Радиоавтоматика - Коновалов Г.Ф. Москва, 1990, страница 2

Очевидно, что в разомкнутых системах такой компенсации не происходит, поэтому качество их работы намного ниже, чем в замкнутых системах. Помимо управляющего воздействия на вход систем РА воздействуют различные помехи п(1), снижающие качество работы систем. Например, в системах автоматического сопровождения РЛС возникновение помех обусловлено флуктуацичми сигнала из-за неоднородности диаграммы отражения цели, а также перемещением центра отражения радиолокационного сигнала по цели. В радиотехнических устройствах большое распространение получили системы, в которых сигнал управления и(1) формируется по измеренному отклонению выходного сигнала от входного воздействия 1'(1). Схема такой системы показана на рис.

1.2. Сигнал, поступающий с выхода образует регулятор системы РА. Не следует путать сигнал ошибки с ошибкой системы, которая равна разности управляющего воздействия х(1) и выходного сигнала у(1). Системы РА, построенные подобным образом, называют системами, работающими по приниипу отклонения или ассогласования. Г уществуют также системы, работающие по принципу компенсации возмущающих воздействий (рис.

1.3). В таких системах возмущающее воздействие измеряется датчиком (Д) и используется для формирования сигнала управления и(1). Прн выполнении определенных соотношений можно добиться того, чтобы выходной сигнал не зависел от возмущающего воздействия д(1), что является достоинством таких систем управления. Ниже рассматриваются несколько конкретных систем РА, используемых в различных по назначению радиотехнических устройствах и системах радиоуправления, $1 2 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТО'1 Ы Системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) применяются в радиоприемных устройствах, доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов, 1 устройствах частотной селек- , ции сигналов.

ис СГ1 ""х ЗПЧ Чд ' РаССМОтРИМ СИСТЕМУ АПЧ ий (м 1 радиоприемного устройства, и, Фх1 предназначенную для поддер- хсання промежуточной частоты ч нч сигнала на заданном уровне (рис. 1.4), Входной сигнал— Ра 1 4 ф ах и нал~ вач напРЯжение и, (1) частотой схема Аггч ыс — преобразуется в смесителе (СМ) в напряжение промежуточной частоты сх„р, усиливается усилителем промежуточной частоты (УПЧ) и подается на частотный дискриминатор (ЧД).

Если промежуточная частота сигнала отличается на Ьы от ес номинального значения, равного центральной час. тоте УПЧ, то на выходе ЧД возникает напряжение, значение и знак которого зависят от значения и знака отклонения промежуточной частоты Ьы. Напрянгение с ЧД через фильтр нижних частот (ФНЧ) подается па гетеродин (Г) (перестраиваемый генератор), частота сигнала которого перестраивается таким образом, что отклонение йы уменьшается, в результате чего промежуточная частота с заданной точностью оказывается равной центральной частоте УПЧ снгрч. Рассмотрим оснош1ые соотношения, определяющие точность работы системы АПЧ в установившемся режиме, полагая для простоты, что коэффициент передачи фНЧ равен единице.

Отклонение промежуточной частоты сигнала ынр от ее поминального значения сени и~яре ~сне Агег~ (1.4) где гн,р=ос — гнг; гнс=а е+Ьгн — частота входного сигнала; сне=юге+Лег,— частота сигнала гетеродина; Лги„ дгя„— отклонения частот входного сигнала и гетероднна от номинальных значений ыче, ньч. Напряжение на выходе ЧД является функцией отклонения промежуточной частоты от номинального значения: и,„= Р(Ьи)). (1.5) Зависимость тч(Лен) называют диекрияеинационной характеристикой (рис. 1,5).

При малых значениях Ьгн дискриминационная характеристика линейна и выражение (1.5) принимает вид "чя = "чяФ <о, (1.6) где й,д — коэффициент передачи ЧД (крутизна пеленгационной характеристики). Под действием напряжения, снимаемого ЧД, частота сигна. ла с гетеродина перестраивается на Рис. 1.5.

Дисириминанионная характеристика ЧД ~сне ~г Пик~ где мг — коэффициент передачи гетеродина, Из выражений (1.4), (1,6) и (1.7) следует, что ошиб- ка регулирования промежуточной частоты в системе АПЧ Гчгн = — Ьгн~, 1 (1.8) 1 + К где К=К,иК,— коэффициент передачи системы АПЧ. Коэффициент передачи является одной из основных хаРактеристик системы АПЧ, его значение во многом оп- 11 рсделяет точность стабилизации промежуточной частоты, динамические характеристики системы.

Из выражения (1.8) следует, что с увеличением коэффициента передачи ошибка (1.8) уменьшается. Зная допустимую ошибку и максимальное значение Атис по (1.8), можно найти необходимый коэффициент передачи системы ЛПЧ. По соотношениям (1.4) — (1.7) на рнс. !.6 построена структурная схема системы АПЧ относительно отклоне- Рис. Ез. Структурная схема АПЧ ний от их номинальных значений. На схеме указаны возму1цающне воздействия, влияющие на точность работы системы АПЧ; п(1) — флуктуационная составляющая напряжения, поступающего с частотного дискриминатора; бы,— нестабильность частоты гетеродина. Рнс. 1.6 используют при анализе устойчивости системы АПЧ, ее точности работы.

$1.3. СИСТЕМА ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЪ1 Системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) применяются в радиоприемных устройствах, перестраиваемых по частоте генераторах высокостабильных колебаний н других устройствах, Функциональная схема системы ФАПЧ показана на рис.1.7. Система стабилизирует частоту подстраиваемого генератора (ПГ) по сигналу с высокостабнльного эталонного генератора (ЭГ), Объектом управления в системе ФАПЧ является ПГ, частота колебаний (нлн фаза) напряжения которого изменяется в зависимости от напряжения, вырабатываемого управляющим элементом (УЭ), при этом напряжение ПГ остается неизменным.

Частота напряжения ПГ является выходным сигналом системы ФАПЧ. На систему действует напряжение от эталонного генератора с частотой ет„этот сигнал является управляющим воздействием. 12 Нзмерителем рассогласования является фазовый детектор (ФД), выходной сигнал которого является нелинейиои периодической функцией разности фаз сигналов, подаваемыхотЭГи ПГ. Сигнал с ФД через фильтр нижних частот (ФНЧ) подается на УЭ, который перестраивает частоту ПГ, приближая ее к частоте зг ' .д ' йг ЭГ.

В установившемся режиме Гнэ! Йа,~ в системе устанавливается посто4и у янная разность фаз между напряжениями и, и пг, при этом напряжение на выходе ФД также будет постоянным, в результате чего частота сигнала с ПГ ока- рнн, ку, ч унндннднльжется равной частоте сигнала ннн нхннн гала с ЭГ. Начальное рассогласование частот от ЭГ и ПГ '-~ын = "Ъ гдгн (1.9) где ы,. — начальная частота сигнала ПГ. После включения системы ФАПЧ частота сигнала ПГ 'нг гнгн + нэгу (1.10) Составляющая ьэгу возникает из-за перестройки частоты ПГ н определяется выражением гагу йг гГуэ ифд гГг йуэ ~ (гр) (Гд~ (1.11) где Аг — коэффициент передачи ПГ по частоте; йу, — коэффициент передачи УЭ; йд — коэффициент, равный максимальному напряжению на выходе ФД; гр — разность фаз напряжений ЭГ и ПГ.

Для простоты принчто, что ФНЧ отсутствует и напряжение с ФД подается на УЭ. Величина гнуд = нг йуэ ггд~ (1.13) Разность фаз сигналов с ЭГ и ПГ определяется вы- имеющая размерность круговой частоты, определяет максимальное допустимое начальное рассогласование час|от Лньн которое может быть скомпенсировано в системе ФЛПЧ, эту величину называют полосой удержания системы. С учето л выражений (1.11) и (1.12) частота сигнала с ПГ (1.10) оказывается равной гнг %н + ыуд э (гр).

ражением ф = ф, +8) (оа — ы) <11, (1.!4) где фс — начальное значение разности фаз. Из последнего выражения следует, что ф = таа т"г (1.15) В установившемся режиме разность фаз ф — постоянная величина, поэтому частота сигнала ПГ равна частоте сигнала ЭГ, т. е. ошибка стабилизации частоты сигнала ПГ равна нулю. Подставив в выражение (1.15) формулу (1.13) полу чим нелинейное дифференциальное уравнение для системы ФАПЧ: тр -1- ы г (ф) =. два.

(1.16) Уравнение (1.16) является основным дифференциальным уравнением системы ФАПЧ; из этого уравнения следует, что в любой момент времени алгебраическая сумма разности частот те,— ет, и расстройки является постоянной величиной, равной начальному рассогласованию частот сигналов ЭГ и ПГ. Уравнениям (1.9) — (1.15) соответствует структурная схема системы ФАПЧ, изображенная на рис.

1.8. Блок Ркс. 1.8, Структуркаа схема ФАПЧ 1/р позволяет выполнить операцию интегрирования, соответствующую выражению (1Л4), возмущение п(1) учитывает влияние на качество работы системы флуктуационной составляющей напряжения, а воздействие бта,— влияние нестабильности частоты Г1Г. $1Д. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ПЕЛИ ВОРТОВОИ РЛС Радиолокационная станция (РЛС) сопровождения предназначена для автоматического измерения составляющих угла отклонения линии визирования (линия 14 РЛС вЂ” сопровождаемая цель) в системе координат ОХоУ,Я„свизанной с летательным аппаРатом (Рис.

1 й, а), Антенна РЛС устанавливается в карданном подвесе, наружная рамка которого вращается в горизонтальной, а внутренняя — в вертикалыюй плоскостях (рис. 1.9, б), С антенной связана система координат ~а х„ а) йе д/ Рис. 19. К опрелелеиню углов отклонения лниии визирования: а — система иоориииат охлу 2 относительно ох и и г б — сяема иап. А АА с с с' паевого поивеса ОХАУАЯА, ось ОХА которой нормальна к плоскости внутренней рамки карданного подвеса и совпадает с продольной осью антенны. Для измерения углов отклонения линии визирования в горизонтальной три и вертикальной гр, плоскостях на рамках карданного подвеса устанавливаются аналоговые или цифровые датчики.