8.5 Примеры систем на основе ару

Среди систем амплитудного регулирования особенно актуальны системы, позволяющие увеличить отношение сигнал/помеха. При этом под помехами чаще всего подразумевают внешние и внутренние шумы.

Рис.8.24

Рис.8.25

По воздействию на АЧХ и амплитудную характеристику (АХ) различают шумоподавители с изменением формы АЧХ и с регулировкой динамического диапазона.

По наличию или отсутствию регулирования различают шумоподавители статические и динамические. В статических воздействие на АХ или АЧХ неизменно во времени и определяется интенсивностью и спектром сигнала и помех. К этому виду относятся, например, цепи предискажения.

Структура динамического регулятора-шумоподавителя раскрывается на рис.8.24. Входной сигнал поступает на вход выходного сумматора и на вход фазовращателя на 180 градусов (инвертора). С выхода фазовращателя сигнал через ФВЧ и усилительный каскад поступает на цепь АРУ с прямой связью, амплитудная характеристика которой для высокочастотных составляющих соответствует рис.8.25. Выходной сигнал представляет собой разность . В результате при очень маленьких уровнях входного сигнала суммарный коэффициент передачи для высокочастотных составляющих значительно снижается.

Рис.8.26

Рис.8.27

Принцип регулирования динамического диапазона в простейшей системе сжиматель-расширитель (так называемая компандерная система) поясняется на рис.8.26. Небольшие уровни входных сигналов после сжатия динамического диапазона (Д₂) оказываются выше уровня шумов и помех в канале вещания. После расширителя восстанавливается первоначальный динамический диапазон входного сигнала (Д₄=Д₁). Выигрыш в отношении сигнал/помеха определяется увеличением среднего уровня сигнала в канале. В аналоговых системах выигрыш достигает 10-13 дБ.

В последнее время широкое распространение получили системы шумоподавления Долби. Упрощенная структурная схема системы “Долби-А” представлена на рис.8.27. При больших уровнях сигналов дополнительный тракт имеет небольшой коэффициент передачи и выходной сигнал определяется основным трактом, в котором не происходит сжатие динамического диапазона. При небольших уровнях сигналов дополнительный тракт имеет большой коэффициент передачи, и выходной сигнал определяется дополнительным трактом. В дополнительном тракте спектр передаваемых сигналов разбивается на несколько частей, в которых осуществляется независимое сжатие динамических диапазонов на передающей стороне и расширение на приемной стороне. Улучшение отношения сигнал/шум достигает 15 дБ.

8.6. Регулировка чувствительности

В условиях напряженной ЭМО помехи на входе РПУ составляют единицы и даже десятки вольт. При таких уровнях неизбежно нелинейное пораже­ние высокочувствительного тракта РПУ. Для снижения вероятности пора­жения требуется уменьшение чувствительности РПУ.

Система автоматической регулировки чувствительности (АРЧ) может содержать один (рис.8.28,а) или несколько (рис.8.28,б) аттенюаторов (АТ), распределенных по сечениям преселектора. Управляющее аттенюато­рами воздействие вырабатывается на основе измерения групповой мощ­ности сигнала и помех, попадающих в полосу пропускания преселектора РПУ.

Рис.8.28

Во время работы АРЧ изменяется как уровень помех и сигнала на вхо­де РПУ или в сечениях преселектора, так и коэффициент шума РПУ.

При регулировке с аттенюатором на входе характеристики защиты имеют вид, показанный на рис.8.29,а. Введение адаптации уменьшает чувствительность РПУ, сохраняет динамический диапазон тракта и снижа­ет вероятность нелинейного поражения, при котором прием сигнала был бы вообще невозможен.

При регулировке распределенными аттенюаторами (см. рис.8.28,б) за­тухание вводится постепенно, начиная с сечений, расположенных в глу­бине преселектора РПУ: сначала исчерпывается затухание AT₃, затем AT₂ и только потом начинает срабатывать AT₁, т.е. имеет место эстафета. Результирующая характеристика защиты тракта показана на рис.8.29,б. Видно, что в результате регулировки уровень блокирования РПУ изменяется аналогично АРЧ с одиночным аттенюатором, однако коэф­фициент шума здесь меньше, поэтому линейный ДД РПУ расширился. Мень­шие значения коэффициента шума объясняются тем, что регулировка начи­нается в каскадах, которые расположены в глубине преселектора и, сле­довательно, в меньшей мере, чем входные, определяют коэффициент шума РПУ.

Рис.8.29

Ухудшение чувствительности, связанное с защитой от нелинейного по­ражения, позволяет принимать большее количество сигналов, превосхо­дящих чувствительность РПУ. Это может быть отражено вероятностными характеристиками, построенными в функции затухания аттенюатора на рис.8.30, где общая вероятность приема с заданным качеством определяется произведением вероятности приема, обусловленной увеличе­нием реальной чувствительности (Р_лин) и вероятности приема, обус­ловленной нелинейным эффектом ( Р_нелин). Из графика видно, что существует оптимальное затухание аттенюаторов a_опт, обеспечивающее Р_0мах. Это объясняется тем, что введение аттенюаторов приводит к ухудшению реальной чувствительности и уменьшению числа каналов приема, ограни­чиваемого чувствительностью РПУ. Однако при этом увеличивается коли­чество принимаемых каналов, не пораженных из-за нелинейных эффектов.

Рис.8.30

В случае отсутствия нелинейного поражения требуется отключение АРЧ поскольку наличие в тракте аттенюаторов приведет к уменьшению P₀.