www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Metode de reglare a amplificării

Marea majoritate a receptoarelor radar utilizează diverse metode de reglare a amplificării. Aceste metode acţionează în general asupra amplificării unuia sau mai multor etaje de amplificare în frecvenţă intermediară. Cea mai simplă metodă o reprezintă reglarea manuală a amplificării de către operator. Alte metode presupun utilizarea unor circuite specializate, ce realizează o reglare automată a amplificării, în funcţie de diverşi factori.

  Engleză Rusă (chirilice) Română
STC sensitivity
time
control
Временная
Автоматическая
Регулировка
Усиления
RATAReglarea Automată în Timp a Amplificării
AGC automatic
gain
control
Шумовая
Автоматическая
Регулировка
Усиления
RAAReglarea Automată a Amplificării
RAZAReglarea Automată după Zgomot a Amplificării
RAIAReglarea Automată Instantanee a Amplificării
MGC main
gain
control
Ручная
Регулировка
Усиления
RMA - Reglarea Manuală a Amplificării
log amp logarithmic
amplifier
  amplificatorul logaritmic

Tabelul 1: Metode de reglare a amplificării

Reglarea automată în timp a amplificării (RATA)

Figura 1: Caracteristica unei funcţii RATA

Caracteristica unei funcţii RATA; © 2009 Christian Wolff

Figura 1: Caracteristica unei funcţii RATA

Amplitudinea semnalelor ecou provenite de la ţinte variază puternic în funcţie de distanţa ţintei faţă de radar. Pentru ţintele aflate în apropierea radarului este necesară o amplificare redusă a semnalelor ecou, acestea având o putere ridicată; în acelaşi timp, pentru ţintele aflate la distanţe mari faţă de radar este necesară o amplificare puternică, semnalele ecou provenite de la acestea fiind foarte slabe. Pentru rezolvarea acestei situaţii sunt folosite circuite ce realizează reglarea automată în timp a amplificării receptorului, pe durata fiecărei perioade de repetiţie a impulsurilor. Aceste circuite poartă denumirea de scheme RATA. (În limba engleză se întâlnesc denumirile de STC - Sensitivity Time Control, respectiv GTC – Gain Time Control).

Circuitul de reglare automată în timp a amplificării comandă tensiunea de alimentare a AFI modificând amplificarea acestora în funcţie de timpul scurs de la emisia impulsului de sondaj, adică în funcţie de distanţa dintre radar şi ţinte. În figură este reprezentată o funcţie RATA uzuală. Pe timpul emisiei, circuitul RATA reduce amplificarea receptorului la zero pentru a împiedica amplificarea oricărei scurgeri a impulsului de sondaj în traseul de recepţie. După sfârşitul impulsului de sondaj, tensiunea RATA începe să crească, mărind amplificarea receptorului odată cu creşterea distanţei. De la o anumită distanţă amplificarea devine maximă şi se păstrează la această valoare până la următorul impuls de sondaj. Teoretic, amplificarea receptorului ar trebui să fie proporţională cu R4. În practică însă este folosită o formă a caracteristicii RATA similară cu cea a încărcării unui condensator.

Modificarea amplificării prin metoda RATA este limitată de obicei până la o anumită distanţă (50 – 70 km). În acest fel se evită suprasaturarea receptorului datorită semnalelor foarte puternice provenite de la ţintele din apropiere, în special a celor de la ţintele fixe.

Reglarea automată a amplificării (RAA)
traseu semnal ecou
tensiune de
comandă a
amplificării
FI
FI
CL
IGes
Ra
Ua

Figura 2: Schema bloc a unui circuit RAIA

traseu semnal ecou
tensiune de
comandă a
amplificării
FI
FI
CL
IGes
Ra
Ua

Figura 2: Schema bloc a unui circuit RAIA

Blockschaltbild: aus dem Verstärkerausgang wird eine Spannung ausgekoppelt und über eine Gleichrichtung als Spannung zur Regelung der Verstärkung verwendet.
traseu semnal ecou
tensiune de
comandă a
amplificării
FI
FI
CL
IGes
Ra
Ua

Figura 2: Schema bloc a unui circuit RAIA

Reglarea automată a amplificării este necesară pentru modificarea sensibilităţii receptorului astfel încât să asigure recepţia optimă a semnalelor ecou, ale căror amplitudini pot varia foarte mult. Pe timpul funcţionării normale a receptorului sunt utilizate diverse metode de reglare automată a amplificării. Una din cele mai utilizate o reprezintă reglarea automată instantanee a amplificării – RAIA (în engleză IAGC - Instantaneous Automatic Gain Control. În general amplificarea unui receptor este reglată în funcţie de cel mai puternic semnal. În cazul mai multor semnale recepţionate simultan, există posibilitatea ca semnalul cel mai slab să prezinte cel mai mare interes. Din acest motiv este utilizată RAIA, deoarece aceasta asigură reglarea amplificării receptorului în funcţie de fiecare semnal recepţionat.

Un circuit RAIA este format în principal dintr-un amplificator de curent continuu. Acesta reglează instantaneu amplificarea AFI (prin modificarea tensiunii de alimentare) în funcţie de amplitudinea semnalului ecou. Efectul RAIA constă în amplificarea puternică a semnalelor slabe, respectiv amplificarea slabă a celor puternice. Gama de reglare a RAIA este limitată de numărul de etaje AFI asupra cărora acţionează. În cazul unui singur etaj AFI, gama RAIA este limitată la aproximativ 20 dB. În cazul mai multor etaje AFI, gama de reglare poate creşte până la 40 dB.

Un alt tip de schemă îl reprezintă RAZA – reglarea automată după zgomot a amplificării. Aceasta modifică amplificarea receptorului în funcţie de nivelul zgomotelor la intrare.

Amplificatorul logaritmic

Amplificatorul logaritmic este un amplificator nesaturat ce nu include în mod normal niciun fel de circuit de reglare a amplificării. Tensiunea de ieşire a unui amplificator logaritmic este în cazul semnalelor slabe o funcţie liniară faţă de tensiunea la intrare, respectiv o funcţie logaritmică în cazul semnalelor puternice. Cu alte cuvinte, gama amplificării liniare nu este limitată de punctul de saturaţie ca în cazul amplificatoarelor FI normale. Astfel, un semnal puternic nu saturează amplificatorul logaritmic; în cel mai rău caz reduce amplificarea unui semnal slab ce soseşteodată cu cel puternic.

Filtru FI
FI
Amplificatoare FI
Detectoare
Video
Ua
Iges
Ra
Ua
I1
I2
I3
I4
I5

Figura 3: Schema bloc a unui amplificator logaritmic

Filtru FI
FI
Amplificatoare FI
Detectoare
Video
Ua
Iges
Ra
Ua
I1
I2
I3
I4
I5

Figura 3: Schema bloc a unui amplificator logaritmic

Schema bloc a unui amplificator logaritmic
Filtru FI
FI
Amplificatoare FI
Detectoare
Video
Ua
Iges
Ra
Ua
I1
I2
I3
I4
I5

Figura 3: Schema bloc a unui amplificator logaritmic

Un circuit tipic de amplificator logaritmic este reprezentat în figură. Amplificatorul logaritmic constă dintr-un anumit număr de amplificatoare înseriate. La ieşirea fiecărui amplificator este dispus câte un detector. Gama dinamică a amplificatorului logaritmic este determinată de numărul de etaje amplificatoare. Amplificarea generală a acestuia are o caracteristică logaritmică. Astfel, amplificarea depinde de amplitudinea semnalului de intrare.

Semnalele slabe vor fi amplificate de toate amplificatoarele din circuit. Cele puternice vor fi amplificate doar de primele etaje, până la etajul care intră în saturaţie. Semnalul de la ieşirea fiecărui amplificator este detectat; semnalele detectate se însumează pe rezistenţa Ra. La atingerea unui anumit nivel al semnalului sumă, acesta este aplicat la ieşire; ieşirile următoarelor etaje nu mai sunt luate în considerare.

În practică, schema RATA şi amplificatorul logaritmic sunt de obicei utilizate împreună.

Reglarea dinamică a amplificării
Amplificare
Distanţă
Azimut
Regiune cu clutter puternic

Figura 4: Caracteristici RATA dinamice

Caracteristici RATA dinamice
Amplificare
Distanţă
Azimut
Regiune cu clutter puternic

Figura 4: Caracteristici RATA dinamice

Amplificarea receptorului, în special în cazul schemelor RATA, depinde de nivelul clutter-ului din regiunea respectivă. Pe măsură ce antena se roteşte, nivelul clutter-ului se modifică în funcţie de azimut, modificându-se şi cerinţele privind nivelul de reglare automată a amplificării. Sistemele radar moderne realizează măsurarea nivelului clutter-ului într-un număr ridicat de celule din cadrul zonei de acoperire. Aceste măsurători sunt utilizate pentru reglarea corespunzătoare a amplificării pentru fiecare celulă de distanţă.

Această metodă, simplă ca principiu, are dezavantajul că poate reduce performanţele SŢM (MTI) ale radarului. Schimbările bruşte ale nivelului amplificării se transmit în modificări bruşte ale amplitudinii clutter-ului. În plus, în cazul utilizării impulsurilor lungi şi a compresiei impulsurilor, pot apărea modificări ale amplitudinii semnalului în cadrul aceluiaşi impuls.

Reglarea dinamică a amplificării se realizează în general cu ajutorul diodelor PIN, a căror tensiune de polarizare este astfel modificată încât să se obţină o caracteristică liniară.

Reglarea manuală a amplificării

Reglarea manuală a amplificării - RMA permite operatorului modificarea amplificării etajelor AFI în funcţie de intensitatea ţintelor afişate pe indicator. Un astfel de circuit constă în general dintr-un potenţiometru care permite reglarea unei tensiuni de comandă ce acţionează asupra etajelor AFI.