Структурная схема ЧПАК. Основные характеристики системы. Способы устранения помех

4.11.1.Структурная схема ЧПАК

Системы СДЦ на базе автокомпенсаторов, известные под названием череспериодные автокомпенсаторы (ЧПАК), являются разновидностью систем СДЦ с внешней когерентностью. Режекция спектральных составляющих сигналов пассивных помех в таких системах может осуществляться как на видеочастоте, так и на радиочастоте. Причем переход на радиочастоту, в отличие от обычных систем СДЦ, не сопровождается резким повышением требований к стабильности УЛЗ. Кроме того, подобные системы СДЦ могут не иметь устройства формирования опорного напряжения.

а)

б)
                                                                                                     

Рис.4.62. Структурные схемы одноканальной и двухканальной ЧПАК на радиочастоте

На рис.4.62 представлены структурные схемы одноканальной и двухканальной ЧПАК на радиочастоте.

Понятие кратности вычитания ЧПК для ЧПАК трансформируется в понятие канальности, т.е. числа дополнительных каналов (линий задержки на Т_п). Рабочая частота УЛЗ в данном случае равна промежуточной частоте (ПЧ), поэтому отпадает необходимость использования модулирующего гетеродина и модулятора для обеспечения нормальной работы УЛЗ.

Одним из основных элементов ЧПАК является автокомпенсатор. Он представляет собой самонастраивающееся устройство с корреляционными обратными связями, обеспечивающее исключение из спектра сигналов помех в основном канале АК составляющих, коррелированных с сигналами помех в дополнительных каналах АК. Основным каналом АК принято называть канал, в котором отсутствует усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, а дополнительные - каналы с регулируемыми коэффициентами передачи.

Рис.4.63                                             Рис.4.64

Подбор коэффициентов в многоканальных схемах (подобных схеме, показанной на рис.4.63) можно осуществить используя принцип корреляционной обратной связи. На рис.4.64 показана схема с двумя входами, на которые поступают напряжения одной и той же частоты с комплексными амплитудами U_o(t) и U₁(t).

На сумматоре образуется напряжение  U_s(t) = U_o(t) + kU₁(t).

Имеется цепь обратной связи, в которую включено устройство вычисления оценки корреляционного момента  U_s(t)U₁^*(t).

Последний с точностью до постоянной æ используется в качестве управляющего множителя k, подаваемого на управляющий элемент. Из двух уравнений

k = U_s(t)U₁^*(t),

U_s(t) = U_o(t) + kU₁(t), где U₁(t) = U_o(t-Т_п), то можно найти

^.

При æ → ∞ и достаточной корреляции напряжений U_оп и U₁ (например, при U₁=cU_о) происходит полная компенсация, т.е. U_s обращается в ноль

.

При этом k = - ρ(Т_п) при одинаковой мощности помех в соседних периодах повторения.  Усилитель с регулируемым коэффициентом передачи может быть реализован с помощью:

двух квадратурных каналов с регулируемыми: коэффициентами усиления и фазовым сдвигом между каналами π/2 радиан;

управляемого смесителя частоты.

Рис.4.65. Структурная схема квадратурного АК

Рис.4.66. Структурная схема гетеродинного АК

В первом случае АК называется квадратурным, а во втором - гетеродинным ( см. рис.4.65 и 4.66 соответственно).

Роль корреляторов в квадратурном АК выполняют ФД и интеграторы (чаще всего на базе операционных усилителей), а в гетеродинных - смеситель 2 и узкополосный фильтр.

Балансные усилители (БУ) в квадратурных АК помимо изменения амплитуды входных сигналов дополнительных каналов обеспечивают их прохождение к сумматору либо без изменения фазы, либо с изменением ее на π радиан. Значение фазового сдвига (0 или π радиан) определяется полярностью напряжения на выходе ФД.

Таким образом, как следует из рис.4.65 и 4.66, потенциальные возможности обоих типов АК одинаковы и целесообразность использования того или иного типа определяется лишь требованием упрощения аппаратурной реализации. При использовании интегральных микросхем преимущество в этом отношении имеет квадратурный АК.

4.11.2. Основные характеристики ЧПАК

ЧПАК представляет собой систему СДЦ с адаптивным режекторным фильтром. Положение провалов в АЧХ ЧПАК автоматически изменяется таким образом, чтобы обеспечить режекцию спектральных составляющих сигналов ПП. Покажем это на примере одноканального ЧПАК, эквивалентная схема которого приведена на рис.4.67,а.

В соответствии с определением частотная характеристика определяется соотношением:

Для данного устройства при (t) = exp [ jωt] :

ִ                                 ִ

U_вых(t) = exp [ jωt] + K^.exp [ jω(t-T_п)], тогда

ִ              ִ                               ִ

K(f) = 1 + K^.exp [ -jωT_п] = 1 - ρ(Тп)^.exp [ -jωT_п].

Коэффициент междупериодной корреляции сигналов ПП ρ(Т_п) можно представить в виде