Автоматическая регулировка усиления в линейном тракте

В современных аналоговых системах передачи переменная кор­рекция осуществляется автоматически с помощью устройств ав­томатической регулировки усиления (уровней) АРУ. Устройства АРУ изменяют сопротивления переменных резисторов ПАК (см. рис. 7.13), изменяя тем самым затухание последних и усиление усилительной станции или усилителя приема оконечной станции.

Для работы АРУ на усилительные станции необходимо передавать информацию о затухании усилительных участков. Эта ин­формация передается с помощью контрольных частот, которые вырабатываются в генераторном оборудовании оконечной станции и подаются на вход усилителя передачи совместно с групповым сигналом (см. рис. 16). Токи КЧ на входе линейного тракта должны иметь строго постоянный уровень и достаточно стабиль­ную во времени частоту. На входе усилительной станции, где осу­ществляется автоматическая регулировка усиления, уровень токов КЧ зависит от затухания линии передачи. При изменении этого затухания изменяется уровень КЧ. На выходе регулируемого уси­лителя токи КЧ выделяются из группового сигнала с помощью уз­кополосного фильтра (УПФ).

Рис 18

Выделенный ток КЧ (рис. 18) усиливается усилителем контрольной частоты УКЧ, выпрямляет­ся и подается на схему сравнения (СС). В схеме сравнения выпрямленный ток КЧ сравнивается с эта­лонным сигналом, поступающим от источника эталона Э. В качестве эта­лонного сигнала можно использовать, например, стабилизированное постоян­ное напряжение.

Если усиление усилителя равно за­туханию предшествующего участка линии, то уровень КЧ на выходе усили­теля равен номинальному значению. При этом выпрямленный ток КЧ в схеме сравнении соответствует эталонному сигналу, на выходе отсутствует сигнал ошибки, и регулирования не происходит.

При отклонении тока КЧ, вызванного отклонением затухания линии от номинального значения, нарушается соответствие меж­ду эталонным сигналом и выпрямленным током КЧ в схеме срав­нения. На выходе ОС появляется сигнал ошибки, воздействую­щий на регулирующее устройство (Рег). Последнее изменяет па­раметры ПАК и, следовательно, усиление усилителя. Ток КЧ на выходе усилителя будет изменяться до тех пор, пока его уровень не окажется равным номинальному значению. При достижении этого значения усиление усилителя окажется равным затуханию линии передачи и регулировка прекратится. Выпрямитель, СС, УПФ и УКЧ входят в состав приемника контрольного канала (ПКК).

Количество КЧ, посылаемых в линейный тракт, определяется типом линии и линейным спектром системы передачи. В широко­полосных системах передачи по коаксиальному кабелю переда­ются две-три контрольные частоты. Одна из них — основная — обеспечивает частотно-зависимую регулировку усиления, а до­полнительные КЧ устраняют погрешности основных АРУ. В сис­темах передачи по симметричному кабелю используют три КЧ, каждая из которых управляет работой АРУ раздельно по плоской, наклонной и криволинейной составляющим.

В системах передачи с многочастотными АРУ организуют нес­колько контрольных каналов. В линейном спектре контрольные частоты обычно занимают место подавленных несущих частот, т. е. передаются между частотными полосами каналов (рис. 19).

Рис 19 Рис 20

Устройства АРУ, управляемые контрольными частотами, сравнительно сложны, и их установка на каждой усилительной стан­ции оказывается неэкономичной. Поэтому кроме АРУ по КЧ на ряде станций применяются системы косвенного контроля усиле­ния.

Поскольку между изменением температуры грунта, в котором проложен кабель, и затуханием кабеля имеется однозначная за­висимость, информацию об изменении затухания можно получить, изменяя температуру грунта. Такая система АРУ получила наз­вание грунтовой (рис. 20). В этой системе АРУ в грунт на глу­бине закопки кабеля помещают термодатчик (ТД) — резистор, сопротивление которого зависит от температуры окружающей сре­ды. Термодатчик с помощью отрезка кабеля подключается к уси­лителю и выполняет роль переменного резистора ПАК. При изме­нении температуры грунта изменяется сопротивление ТД. Соот­ветственно изменяются затухание ПАК и усиление усилителя.

В грунтовых АРУ возможны значительные погрешности регу­лирования вызванные изменениями параметров ПАК и усилите­ля, неравномерным прогревом грунта на усилительном участке и влиянием изменений параметров соединительного кабеля между термодатчиком и усилителем. Поэтому грунтовые АРУ применя­ются только совместно с АРУ по КЧ, которые устраняют указан­ные погрешности. При этом на большей части усилительных стан­ций устанавливают грунтовые АРУ. На таких станциях нет обслу­живающего персонала и собственных источников питания. Они на­зываются необслуживаемыми станциями (пунктами) НУП. Уст­ройства АРУ по КЧ размещаются на обслуживаемых усилитель­ных станциях (пунктах) ОУП, число которых значительно мень­ше, чем НУП.

В линейных трактах систем передачи по коаксиальному кабе­лю АРУ по КЧ устанавливаются, кроме ОУП также на некото­рых НУП. При этом усилитель с АРУ по КЧ компенсирует не только изменение затухания предшествующего усилительного уча­стка, но и суммарную погрешность всех устройств грунтовой АРУ^ которые расположены между двумя соседними усилительными станциями с АРУ по КЧ (в секции регулирования). На оконеч­ных станциях приема всегда устанавливаются АРУ по КЧ. Соче­тание в линейном тракте простых и дешевых грунтовых АРУ с бо­лее сложными АРУ по КЧ существенно повышает экономичность системы передачи.

В электромеханической системе АРУ регулятор приводится в действие с помощью устройства управления, представляющего собой малогабаритный электродвигатель. При отклонении от нормы уровня тока контрольной частоты ротор электродвигателя начинает вращение в ту или иную сторону, передвигая тем, например, емкостный потенциометр регулятора. При этом в зависимости от направления вращения ротора будет увеличиваться или уменьшаться усиление усилителя.

Достоинствами такой системы АРУ являются:

- широкий предел регулирования;

- наличие памяти, т.е. сравнительно легко можно осуществить блокировку и остановку регулятора при пропадании сигнала контрольной частоты;

- высокая точность регулирования;

- возможность получения любой скорости регулирования.

К недостаткам электромеханических систем АРУ можно отнести:

- сложность и громоздкость регуляторов;

- наличие вращающихся узлов, что снижает эксплуатационные качества системы;

- значительную мощность, потребляемую электродвигателем.

Несмотря на отмеченные недостатки, электромеханические си­стемы АРУ широко используются в многоканальных системах связи.

В электротермической системе АРУ в качестве устройства управления характеристикой регулятора ис­пользуется терморезистор с косвенным подогревом. При нормальном уровне сигнала контрольной частоты сопротивление терморезистора имеет номинальное значение. Изменение уровня сигнала контрольной частоты сопровождается изменением тока подогрева, что, в свою очередь, приводит к изменению сопротивления терморезистора, вклю­ченного в цепь отрицательной обратной связи усилителя. При этом изменяется и усиление усилителя.

Достоинством таких систем АРУ является простота их схемы и эксплуатационная надежность, обусловленная отсутствием в них, дви­жущихся механических деталей. В то же время они обладают рядом недостатков, являющихся причиной малого использования таких АРУ в системах многоканальной связи.

К этим недостаткам относятся:

- малые пределы регулирования;

- большие погрешности регулирования, особенно при больших изменениях затухания;

- колебательный характер переходного процесса;

- отсутствие памяти, т.е. при выключении тока контрольной частоты или при изменении его уровня, выходящего за пределы ре­гулирования, усиление усилителя не остается таким, каким оно было до этого момента.

В термомеханических системах АРУ в качестве устройства управления характеристикой регулятора ис­пользуется также терморезистор с косвенным подогревом, однако изменение тока подогрева осуществляется с помощью потенциометра, приходящего в движение от электродвигателя при отклонении уровня сигнала контрольной частоты от номинального значения.

За счет включения электродвигателя в цепь регулирования тока подогрева терморезистора термомеханическая система АРУ стала об­ладать всеми достоинствами ранее рассмотренных систем АРУ. Одна­ко недостатки электромеханических систем АРУ присущи и термомеханическим.

В электронных системах АРУ усиление ре­гулируется электрическим путем. Для этой цели используются нели­нейные элементы с переменной крутизной характеристики, например, электронные лампы, полупроводниковые приборы. При изменении уров­ня сигнала контрольной частоты осуществляется смещение рабочей точки на характеристике лампы или полупроводникового прибора управ­ляемого усилителя. В результате этого автоматически регулируется его усиление.

К недостаткам таких систем АРУ следует отнести недостатки, присущие электротермическим системам АРУ, а также наличие в схеме элементов с нелинейной характеристикой, что совершенно недопусти­мо в групповых трактах, так как появляются значительные нелиней­ные искажения. Поэтому электронные системы АРУ в системах дальней связи получили ограниченное применение. Они могут чаще всего при­меняться в одноканальной аппаратуре.

В заключение следует отметить, что на практике широкое распро­странение получили комбинированные регуляторы, представляющие со­бой совокупность РРУ и АРУ.

Дата добавления: 2013-12-13