1. Аналитический обзор

1.1 Некоторые сведения о работе амплитудных ограничителей

Под воздействием помех амплитуда и частота частотно-модулированного сигнала изменяются [1]. Поэтому принято говорить, что помехи вызывают вредную амплитудную и частотную модуляцию сигнала. Если изменение амплитуды сигнала под воздействием помех происходит со сравнительно малой глубиной (та < 0,4), то, применив ограничитель амплитуды (ОА), можно его устранить. Благодаря этому на вход детектора частотно-модулированных сигналов поступит сигнал практически с постоянной амплитудой, что значительно ослабит действие помех.

Для устранения вредной амплитудной модуляции сигнала помехой идеальный ограничитель должен иметь амплитудную характеристику, состоящую из двух отрезков прямых 1, показанных на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Амплитудная характеристика идеального ограничителя

При амплитудах входного сигнала, меньших порога ограничения Uпор ограничитель работает как обычный усилитель и его амплитудная характеристика линейная. Если амплитуда входного напряжения превышает пороговое значение, то амплитуда выходного напряжения сохраняется постоянной и не зависит от амплитуды входного сигнала. Следовательно, в рабочей области коэффициент усиления ограничителя амплитуды должен изменяться обратно пропорционально амплитуде входного сигнала, что технически выполнить весьма трудно.

Выбрав амплитуду немодулированного входного сигнала U0вхm значительно больше порогового напряжения идеального ограничителя, можно добиться полного устранения вредной амплитудной модуляции сигнала помехой, если коэффициент вредной амплитудной модуляции удовлетворяет неравенству

mп.вх≤ 1-Uпор/Uовхm. (1–1)

При выполнении этого неравенства все изменения амплитуды входного сигнала под воздействием вредной амплитудной модуляции помехой происходят при значениях, больших порогового, т.е. в области идеальной работы ограничителя. При этом коэффициент модуляции выходного напряжения mп.вых равен нулю.

В случае известных значений порога ограничения и коэффициента модуляции mп.вх из формулы (1–1) можно найти требуемое значение амплитуды входного сигнала, которое обеспечит устранение вредной амплитудной модуляции. Аналогично можно выбирать схему ограничителя амплитуды по его пороговому напряжению, если заданы Uовхm и mп.вх.

Амплитудные характеристики реальных ограничителей чаще всего имеют вид, соответствующий штриховой кривой 2 на рис. 1.1. Пороговое напряжение определяют в точке П перегиба характеристики. Этой точке на рисунке соответствует выходное напряжение (Uп.выхm. Если выбрать амплитуду входного сигнала по формуле (1–1) и обозначить через Uовыхm амплитуду выходного сигнала в рабочей точке, то остаточный коэффициент модуляции выходного сигнала ограничителя амплитуды

. (1–2)

Эффективность работы ограничителя оценивается коэффициентом ограничения, характеризующим уменьшение амплитудной модуляции сигнала:

Koгp = mп.вх/mп.вых. (1–3)

Кроме этого коэффициента характеристиками ограничителя амплитуды являются также пороговое напряжение и выходное напряжение Uовхm соответствующее амплитуде немодулированного выходного сигнала при пороге ограничения.

Чем больше коэффициент ограничения и амплитуда выходного напряжения в рабочей точке Uовыхm, тем лучше считается ограничитель амплитуды. ............