Лекция 11. Принцип автоматического регулирования усиления

1. Принцип АРУ.

2. Структурная схема устройств АРУ.

3. Многочастотные устройства АРУ.

11.1 Принцип ару.

Коррекция переменных АЧИ в системах передачи с ЧРК осу­ществляется при помощи переменных амплитудных корректоров (ПАК), частотные характеристики затухания которых должны из­меняться в процессе эксплуатации по мере сезонных изменений затухания линий, нестабильности напряжения питания и др. По­скольку количество ПАК в тракте велико и большая часть их размещается на необслуживаемых пунктах, эффективное управ­ление ими возможно лишь методами автоматики.

Наиболее распространенным способом автоматического регу­лирования характеристики ПАК является способ регулирования по отклонению уровня контрольного (пилот) сигнала (П-АРУ). Схема этого способа приведена на рис. 5.30. В тракт системы сов­местно с групповым сигналом (Гр. С) вводится контрольный (пи­лот) сигнал с частотой и уровнем . Подключение генерато­ра контрольного сигнала (ГКС) осуществляется через развязы­вающее устройство (РУ), исключающее шунтирование Гр. С внут­ренним сопротивлением ГКС. На выходе усилительных пунктов за уровнями контрольного сигнала следят так называемые прием­ники контрольного канала (ПКК), и если из-за изменения зату­хания тракта эти уровни изменяются, то ПКК подают соответст­вующие сигналы на регуляторы (Р), управляющие переменными амплитудными корректорами (ПАК)- На рис. 5.30 показано, что ПАК включены в цепь обратной связи линейных усилителей (ЛУс), однако их можно включать и на входе ЛУс. В любом случае одиночные устройства П-АРУ всегда образуют свою замкнутую петлю регулирования.

Помимо регулирования по от­клонению, в аппаратуре многока­нальных систем передачи широ­ко используется другой принцип АРУ по возмуще-нию. За воз­мущающий фактор обычно принимают изменение температуры кабеля основную причину изме­нения частотных характеристик его затухания.

На рис. 5.31 показана структурная схема устройств АРУ такого типа (Т-АРУ), содержащая термодатчик (ТД), помещаемый в грунт на глубину закладки кабеля. Этот термодатчик является задающим элемен­том следящей системы (СС), которая в соответствии с изменения­ ми сопротивления термодатчика управляет параметрами ПАК, включенным в цепь обратной связи ЛУс. Как будет показано, устройства Т-АРУ существенно проще, надежнее и экономичнее устройств П-АРУ. Однако они имеют большие погрешности регу­лирования.

Действительно, так как устройства П-АРУ компенси­руют любые отклонения уровня контрольного сигнала, то каждое следующее устройство компенсирует не только изменения затуха­ния на своем участке тракта, но и погрешность регулирования на предыдущем, т. е. в конечном счете отклонение остаточного зату­хания тракта определяется погрешностью последнего устройства П-АРУ. Устройства Т-АРУ действуют независимо, поэтому их пог­решности накапливаются вдоль тракта и, кроме того, величины погрешностей одиночных устройств Т-АРУ обычно больше вели­чин погрешностей одиночных устройств П-АРУ. Последнее опре­деляется рядом причин. В частности, температура грунта вблизи термодатчика может значительно отличаться от температуры на трассе, а изменения затухания участка тракта могут происходить не только из-за изменения температура кабеля, но и из-за неста­бильности коэффициента усиления линейного усилителя. Эти осо­бенности Т-АРУ и П-АРУ не препятствуют их совместной работе. Большая часть усилительных пунктов содержит простые и надеж­ные устройства Т-АРУ, а меньшая — более сложные устройства П-АРУ. Усилитель с П-АРУ включается после нескольких усилителей с Т-АРУ и компенсирует накапливающуюся в них погрешность.

В системах передачи на 3600 каналов и выше число усили­тельных пунктов на трассе становится очень большим, так как длины усилительных участков небольшие: в К-3600 — 3 км, а в К-10800 — 1,5 км. Это обстоятельство заставляет упрощать по возможности схемы промежуточных пунктов, поэтому большинст­во из них вообще не содержит устройств АРУ. Возрастающие нри этом сезонные отклонения диаграммы уровней уменьшают, применяя принцип предрегулирования. На рис. 5.32 показана упро­щенная структурная схема регулирующего промежуточного уси- лителя аппаратуры К-3600, где ТД, СС, ПАКг и ЛУс₂ образуют устройство Т-АРУ.

Это устройство настроено так, что оно компен­сирует температурные изменения затухания на первой половине последующего участка тракта, т. е. осуществляет предрегулирование. Регулятор Р, ПКК и ПАК.1 образуют устройство П-АРУ, компенсирующее изменение затухания второй половины предыду­щего участка и погрешности предрегулирования первой половины предыдущего участка, т. е. осуществляет послерегулирование. На рис. 5.33 приведены графики Ар-отклонения диаграммы уровней на участке линейного тракта системы передачи К-3600, когда ре­гулируемые усилители устанавливаются после четырех нерегули­руемых. Сплошной линией показаны графики сезонного отклоне­ния диаграммы уровней при использовании как пред-, так и послерегулирования, штриховой — сезонные отклонения диаграммы уровней при использовании только принципа послерегулирования. Из сравнения графиков видно, что применение предрегулирования выравнивает отклонения диаграммы уровней вдоль тракта, снижая максимальные значения отклонений в 2 раза. Штрихпунктирная линия соответствует сезонным отклонениям диаграммы уровней при наличии устройств АРУ в каждом усилительном пункте (при применении послерегулирования).

В системах передачи широкое распространение получили так­же многочастотные устройства АРУ, которые осуществляют про­цесс регулирования в соответствии с изменениями уровней нес­кольких контрольных сигналов, размещенных в различных участ­ках рабочего диапазона частот тракта. Необходимость использо­вания многочастотной АРУ обусловлена сложной зависимостью частотной характеристики затухания линии передачи от темпера­туры или наличием нескольких причин изменения частотной ха­рактеристики тракта.

Литература :

Осн. 1. [ 376-403 ]

Доп. 1. [ 271-286 ]

Контрольные вопросы

1. Назначение системы АРУ.

2. Принцип действия системы П-АРУ.

3. Особенности разновидностей системы Т-АРУ.

4. Практические схемы различных схем АРУ.

5. Частотные характеристики различных систем АРУ.