Устройство шумовой автоматической регулировки усиления Советский патент 1992 года по МПК H03G3/20 

VI

ся

CJ

ел

со

Использование: радиотехника, радиоприемники импульсных сигналов. Сущность изобретения: устройство содержит регулируемый усилитель 1, амплитудный детектор 2, элементы 3, 4 задержки, делители 5, 12 напряжения, блок 6 вычитания, блок 7 взятия модуля, алгебраический сумматор 8, детектор 9 АРУ, интегратор 10 и усилитель 11 сигнала АРУ. Повышение быстродействия достигается путем уменьшения инерционности цепи обратной связи и уменьшения влияния импульсных сигналов и узкополосных помех на формирование управляющего напряжения. 3 ил.

фиг.1

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемниках импульсных сигналов различного назначения для поддержания на их выходе заданного среднего уровня шумового напряжения.

Известно устройство для автоматической регулировки усиления (АРУ), содержащее регулируемый и нерегулируемый усилители, детектор, управляемый фильтр, блок обнаружения нестационарности поме- хового фона, блок измерения интервала стационарности, формирователь управляющего напряжения и дифференцирующее звено.

Недостатком даннлго устройства является его ограниченное быстродействие.

Известно также устройство шумовой АРУ (ШАРУ), содержащее регулируемый приемник, дискретный интегратор, пороговый элемент, генератор импульсов сброса, дополнительный счетчик импульсов, дешифратор, элемент ИЛИ и генератор импульсов.

Это устройство также обладает низким быстродействием из-за инерционности цепи обратной связи.

Наиболее близким к изобретению является устройство ШАРУ, содержащее основной контур регулирования, выполненный в виде соединенных в кольцо регулируемого усилителя, амплитудного детектора, квантизатора, реверсивного счетчика и преобразователя код-напряжения, а также дополнительный контур регулирования, идентичный основному, между выходами амплитудного детектора которого и входами установки ячеек реверсивного счетчика основного контура регулирования включены последовательно соединенные блок обнаружения кромки помехи, формирователь импульсов управления и блок совпадения, другие входы которого подсоединены к выходам реверсивного счетчика дополнительного контура регулирования, при этом сигнал подан к входам регулируемых усилителей основного и дополнительного контуров регулирования соответственно через введенную линию задержки и непосредственно.

Для исключения влияния импульсных сигналов и п омех на процесс формирования регулирующего напряжения постоянная времени цели обратной связи данного устройства выбирается довольно большой, в связи с чем быстродействие устройства является недостаточным при работе з условиях нестационарных шумовых помех.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет уменьшения

инерционности цепи обратной связи и исключения влияния импульсных сигналов и уз- кополосных помех на процесс формирования регулирующего нэпряжения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство ШАРУ, содержащее последовательно соединенные регулируемый усилитель и амплитудный детектор, а также

0 первый элемент задержки и интегратор, дополнительно введены последовательно соединенные второй элемент задержки и первый делитель напряжения, последовательно соединенные блок вычитания и блок взятия модуля, последовательно соединен5 ные алгебраический сумматор и детектор сигнала автоматической регулировки усиления, а также второй делитель напряжения и усилитель сигнала АРУ, причем выход амплитудного детектора подключен ко входу первого элемента задержки и входу второго

0 делителя напряжения, выход которого соединен с одним входом блока вычитания и одним входом вычитания алгебраического сумматора, выход первого элемента задержки подключен к входу второго элемента

5 задержки и к одному входу сложения алгебраического сумматора, другой вход сложения которого соединен с выходом блока взятия модуля, выход первого делителя напряжения подключен к другому входу блока

0 вычитания и к другому входу вычитания алгебраического сумматора, вход интегратора подключен к выходу детектора сигнала АРУ, а выход - к входу усилителя сигнала АРУ, выход которого соединен с управляющим

5 входом регулируемого усилителя.

Введение в устройство ШАРУ новых элементов и связей позволило исключить влияние импульсных сигналов и узкополосных помех на процесс формирования регу0 лирующего напряжения и тем самым представило возможность уменьшить инерционность цепи обратной связи, благодаря чему повысилось быстродействие устройства.

5 На фиг. 1 представлена структурная схема устройства ШАРУ; на фиг. 2 и 3 - эпюры напряжений поясняющие работу устройства.

Устройство ШАРУ (фиг. 1) содержит по0 следовательно соединенные регулируемый уситигель 1. амплитудный детектор 2, первый элемент задержки 3, второй элемент задержки 4, первый делитель 5 напряжения, блок б вычитания, блок 7 взятия модуля

5 алгебраический сумматор 8 детектор сигнала АРУ 9, интегозтор 10 и усилитель сигнала АРУ 11, аыход (отбоо-о соединен с упочп тя- ющим входом регулируемого усилителя 1

Выход амплитудного детектора 2 через второй делитель 12 напряжения подключен также к второму входу блока 6 вычитания и к первому входу вычитания алгебраического сумматора 8, второй вход вычитания которого соединен с выходом первого делителя 5 напряжения, а второй вход сложения - с выходом первого элемента 3 задержки.

Регулируемый усилитель 1, усилитель сигнала АРУ 11 могут быть выполнены на биполярных или полевых транзисторах, амплитудный детектор 2, например, на диоде типа Д9Е по известной схеме, элементы задержки 3 и 4 - типовые электрические линии задержки.

Делители 5 и 12 напряжения могут быть реализованы в виде усилителей с заданными коэффициентами передачи по напряжению (для делителей - 1/2), например, по известным схемам на операционных усилителях.

гумматор 8 и вычитающее устройство 6 также могут быть легко реализованы на операционных усилителях. Устройство взятия модуля 7 легко реализуется по схеме двух- полупериодного выпрямителя, например, на диодах типа Д18. На диоде этого типа реализуется и амплитудный детектор 2 и детектор сигнала АРУ 9.

Устройство 10 интегрирования может быть выполнено по схеме с использованием операционных усилителей,

Предлагаемое устройство ШАРУ работает следующим образом.

Для получения управляющего напряжения, предназначенного для изменения коэффициента передачи регулируемого усилителя 1, выходная видеосмесь амплитудного детектора 2 вначале нормализуется, осуществляется фильтрация шумового напряжения на фоне полезных и помеховых импульсных сигналов, а затем с помощью интегратора 10 происходит усреднение шумового напряжения, которое после усиления в блоке 11 используется в качестве управляющего для регулируемого усилителя 1.

Для обеспечения фильтрации шумов и полезных импульсных сигналов заданной длительности на фоне узкопсгесных помех время задержки в элементах 3 и 4 должно быть разно половине длительности полезного импульсного сигнала гп. а коэффициенты передачи по напряжению блоков 5 и 12 - одинаковые и равны величиме 0,5.

Время интегрирования в блоке 10 оыби- рэётсч равным величине гп Это объчсняет- ся тем. что при оптимальной Фильтрации имлутьсных сигналов на фоне белого шума

минимальная длительность огибающей шумового напряжения после детектора 2 близка к величине гп. Именно этим временем и определяются потенциальные возможности предлагаемого устройства ШАРУ по быстро

действию.

Работу устройства при поступлении на его вход смеси стационарного на интервале наблюдения (для простоты иллюстрации) шумового напряжения и полезного сигнала

объясняют эпюры (фиг. 2).

С выхода регулируемого усилителя 1 (фиг. 1) высокочастотная смесь полезного импульсного сигнала и шумов (фиг. 2, щ) поступает на амплитудный детектор 2, на

входе которого напряжение имеет вид, показанный на эпюре (фиг. 26, U2). Однополяр- ное выходное напряжение детектора 2 в блоке 12 уменьшается на амплитуде в два раза (фиг. 2в, из) и подается на первый вычитающий вход алгебраического сумматора8. В блоке 3 выходное напряжение амплитудного детектора 2 задерживается на время гп/2 (фиг. 2г, щ) и подается на второй суммирующий вход алгебраического сумматора 8.

В блоках 3 и 4 выходное напряжение детектора 2 задерживается на время гп, уменьшается по амплитуде в два раза в блоке 5 (фиг, 2д, us) и поступает на второй вычитающий вход сумматора.

Одновременно с этим на входы блока 6 вычитания поступают сигналы с выходов блоков 5 и 12. В результате взаимодействия в блоке 6 напряжений из (фиг, 2в) и us (фиг.

2д) на выходе последнего имеет место раз- нополярное напряжение Об (фиг. 2е), которое с помощью блока 7 преобразуется в однополярное напряжение и (фиг. 2ж), подаваемое на первый суммирующий вход

сумматора 8.

В результате взаимодействия в блоке 8 напряжений из, . USH и нз выходе последнего имеет место напряжение us (фиг, 2з), которое с цйпью формирования управляющего напря жения подастся на детектор сигнала АРУ 9.

Примерный вид выходного напряжения блока 9 показан на фиг. 2и. Пунктиром показано напряжение УШ, уровень которого формируется с помощью интегратора 10.

После усиления в блоке 11 шумовое напряжение Vuj в качестве регулирующего подается на управляющий вход усилитопч 1, под воздействием которого коэффициент t передачи последнего изменяется таким образом, чтооы стабилизировать уровень шумов на вхоле амплитудного детгчторз 2.

При поступлении с выхода ртулиоуемо- го усилителя 1 на вход амплитудного доте тора 2 высокочастотной смеси полезного импульсного сигнала, узкополосной помехи и нестационарного шума (фиг. За), выходное Напряжение айгглитудного детектора 2 имеет вид. показанный на эпюре (фиг. 36. U2). После обработки видеосмеси U2 в блоках 3-8 и 12 таким образом, как описано на выходе алгебраического сумматора В имеет место центрированный случайный процесс (фиг. За). При этом шумовое напряжение является разнополярным, в то время как полезный сигнал (С) и остатки узкополосной помехи (УП) представляют собой однопо- лярные импульсы. С помощью детектора сигнала АРУ 9 и интегратора 10 можно пол- учить на входе усилителя сигнала АРУ 11 напряжение, характеризующее только интенсивность шумовых помех (эпюру, фиг. Зг), и которое используется для управления коэффициентом передачи усилителя 1.

Таким образом, благодаря исключению влияния полезных импульсных сигналов и помех большой длительности на процесс формирования регулирующего напряжения предлагаемое устройство ШАРУ обладает потенциально высокими возможностями по быстродействию, которые практически ограничены длительностью импульсных сигналов Тп.

Формулаизобретения

Устройство шумовой автоматической регулировки усиления, содержащее после

8

довательно соединенные регулируемый усилитель и амплитудный детектор, а также первый элемент задержки и интегратор, о т- личающееся тем. что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй элемент задержки и первый делитель напряжения, последовательно соединенные блок вычитания и блок взятия модуля, последовательно соединенные алгебраический сумматор и детектор сигнала автоматической регулировки усиления (АРУ), а также второй делитель напряжения и усилитель сигнала АРУ, причем выход амплитудного детектора подключен к входам первого элемента задержки и второго делителя напряжения, выход которого соединен с одним входом блока вычитания и одним входом вычитания алгебраического сумматора, выход первого элемента задержки подключен к входу второго элемента задержки и к одному входу сложения алгебраического сумматора, другой вход сложения которого соединен с выходом блока взятия модуля, выход первого делителя напряжения подключен к другому входу блока вычитания и к другому входу вычитания алгебраического сумматора, вход интегратора подключен к выходу детектора сигнала АРУ, а выход - к входу усилителя сигнала АРУ, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя.

Ut

Ъ

i

c.-

(pus.d