імпульсна перешкода

Дослідження систем ШОУ в різних режимах роботи, вивчення окремих елементів системи ШОУ і оцінка основних її властивостей при проходженні імпульсних сигналів і впливі імпульсних перешкод.

2. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

2.1. імпульсна перешкода

Імпульсної називається перешкода, що складається з одиночних коротких імпульсів довільної форми, що слідують один за одним через значні проміжки часу, для яких характерні нерівності

t і мак ≤ t ф ≤ t п хв

де t і мак - тривалість імпульсної перешкоди на вході приймача;

t ф - час встановлення коливань на виході селективної (виборчої) частини приймача; - мінімальний часовий інтервал між закінченням загасання

реакції імпульсної перешкоди на виході селективної частини приймача і початком дії наступного імпульсу перешкоди.

За результатами експериментальних досліджень встановлено, що найбільш типовою формою імпульсної перешкоди є: апериодическая перешкода, яка описується рівнянням

2.2. Реакція виборчої системи на імпульсну заваду

Імпульс перешкоди на вході приймача - швидко змінюється напруга, що володіє широким спектром. Виборча система приймача "вирізає" з цього спектру порівняно вузьку смугу частот. Припустимо, що високочастотний тракт приймача являє собою смуговий підсилювач. Амплітудно-частотна характеристика цього підсилювача приведена на рис. 3 у вигляді прямокутника з основою ΔΩ 0 і висотою K 0.

Смуговий підсилювач і його АЧХ

Припустимо, що спектральна щільність амплітуд перешкоди дорівнює (рис. 4).

Спектральна щільність амплітуд імпульсної перешкоди

Тоді імпульсна перешкода в нескінченно малому інтервалі частот може бути представлена ​​гармонійним коливанням виду

dU п = S (ω) d ω cos [ω t + φ (ω)].

Ідеальний смуговий підсилювач пропускає до виходу лише складові перешкоди в інтервалі частот ΔΩ 0.

Напруга перешкоди на виході підсилювача визначається з виразу

∫ S (ω) K 0 cos [ω t + φ (ω) - (ω -ω 0) t] d ω.

В межах порівняно вузької смуги пропускання підсилювача спектральна щільність амплітуди перешкоди змінюється незначно, можна покласти S (ω) = S (ω 0) = const і винести S (ω 0) зa знак інтеграла. виконавши

= U m п (t) cos [ω 0 t + φ (ω 0)],

де U m п (t) = 2K 0 S (ω 0)

sin (ΔΩ 0/2) (t - t 0)

виході виборчого підсилювача.

З виразу (1) випливає, що імпульсна перешкода викликає на виході смугового підсилювача високочастотне коливання з частотою, рівній центральній частоті настройки підсилювача, і амплітудою, що змінюється але часу.

Амплітуда напруги перешкоди дорівнює

U m п (t) = 2K 0 S (ω 0) ΔΩ 0

Максимальна амплітуда перешкоди при t = t 0.

U m п (t) = 2K 0 S (ω 0) ΔΩ 0.

З (2) і (3) випливає, що максимальна амплітуда вихідної напруги перешкоди прямо пропорційна ширині смуги пропускання підсилювача ΔΩ 0 і спектральної щільності перешкоди на частоті настройки підсилювача

S (ω 0). При широкій смузі пропускання на вихід підсилювача проходить

велика частина спектра перешкоди, ніж при вузькій, цим і пояснюється збільшення її амплітуди з розширенням смуги пропускання.

Тривалість перешкоди на виході підсилювача на половинному рівні від максимуму можна визначити за формулою

Таким чином, розширення смуги пропускання підсилювача призводить до зменшення тривалості імпульсу перешкоди па його виході.

Отже, на виході широкосмугового підсилювача імпульси перешкоди мають велике пікове значення і малу тривалість. При вузькій смузі пропускання, навпаки, імпульси зменшуються але амплітуді і розтягуються в часі. Високочастотне заповнення імпульсів має частоту, рівну власній частоті резонансного підсилювача.

Зазначені вище закономірності справедливі для будь-якого типу резонансного підсилювача.

Па підставі результатів дослідження проходження імпульсної перешкоди через підсилювач, впливу смуги пропускання підсилювача на амплітуду імпульсної перешкоди і її тривалість для боротьби з імпульсними перешкодами була запропонована система ШОУ.

До складу системи ШОУ входять три блоки: широкосмуговий підсилювач, обмежувач (по максимуму) і вузькосмуговий підсилювач. Перший і третій блоки є резонансними підсилювачами. Структурна схема системи ШОУ

і основні характеристики її блоків наведені на рис. 5.

Структурна схема системи ШОУ і її характеристики

можлива смуга пропускання визначається шириною спектра корисного сигналу. При цьому виграш максимальний.

Зазвичай напруга перешкоди на вході приймача має порядок вольт, а напруга корисного сигналу порядок мікровольт. Тому, незважаючи на великий виграш у відношенні сигнал / перешкода на виході блоку з вузькою смугою, це відношення може бути в десятки і сотні разів менше одиниці. Якби вдалося за допомогою обмеження забезпечити ставлення сигнал / перешкода на вході блоку вузької смуги рівним одиниці, то відношення сигнал / перешкода на виході системи "обмежувач - вузькосмуговий підсилювач" було б одно виграшу, що забезпечується вузькосмуговим підсилювачем. Але обмежувачами з малим пороговим рівнем в даний час техніка радиоприема не має. Тому перед обмежувачем ставиться блок додаткового підсилювача, який підсилює корисний сигнал до порога обмеження обмежувача U пір. Щоб зменшити енергію імпульсної перешкоди на вході блоку вузької смуги, необхідно зменшити тривалість існування перешкоди па виході попереднього підсилювача, тобто збільшити його смугу пропускання. Таким чином, через труднощі виконання обмежувача з необхідним малим порогом обмеження на практиці використовується система ШОУ. Широкосмуговий підсилювач (ШУ) призначений для посилення корисного сигналу до порога обмеження обмежувача (О). Для зменшення енергії перешкоди на виході обмежувача (на вході вузькосмугового підсилювача УУ) необхідно збільшувати смугу пропускання широкосмугового підсилювача Δ F ш.

Тимчасові діаграми, що пояснюють принцип роботи системи ШОУ, наведені на рис. 6.

Тимчасові діаграми, що пояснюють дію системи ШОУ

Розрахунки по 1 виконуються з використанням формул (10) - (13). При цьому ширина смуги пропускання вузькосмугового підсилювача знаходиться за формулою

ΔΩ у = 2 πΔ F у = 2 π τ 5.

Тривалість перешкоди на вході вузькосмугового підсилювача визначається з виразу

де Δ F ш ширина смуги пропускання широкосмугового підсилювача. виграш,

забезпечується вузькосмуговим підсилювачем (п. 2), визначається за формулою (6) з урахуванням (9). При цьому необхідно враховувати, що перешкода і сигнал з параметрами, зазначеними в таблиці, діють на вході вузькосмугового підсилювача. Отже, у формулі (9) в даному випадку тривалість перешкоди τ ш. на

вході вузькосмугового підсилювача дорівнює тривалості перешкоди на вході системи ШОУ (τ ш = τ п).

4. ОПИС ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ

На рис. 7 приведена структурна, а на рис. 8 принципова електрична схеми лабораторного стенду.

Синхронізатор (рис. 7) є задає блоком і являє собою мультивибратор в автоколивальних режимі (АМВ), зібраний на трьох елементах 2И-НЕ мікросхеми К555 ЛА3. Він служить для вироблення імпульсів, що запускають блок формування перешкоди (БФП) і блок формування сигналу

БФП є включені послідовно два одновібратора. Так само, як і в БФС одновібратори зібрані на мікросхемі К555 АГ3. Перший одновибратор затримує запуск другого одновібратора щодо синхроимпульса, а змінний резистор R2 дозволяє змінювати тимчасове положення імпульсу перешкоди щодо імпульсу сигналу. Другий одновибратор формує імпульс перешкоди, а змінний резистор R3 дозволяє регулювати тривалість формованого імпульсу. Резистори R4 і R5 дозволяють регулювати амплітуди відповідно перешкоди і сигналу.

Досліджувана система ШОУ служить для захисту приймального пристрою від коротких потужних імпульсів перешкод. Як видно з рис. 7 і 8, система складається з широкополосного підсилювача (ШУ) на VT 6. обмежувача (О) на VT 8 і 9. вузькосмугового підсилювача (УУ) на VT 14. Резистор R6 дозволяє змінювати рівень порога обмеження, а резистор R7 регулює ширину смуги пропускання широкосмугового підсилювача. Для усунення впливу вимірювальних приладів на роботу каскадів встановлені емітерний повторювачі.