Радиоавтоматика - Коновалов Г.Ф. Москва, 1990, страница 6

парных систем РА? 7. Почему ЛЧХ нашли боль. шое применение в технике? ГЛАВА 3 ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ. ТИПОВЫЕ ЗВЕНЬЯ $3.1. ЛИНЕАРИЗАЦИЯ УРАВНЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ РА Исходными уравнениями для анализа систем РА яв. ляются дифференциальные уравнения ее элементов, которые составляются на основании их принципов работы. В большинстве случаев эти уравнения оказываются нелинейными, что усложняет анализ систем.

Поэтому всегда, когда это возможно, с'гремятся провести линеаризацию характеристик нелинейных устройств. Линеаризацию производят по формуле Тейлора, в соответствии с которой разложение нелинейной функции двух аргументов имеет вид у = с(х г) = Р(лага)+ — ~««„Ьх + — ~« — «„Аг + дР ! дР д« 2=29 дг ««,' д«Р ! г д«Р! + —,~«=«„йх' + —, ~Лг'+ Ра+и (3.1) дгг ~ =« ' дгг где ха, аа — постоянные установившихся значений, входных переменных х и а! Ах, Ьа — малые отклонения от установившихся значений х и з; Й +~ — остаточный член.

При работе устройств в составе системы РА отклонения Ах и Аз малы, поэтому в выражении (3.1) можно ограничиться только первымн порядками отклонений этих переменных. В этом случае из (3.1) следует, что приращение выходного сигнала Ьу = у — г (ха уа) =- Й„Ьх + й, Ьг, (3.2) дР ! дл ~ д« ~«=«а * дг !«=«,' — коэффициенты передачи. Выражение (3.2) и является линеаризованным уравнением элемента. В общем случае это уравнение содержит не только отклонения переменных, но и их производные, т.

е. в результате линеаризации получается днффе. ренциальное уравнение, преобразование Лапласа которого определяет передаточную функцию линеаризованного элемента системы РА. Далее рассматривают уравнения основных устройств системы РА и определяются их передаточные функции. й ад. ФАЗОНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ Фпзовогм детектором (ФД) называют устройство (рис. З,1, а), предназначенное для преобразования разности фаз двух синусоидальных колебаний одинаковой частоты и,(г) Фд ие(г) (с) а) Ряс.

3. Е Функциональная (и) и принципиальная (В) скеьгм фазового детектора в напряжение. Основной характеристикой ФД является зависимость выходного напряжения от разности фаз иед — — г(гр), где гр — разность фаз напряжений. Функция т периодическая, так что иед=г (гр+й2п), )с=О, 1, 2, .„. В системах РА применяются ФД двух типов: балансные (векторомерные) и паралгетрические. Наиболее часто используют балансные ФД, которые эффективно работают в области как самых низких, так и высоких частот. Схема балансного ФД показана на рнс.

3.1, б; выходное напряжение образуется из векторной суммы и разности двух напряжений: опорного ил(1) =ийз(па) и сигнала (З.З) где А, = [У', + 2У,(),созгр+()е1пт; А, = [У', — 2 Ц (32 соз гр -(- б')'ге; и,мп р сГе 5! п Ф ~К = агс12; ~Ки = — агс1д и,+гу,сов р' и,-г),со р' 37 ив(г) = ()иып(го(+ гр). Сумма и разность этих иапрянсений определяются выражениями и, (г) -1- и, (г) =- А, ып (го) + Ф,); и, (() — и, (г) = Ас ып (от1 -~- гр ), где йфд — дз!пгрд — коэффициент передачи ФД.

Из последнего выражения следует, что передаточная функция ФД Квд(Р) =!гад. Если учесть инерционность однополупериодных выпрямителей, то передаточная функция ФД (рэд (Р) = . д !+ рт„, ' (3.5) где Тфд — — 4С4(К,+й) — постоянная времени ФД; )т;— внутреннее сопротивление диода. В параметрических ФД зависимость выходного напряжения от сдвига фаз аналогична выражению (3.4). Найдем статистические характеристики ФД, когда иа его вход воздействует помеха со случайной амплитудой и фазой. В этом случае иг (г) ггд (г) згп (дгд г + Фд) Лвтокорреляционная функция сигнала на выходе ФД имеет вид 1131 В статическом режиме напряжение на выходе ФД, как это следует из рис. 3.1, б, определяется выражением и,и...

р ияд = )гг "'д = йд(Аг Ад)ж 2йд ~/ Уг+ !гг где йд — коэффициент детектирования. П)ги Уг) Уд иф = 2Й„Уд соз ~р = й соз ~р, (3. 4) Выражение (3.4) приближенное, оно тем более спра- ведливо, чем больше напряжение У, напряжения Уь так, при Уг=5Уд максимальная ошибка вычисления иод не превышает двух процентов, Если напряжение (З.З) сдвинуто по фазе относитель- но опорного иа гт/2, то из (3.4) следует, что ифд= = — 2йдУд з!п ~р. Проведем линеаризацию нелинейного уравнения (ЗА). В соответствии с (3.2) ивд = й(соз<рд — з!п<р, Л<р), где грд — значение фазы в установившемся режиме.

При малых отклонениях фазы от рд приращение напряжения на выходе ФД Лиед — — иод — л соз <р, = йсфгр, Р (т) =- 4й"„-Рп(т)созегот, г е )2„(т) — автокорреляционная функиня помехи на входе ФД. Преобразование Фурье последнего вырагкения позволяет получить спектральную плотность шума па выходе ФД В,д(ео) = 4'а (3. (еоо+ ы) + 3. (ыо — ы)] Эго выражение определяет известное свойство ФД: перенос спектра выходных колебаний на нулевые частоты (рис.

3.2). Спектральная плотность на частоте, равной нулю, 5фп(0) = еа = 8А,5п(его). Пз последних- выражений следует, что стати- Рпе. 3.2, К поеепепею перестические характеристики сиг- поее спектре полевений нала на выходе ФД не зависят от разности фаз сигнала и опорного напряжения.

$3,3, чАстОтные лискризтинАтОРы 'Дискриминаторы предназначены для измерения сигнала рассогласования и преобразованвя его в постоянное нли переменное напряжение. Различают частотные угловые и временные дискриминаторы. Чагтотныв дискриминаторье (ЧД) — это устройства, выходные напряжения которых завксят от отклонения частоты входных сигналов от переходной частоты: и, = =г (ог — еоо), где его — переходная частота. По способу задания переходной частоты ЧД подразделяют на две группы. В дискриминаторах первой группы переходная частота определяется насгройкой зталонного фильтра (колебательного контура). В ЧД второй группы переходная частота равна частоте колебаний напряжения с эталонного генератора.

На рис. 3.3 изображена схема наиболее распространенного ЧД первой группы с фазовым детектором. В таком е1Д входной сигнал разделяется на две составляющие и~ н иь сдвиг фаз между которыми при точной настройке контура на переходнуго частоту равен а/2. Прп отклонении частоты входного снпгала от переходной сдвиг фаз изменяется в соответствии с фазовой характеристикой резонансного контура. Одновременно с этим уменьшается амплитуда напряжения Ут(~). В результате чего изменяется напряжение на выходе ЧД. Схеме ЧД, пока- Рис. З.З.

Схема частотаого дис. кримааатора с фааоамм детектором ванной на рис. 3.3, соответствует структурная схема ЧД, изображенная на рис. 3.4, где Ф — фазовращатель, сдвигающий фазу сигнала на и/2; Ф вЂ” резонансный фильтр. Непосредственно нз схемы рис. 3.4 следует, что на ФД подаются напряжения и,(1) = и(~) = У,з(п((в, + Лв)1+ ср); иа (~) Ус ~ 1(Р э ()йв) ~ з1п ((во + А 4 + ср + + рф (Ав)) где Лв — отклонение частоты напряжения от переходной частоты; срф(Лв) — фазовый сдвиг, создаваемый фильтром; ()Ке ()Ьв) ( — амплитудно-частотная характеристика фильтра. В соответствни с выражением (3.4) напряжение на выходе ЧД мед = 2йд У, ( 1Р'ф ()схв) ) з)п ере (Ьв) = 2йд У 1тп 1(гф ()схв), (3.6) где 1тп%'е()Ьв) — мнимая частотная характеристика фильтра. Выражение (3.6) определяет дискриминационную характеристику ЧД, обычно используется нормированная характеристика Р(~р) =и„д/и,=2йд1т)Рф(1йв), На 40 рис.

3.5 показан вид дискриминационной характеристики ЧД, из которой видно, что при малых значениях расстройки характеристику можно считать лвнейной и представить в виде г (ср) =йчкЬсо, где йчи — коэффициент передачи частотного дискриминатора. Из этого выражения следует, что передаточная функция ЧД К,я(в) =lг,и. Рнс. 3.5. Дискриминани. онная характеристика частотного днскримина. тора Рас. 3.4. Структурная схема час- тотного дискриминатора Выражение для передаточной функции справедливо в том случае, когда полоса пропускания ЧД намного шире спектра его входного сигнала, в противном случае необходимо учитывать инерционность ЧД, которая определяется постоянной време.'ш детектора. В системах РА используются и ЧД с рассмотренными контурами, характеристики которых близки к характеристикам рассмотренного ЧД с фазовращателем.

$3.4. УГЛОВЫВ ДИСКРИМИНАТОРЫ 41 Угловыв оигкриминвторос (пеленгаторы) используются в системах автоматического сопровождения по направлению для измерения рассогласования между продольной осью антенны РЛС и направлением на движущуюся цель и преобразования этого рассогласования в электрическое напряжение.

Различают два вида угловых дискриминаторов: с камаческиа сканированием диаералсмос направленности (с последовательным сравнением сигналов) и моноилспульвносе (с мгновенным сравнением сигналов). В дискриминаторе с коническим сравнением антенной РЛС формируется одна сканирующая (вращающаяся) диаграмма направленности, максимум кагор ей смещен от продольной оси антенны (рис. 3.6, а). Если направле- ние на цель совпадает с продольной осью антенны ОХдг то цель облучается импульсами одной и той же мощности, поэтому амплитуда отраженных от нее импульсов будет постоянной. Если направление на цель не совпадает с продольной осью антенны, то в моменты времени, раз( е,В а дс Рис.