7. Расчет ару.

В качестве системы автоматической регулировки усиления (АРУ) выбираем задержанную АРУ «назад». В такой АРУ регулирующее напряжение создается и действует лишь в том случае, если входной сигнал превышает определенное значение (оно обычно выбирается равным чувствительности приемника и называется порогом срабатывания АРУ или номинальным напряжением АРУ). Так как необходимо создать напряжение, изменяющееся от 3.5 до 1.5 (В) при входном напряжении - от 1.5 до 1 (В), то необходимо использование дополнительный усилитель постоянного тока. Токая АРУ называться усиленной.

Так как последовательный диодный детектор имеет большее входное сопротивление, чем параллельный, то предпочтительней использовать последовательный детектор. Схема детектора АРУ вместе с усилителем АРУ представлена на рис. 19.

Рис. 19. Усилитель и детектор АРУ.

В качестве диода V17 необходимо выбрать диод с минимальным начальным участком характеристики. Подойдет диод MBD101. Его характеристики представлены в табл. 4 и на рис. 20.

Табл. 4. Характеристики диода MBD101.

Параметр	Значение	Единицы
Ток насыщения		А
Коэффициент инжекции	1
Объемное сопротивление выводов	0.1	Ом
Барьерная емкость при нулевом смещении		Ф
Коэффициент лавинного умножения
Контактная разность потенциалов	0.75	В
Коэффициент эмиссии для тока рекомбинации	0.5
Начальный ток пробоя		А

Рис. 20. Характеристика диода MBD101.

Постоянная времени детектора должна быть хотя бы несколько периодов высокочастотного колебания. Так как емкость нагрузки должна как минимум в 10 раз превышать емкость p-n перехода, то

Входное сопротивление детектора для случая приема сильных сигналов можно определить по формуле:

Так как , то детектор не будет значительно влиять на коэффициент усиления последнего каскада УПЧ.

Коэффициент передачи детектора для случая приема сильных сигналов определяется по формуле:

;

,

где - угол отсечки;

S – крутизна характеристики диода.

;

Так диод начинает открываться приблизительно с 0.5 (В), то постоянное напряжение на выходе детектора будет около 0.5 (В) при подаче на вход 1(В). Следовательно необходимо спроектировать усилитель постоянного тока таким образом, чтобы при изменении входного напряжения с 0.5 до 1 (В), напряжение на выходе схемы АРУ менялось от 3.5 до 1.5 (В). Если использовать транзистор BF998, то входное сопротивление такого усилителя будет достаточно большим, чтобы не уменьшать сопротивление нагрузки детектора.

Выведем уравнение для расчета цепи смещения. Для этого будем считать что в начальный момент времени транзистор закрыт и ток стока отсутствует:

С учетом этих начальных условий получаем:

Здесь - крутизна проходной характеристики усилителя;

- напряжение открывания транзистора.

На рис. 15 видно, что . При на начальном участке характеристики .

Пускай , , чтобы ток стока не сильно влиял на параметры схемы. В этом случае получим:

Постоянная времени фильтра R60C54 должна быть больше самого низкочастотного периода модулирующего сигнала. Поэтому:

Емкость С53 должна быть гораздо меньше R59 на рабочей частоте, поэтому

;

.

Потребляемый схемой ток:

Модели детектора и усилителя представлены на рис. 21, 22. Результаты моделирования – на рис. 23, 24.

Рис. 21. Модель диодного детектора.

Рис. 22. Модель усилителя постоянного тока.

Рис. 23. Результат детектирования.

Рис. 24. Характеристика системы АРУ.

Изменение напряжения на выходе системы АРУ с 3.5 до 1.5 (В) означает изменение коэффициента усиления тракта промежуточной частоты на 98.16 (дБ). Это означает, что усилители в тракте ПЧ будут оставаться линейными при изменении входного сигнала на 98.16 (дБ). В результате моделирования была установлена возможность рассчитанной схемы понижать напряжение на втором затворе относительно земли до 1.2 (В). Это означает изменение коэффициента усиления более, чем на 116 (дБ).