Системи АРП РРС Р-419, їх аналіз та модернізація

СИСТЕМИ АРП РРС Р-419, ЇХ АНАЛІЗ ТА МОДЕРНІЗАЦІЯ

1. Системи автоматичного регулювання підсилення РРС Р-419 та їх аналіз

Тракт передачі:

Система АРП в тракті передачі виконана в блоці ПП (підсилювач потужності). ПП призначений для підсилення сигналу, який поступає з СЧ (синтезатора частот), до рівня не менш 10 Вт в режимі НОРМ. ПОТУЖНІСТЬ і не менш 2 Вт при режимі ПОНИЖ. ПОТУЖНІСТЬ.

Підсилювач потужності функціонально складається з електронно-керуємого аттенюатора (Ат Кер), датчика вхідного рівня, попереднього підсилювача, передкінцевого підсилювача, кінцевого підсилювача, датчиків падаючої та відбитої потужності, пристрою автоматичного регулювання потужності та захисту (АРПЗ) і схеми контролю.

Керуємий аттенюатор призначений для зміни рівня сигналу на вході попереднього підсилювача і реалізований на р-і-n діодах. При зміні управляючої напруги, поступаючої з пристрою автоматичного регулювання потужності та захисту, загасання аттенюатора змінюється, що призводить до зміни рівня сигналу на вході попереднього підсилювача.

Пристрій автоматичного регулювання потужності та захисту призначений для перетворення сигналів датчиків і команд в напругу керування аттенюатором і реалізований на основі підсилювачів постійного току.

Таким чином, Кер. Атт спільно с пристроєм автоматичного регулювання потужності та захисту і датчиками забезпечують постійність вихідної потужності підсилювача потужності, захист підсилювача потужності при неузгодженості на виході (розрив та короткого замикання антенного тракту), захист підсилювача потужності при стрибкоподібній зміні рівня ВЧ сигналу на його вході, режим зниженої потужності і запирання підсилювача потужності при подачі команди "Симплекс".

Схема підсилювача потужності приведена на рис. 3.1.

Робота системи автоматичного регулювання підсилення тракту передачі:

На вх. 3 Кер. Атт подається з схеми автоматичного регулювання підсилення опорна напруга - 1,05 ч - 1,2 В. На вх. 2 подається управляюча напруга величиною - 0,3 ч - 0,8 В. В залежності від величини управляючої напруги кожний з діодів може бути відкритим чи закритим, причому якщо один відкритий то другий закритий, і навпаки.

Величина опорної напруги вибрана таким чином, що аттенюатор забезпечує КСВ входа ? 1,4 у всьому діапазоні регулювання (порядку 30 дБ).

Сигнали детекторів падаючої і відбитої потужності являються управляючими для схеми автоматичного регулювання підсилення. З датчика падаючої потужності сигнал подається на вх. 2 повільного кільця автоматичного регулювання підсилення.

Далі, через емітерний повторювач напруга з датчика падаючої потужності подається на інвертуючий вхід операційного підсилювача. На неінвертуючий вхід операційного підсилювача через емітерний повторювач подається сигнал з датчика опорної напруги. Резистор і конденсатор визначають підсилення і постійну часу операційного підсилювача. Величина і знак напруги на виході операційного підсилювача залежать від величини і знака різниці напруг на інвертуючому і неінвертуючому входах.

Сигнал з операційного підсилювача (автоматичне регулювання підсилення по падаючій потужності, чи повільне автоматичне регулювання потужності) подаєтьтся на один із входів нелінійного суматора. На виході суматора напруга визначається більшою з від'ємних напруг, підводимих до кожного з його входів: входу швидкого кільця автоматичного регулювання підсилення, входу "повільного АРП", входу інтегратора і входу, на котрий подаєтьтся напруга зміщення дільника. Напруга зміщення необхідна для того, щоб в початковому стані керуємий аттенюатор був відкритий при наявності вхідного сигналу.

Тракт прийому:

Підсилювач високої частоти підсилює ВЧ сигнал, який поступає від фільтру частотної розв'язки, перетворює його в напругу першої проміжної частоти і підсилює сигнал f_1пч . Підсилювач високої частоти включає в себе обмежувач потужності, каскад підсилювача високої частоти, перший підсилювач, підсилювач першої проміжної частоти і схему контролю.

Підсилювач високої частоти витримує вплив на його вхід безперервної потужності з рівнем до 15 Вт на основній частоті.

Обмежник реалізований за схемою ФНЧ на р-і-n діодах і забезпечує необхідне ослаблення ( ? 30 дБ) вхідного сигналу при подачі на вхід безперервної потужності високого рівня (до 15 Вт).

При малому рівні потужності загасання обмежника не перевищує 0,5 дБ.

Власне підсилювач високої частоти реалізований на транзисторах, включених за балансною схемою за допомогою спрямованих відгалужувачів. Вихідні ланцюги транзисторів узгоджуються з спрямованими відгалужувачами за допомогою LC-ланцюгів. З підсилювача високої частоти сигнал поступає на полосовий фільтр, який служить для виділення сигналу ПВЧ, подавлення завад по дзеркальному каналу підсилювача високої частоти, а також для виділення сигналів гетеродину і подавлення побічних складових множника частоти в сигналі гетеродина.

Полосовий фільтр приймача складається з схеми керування, фільтра підсилювача високої частоти (ФП1) та фільтр гетеродина (ФП2), які представляють собою гребіньчаті структури. Формуванням складових смуг пропускання фільтрів керують за допомогою р-і-n діодів електронні (транзисторні) ключі схеми управління по команді "Упр.ФП" з синтезатора частоти. З виходу фільтра сигнал поступає на балансний змішувач підсилювача високої частоти, на який також подається сигнал гетеродина f_гет1 с ПФ2. В змішувачі сигнал перетворюється в f_1ПЧ і поступає на двокаскадний підсилювач першої проміжної частоти (ППЧ-1), який реалізований на польових транзисторах, які забезпечують необхідне подавлення каналів побічного прийому, обумовлених перетворенням частоти, і виключає вплив послідуючих каскадів на динамічний діапазон приймального пристрою по взаємній модуляції.

Субблок підсилювача проміжної частоти (ППЧ) призначений для перетворення сигналів f_1ПЧ в f_2ПЧ, основного підсилення сигналів і фільтрації. Підсилювач проміжної частоти складається з перетворювача частоти, в склад якого входять змішувач і кварцовий автогенератор, фільтра зосередженої селекції (ФЗС), підсилювача другої проміжної частоти (ППЧ-2), схеми автоматичного регулювання підсилення і контролю.

Сигнал f_1ПЧ поступає на змішувач, в якому перетворюється в напругу проміжної частоти f_2ПЧ . Далі сигнал f_2ПЧ фільтрується фільтром зосередженої селекції ,який визначає смугу пропускання підсилювача проміжної частоти і всього прийомного пристрою, підсилюється широкосмуговим підсилювачем другої проміжної частоти. Частина вихідного сигналу ППЧ-2 використовується для автоматичного регулювання підсилення, виміру сигналу на вході прийомного тракту (індикаторний пристрій в БКУ), контролю справності підсилювача проміжної частоти.

З частини контуру вихідний сигнал підсилювача проміжної частоти підводиться до роз'єму 42 і до амплітудного детектора схеми автоматичного регулювання підсилення, призначеної для підтримання постійного рівня вихідного сигналу. Випрямлена напруга на виході амплітудного детектора зрівнюється компаратором з опорною напругою. Вихідна напруга компаратора використовується для забезпечення режиму РОБОТА і перевірки. Схема тракту прийому приведена на рис. 3.2.

Тракт прийому:

Обмежник являє собою частину загальної схеми автоматичного регулювання підсилення тракту прийому, і запобігає перевантаженню тракту, при прийомі потужного сигналу. Але обмежник вносить загасання, тим самим зменшує чутливість станції, та збільшує внутрішні шуми ВЧ тракту.

Для забезпечення більш надійної роботи радіорелейної станції, більшого захисту прийомного тракту від швидких та потужних сигналів, збільшення чутливості приймача, необхідно замінити обмежник на регулюємий атенюатор.

Приведемо схему удосконалення вхідного пристрою на рис. 3.3:

Рис. 3.3. Схему удосконалення вхідного пристрою

Рис. 3.4. Схема швидкодіючої системи автоматичного регулювання підсилення

Швидкодіюча схема автоматичного регулювання підсиленні приведена на рис. 3.4.

Ця схема автоматичного регулювання підсилення є „швидкою АРП з затримкою”.

На один вхід регулюємого атенюатора поступає опорна напруга, яка його відкриває, на другий вхід поступає регулююча напруга. Чим більше значення регулюючої напруги, тим більший опір атенюатора. При збільшенні вхідного сигналу вище максимально допустимого значення, за допомогою регулюючої напруги, яка поступає від швидкодіючої схеми автоматичного регулювання підсилення, закриває аттенюатор, що забезпечує захист приймача від потужних сигналів.

На швидкодіючу схему автоматичного регулювання підсилення подається опорна напруга та вхідна напруга. Якщо рівень вхідної напруги менше опорної, то Д_арп закритий і система АРП буде розімкнута. При U_вх> U_оп діод Д_арп відкривається, і після фільтрації в фільтрі Ф виробляється регулююча напруга U_вх, яка пропорційна максимальній амплітуді вхідного сигналу.

Недоліком основної системи автоматичного регулювання підсилення, яка розміщена в блоці підсилювача проміжної частоти, є те що регулююча напруга подається на змішувач, що збільшує власні шуми приймача та збільшує коефіцієнт паразитної модуляції приймача.

Пропонуєма схема автоматичного регулювання підсилення зображена на рис. 3.5:

ППЧ1 ЗМ₂ ППЧ2

f_кв

Рис. 3.5. Пропонуєма схема автоматичного регулювання підсилення

Побудова зворотної цифрової системи автоматичного регулювання підсилення (ЦАРП) ілюструється функціональною схемою на рис.3.6. Вихідна напруга ППЧ-2 перетворюється у двійковий код у перетворювачі напруги -- код (ПНК), у складі якого є аналогово-цифровий перетворювач. Код вихідної напруги N_вих порівнюється з еталонним кодом N_е в схемі порівняння кодів (СПК), у результаті чого утворюється код неузгодженості ?N. Помітимо, що СПК -- не що інше, як цифровий граничний пристрій, а еталонний код -- цифровий аналог напруги затримки. У результаті порозрядного усереднення в схемі усереднення і запам'ятовування (СУЗ) (цифровий аналог фільтра звичайної АРП) виробляється код регулювання. Код регулювання поступає на цифро-аналоговий перетворювач, де перетворюється в напругу регулювання, яка поступає на ППЧ-1 і керує його коефіцієнтом підсилення.

Рис. 3.6 Функціональна схема ЦАРП

Амплітудна характеристика приймача без схеми автоматичного

регулювання підсилення (1), з незатриманою системоюавтоматичного

Регулювання підсилення (2), з затриманою системою автоматичного регулювання підсилення (3) зображена на рис. 3.7:

^вх шіп ^вх шах

Рис. 3.7

Рис. 3.7. Амплітудна характеристика приймача

Висновок

1. Проведено аналіз трактів передачі та прийому РРС Р-419.

2. Розглянута система автоматичного регулювання підсилення РРС Р-419 та наведений її основний недолік:регулююча напруга подається на змішувач, що збільшує власні шуми приймача та збільшує коефіцієнт паразитної модуляції.

3. Проведено модернізацію системи автоматичного регулювання підсилення:

- запропоновано схему реалізації вхідного пристрою та системи автоматичного регулювання підсилення;

- приведені переваги модернізованих систем цифрових автоматичного регулювання підсилення.