5

Рис.6. Зависимость выходного напряжения от входного:

1 – АРУ отсутствует; 2 ─ U _з = 0; 3 – U _з

АРУ начинает работать при превышении входным сигналом напряжения U ₁ порогового напряжения (U _ПОР ). Вариант построения детектора АРУ с задержкой приведен на рис. 7.

Рис.7. Схема детектора АРУ с задержкой

С помощью делителя R ₁ R ₂ формируется за напряжение U _зад , поступающее на детектор Д.

Для исследования характеристик АРУ найдем уравнения, описывающие работу функциональных узлов системы, и составим структурную схему. Зависимость коэффициента усиления усилителя от регулирующего напряжения:

, (1)