Главная » Радиоприем

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) Automatic Gain Control, AGC

Автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления, АРУ (англ. Automatic Gain Control, AGC) — процесс, при котором выходной сигнал некоторого устройства, как правило электронного усилителя, автоматически поддерживается постоянным по некоторому параметру (например, амплитуде простого сигнала или мощности сложного сигнала), независимо от амплитуды (мощности) входного сигнала. В аппаратуре, использующейся для прослушивания радиовещательного эфира, АРУ также называют устарелым термином автоматическая регулировка громкости (АРГ), а в приёмниках проводной связи — автоматической регулировкой уровня. В импульсных приёмниках (радиолокационных и других) применяют АРУ, учитывающие особенности работы в импульсном режиме. АРУ применяется для исключения перегрузки выходных каскадов приёмников при больших входных сигналах. Используется в бытовой аппаратуре, в приёмниках спутников связи и т. д. Также, существует ручная регулировка усиления (РРУ), выполняется на пассивных или активных (электронных) радио-элементах или с помощью аттенюаторов.  Сигналы радиостанций могут отличаться по уровню в сотни и тысячи раз. Порой даже уровень одной радиостан­ции меняется в больших пределах из-за различных усло­вий распространения радиоволн и их отражений, либо перемещения в пространстве радиоприемника (например, в автомобиле или самолете). Чтобы не приходилось без конца вертеть ручку усиления УПЧ или регулятора гром­кости, в современные приемники вводится система авто­матической регулировки усиления — АРУ. Простейшая из них показана на: постоянная составляющая напря­жения с выхода детектора, отфильтрованная фильтром с достаточно большой постоянной времени (доли секунды), подается на УПЧ и УВЧ, смещая рабочую точку входящих в них транзисторов в область, где усиление падает. Чем громче сигнал, тем меньше становится коэф­фициент усиления.

Наряду с простейшей АРУ используется задержанная. Это значит, что АРУ не включается при малых сигналах детектора и не уменьшает чувствительность приемника при приеме слабых станций. Она вступает в работу, если сигнал на выходе детектора превышает некоторый пороговый уровень. Иногда между детектором и регулируемыми усилителя ми ставят дополнительный усилитель постоянного тока тем самым осуществляется усиленная АРУ. Она может резко повысить эффективность АРУ.
Для уменьшения нелинейных искажений в каскадах УВЧ АРУ нередко не используют. Вместо регулировки усиления смещением рабочей точки каскадов УПЧ (что ведет к изменению настройки) используют электрически управляемые делители напряжения.
Вообще, работа АРУ современных приемников редко вызывает нарекания. Напротив, некоторые приемники (особенно с усиленной АРУ) настолько выравнивают чувствительность, что полностью пропадает субъективное ощущение дальних (слабых) и близких (сильных) станций Некоторые пользователи испытывают от этого определенный дискомфорт. Впрочем, он быстро проходит, поскольку «мерой дальности» станций остается уровень помех при приеме — чем меньше уровень сигнала, тем сильнее заметны сопровождающие его помехи.
История создания В 1925 Гарольд Олден Уилер изобрел автоматическую регулировку громкости (АРГ) и получил патент. Карл Кюпфмюллер издал анализ систем АРУ в 1928. К началу 1930-х все бытовые радиоприемники включали автоматическую регулировку громкости.[3] В СССР АРУ начали применять в каналообразующей аппаратуре в 1960 году, были созданы первичные необслуживаемые усилительные станции.
Классификация Существует три типа АРУ: простая, усиленно-задержанная и просто задержанная. Или по типу сигнала схемы АРУ бывают двух типов:
  • для импульсного сигнала;
  • для непрерывного сигнала.
Также, если искажения сигнала не важны, применяют схему ограничителя.
Устройство Напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, как правило значительно меняется: из-за различия передаваемой мощности передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т.д.), и других причин. Что приводит к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Система АРУ стремится минимизировать различия напряжения выходного и входного сигнала приёмника. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, которые уменьшают их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот: происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов.
  • Основные параметры систем АРУ:
  • Динамический диапазон (дБ) — это глубина изменения входного сигнала (разница между минимальным и максимальным сигналом), при котором ещё выходной сигнал находится в допустимых пределах;
  • Время срабатывания АРУ (дБ/с) — отражает скорость реакции АРУ на скачок входного сигнала. Данный параметр равен бесконечности (нулевое время срабатывания) для ограничителя сигнала.
  • Важным свойством системы АРУ является наличие выхода, показывающего уровень входного сигнала (невозможно сделать для ограничителя).