Автоматическая регулировка усиления (АРУ)

АРУ предназначена для поддержания постоянного уровня сигнала на выходе УПЧ, необходимого для нормальной работы выходных устройств РПрУ.

Задачей АРУ является изменение усиления радиотракта К_о в зависимости от уровня входного сигнала. Система АРУ должна иметь устройство, на выходе которого напряжение Е_рег формируется автоматически в зависимости от уровня сигнала в радиотракте приёмника. Для АРУ в приёмнике создаётся цепь АРУ, состоящая из детектора АРУ и фильтра АРУ (простая АРУ). При наличии усилителя в цепи АРУ, она называется усиленной. Фильтр АРУ отфильтровывает составляющие частот модуляции и пропускает более низкочастотные изменения Е_рег, связанные с медленно меняющимся уровнем несущей (рис. 9.5), т.е. постоянная времени фильтра АРУ больше постоянной времени цепи нагрузки детектора основного тракта.

В зависимости от способа формирования напряжения Е_рег, АРУ подразделяются на прямые, обратные и комбинированные. Структурная схема обратной АРУ представлена на рис. 9.4. Здесь Е_рег получают путём детектирования выходного сигнала U_вых регулируемого усилителя, т.е. Е_рег=К_{дет ару} U_вых.

Характеристика АРУ описывает работу регулируемого усилителя совместно с цепью АРУ: U_вых=F(U_вх) (рис. 9.6). Если АРУ простая, то при увеличении U_вых сразу начинает уменьшаться резонансный коэффициент усиления К_о (нижняя характеристика). Недостаток такой АРУ в том, что коэффициент усиления уменьшается и при приёме сигналов малого уровня. Для устранения этого недостатка используют АРУ с задержкой (пороговую АРУ), в которой цепь АРУ начинает действовать при превышении определённого порогового уровня (U_вх³ U_пор). Очевидно, при идеальной работе АРУ U_вых после превышения порогового уровня постоянно (пунктир на рис. 9.6). По мере увеличения коэффициента усиления усилителя в цепи АРУ (усиленная АРУ) она работает всё более эффективно и характеристика приближается к идеальной. Однако достижение идеальной характеристики в схеме обратной АРУ принципиально невозможно, т.к. для снижения К_о требуется увеличение Е_рег, т.е. DU_вых.

Структурная схема прямой АРУ показана на рис. 9.7.

Здесь напряжение регулировки Е_рег получается в результате детектирования входного напряжения. Выходное напряжение U_вых=К_оU_вх. При увеличении U_вх Е_рег возрастает, что вызывает уменьшение К_о и выходное напряжение может оставаться постоянным, т.е. прямая АРУ позволяет получить идеальную характеристику регулировки (рис. 9.8). Однако практически добиться этого не удаётся. Прямая АРУ нестабильна, т.е. подвержена действию различных дестабилизирующих факторов. Если, например по какой-то причине К_о регулируемого усилителя увеличивается, то характеристика АРУ из идеальной превращается в характеристику с нарастающим U_вых (рис. 9.8) и наоборот. Кроме того, существенным недостатком прямой АРУ является необходимость включения перед детектором АРУ дополнительного усилителя с большим коэффициентом усиления.

В комбинированной АРУ (рис. 9.9) рационально используются преимущества обеих схем АРУ: стабильность обратной АРУ и возможность получения идеальной характеристики в прямой. Основная регулировка проходит в первом усилителе, он обычно содержит несколько регулируемых каскадов. Второй регулируемый усилитель – однокаскадный, его основная задача – несколько скомпенсировать возрастание напряжения на выходе первого усилителя.