Бондаренко В.Н., Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д. и др. Радиоавтоматика. Под ред. В.Н.Бондаренко (2013), страница 21

Указанным требованиям по точности удовлетворяетсистема второго порядка астатизма с ФНЧ, описываемым передаточнойфункциейKф ( p) K ф (1  T1 p )p 2 (1  T2 p ).Шумовая полоса системы определяется выражением (см. п. 1.5)1  K 2T12Fш ,4(T1  T2 )(2.33)где K2 = kдkрKф – добротность по ускорению.По заданной динамической ошибке находим требуемое значение K2:.υK 2  τ  200 c 2 (выбираем K2 = 250 c–2).τ2.4.

Системы слежения за задержкой сигнала131Полагая Т1 = 10Т2, что гарантирует хорошее качество переходногопроцесса (см. пример 2.5), перепишем формулу (2.33) в виде1  K 2T12Fш .4T1(2.34)По заданной полосе Fш и выбранному значению выражения K2 из(2.34) находим постоянную времени Т1  0,12 с (решая квадратное уравнение). Постоянная Т2 = Т1/10 ≈ 0,012 с.Используя ЛАХ разомкнутой системы (рис. 2.26), определяем частоту среза ср из уравненияω L(ωср )  L(ω1 )  20lg  ср   0 ω1 или40lg(ω0T1 )  20lg(ωсрT1 )  0 ,где ω0  K2 . Отсюда ср = 02T1  30c–1.Запас устойчивости по фазе   arctg(срТ1)  arctg(3,6)  70°,а запас по усилению определять не требуется (ЛФХ не пересекает прямой() = –).Для косвенной оценки качества переходного процесса находимотношением ср/0  2, что гарантирует перерегулирование  < 30 %(см.

п. 1.5).Контрольные вопросы1. Укажите области применения ССЗ.2. Поясните принцип действия систем слежения за задержкой импульсного сигнала.3. Какой вид имеют ДХ для ВД указанных систем?4. Из каких соображений выбирается структура и параметры ФНЧсистем слежения за задержкой? Какой смысл имеет понятие «память» астатических ССЗ?5. Как осуществляется поиск сигнала по задержке? Чем определяется полоса захвата ССЗ?6. Как определяются динамические ошибки ССЗ при типовых воздействиях: ступенчатом, линейном, квадратичном?1322. Типовые системы радиоавтоматики7.

Какими показателями характеризуется качество переходногопроцесса в ССЗ?8. Как определяется дисперсия шумовой ошибки ССЗ?9. Изобразите структурную схему ССЗ. При каких допущениях онасправедлива?10. Когда применяется линейная модель ССЗ? Какие задачи она позволяет решать?2.5. Системы слеженияза направлением прихода сигналаСистемы этого класса (иначе угломерные следящие системы) широко используются в радиолокации, радионавигации для автоматическогосопровождения по направлению, в радиоуправлении (наведение управляемых снарядов, ракет на цели), в радиосвязи (наведение приёмных антеннкосмических систем связи).Независимо от назначения угломерной следящей системы в нейосуществляется слежение за направлением прихода радиоволн.

Информация о направлении (угле) может содержаться в амплитуде (амплитудныепеленгаторы) и фазе сигнала (фазовые пеленгаторы).Рассмотрим принцип действия амплитудного пеленгатора, использующего так называемый суммарно-разностный метод пеленгования (наиболее точный из амплитудных методов). Функциональная схема пеленгатора представлена на рис. 2.39.uс(t)ПрААРУО12dУДuсп(t)ВМГетФДО2uр(t)РедРис.

2.39Прuрп(t)ИДUуУ2.5. Системы слежения за направлением прихода сигнала133Принятый сигнал с выходов облучателей О1 и О2, смещённых относительно оси отражателя антенны на d, поступает на волноводный мост(ВМ), где формируются суммарный uc(t) и разностный uр(t) сигналы. Каждый из них обрабатывается своим приёмником (оба приёмника идентичны,а гетеродин является общим для обоих каналов).

Для ослабления влиянияфлуктуаций амплитуды сигнала на точность пеленгования используетсясистема АРУ, работающая по сигналу суммарного канала. Система АРУстабилизирует амплитуду колебания на выходе каждого канала (выходУПЧ приёмника) на определённом уровне при изменении амплитуды принятого сигнала в широких пределах.Колебания с выходов приёмников обоих каналов поступают на фазовый детектор (ФД). Колебание ucп(t) является опорным (его амплитудав режиме слежения не зависит от направления прихода сигнала), а колебание upп(t) имеет амплитуду, зависящую от угла: если ось антенны точносовпадает с направлением на источник сигнала, то upп = 0, так как сигналы,принятые на облучатели О1 и О2 равны по амплитуде; если же положениеоси антенны не совпадает с направлением на источник (радиомаяк), то амплитуда upп > 0.

Чем больше угловое рассогласование между равносигнальным направлением (РСН) и направлением на источник, тем большеамплитуда выходного сигнала разностного канала. В зависимости от знакауглового отклонения меняется фаза колебания upп(t), так как изменениезнака угла влечёт изменение фазы на , что необходимо для работы автоматической системы.На выходе ФД формируется постоянное напряжение, величина которого определяется значением углового рассогласования, а полярность –знаком рассогласования. Это напряжение усиливается и поступает в цепьуправления исполнительным двигателем (ИД).

Под действием управляющего напряжения Uу ротор двигателя начинает вращаться и через редукторповорачивает отражатель антенны в сторону уменьшения рассогласования.В установившемся режиме антенна ориентируется так, что РСН совпадаетс направлением на источник сигнала (с точностью до ошибки слежения).Измеряемый пеленг отсчитывается по углу поворота антенны относительно её платформы (если пеленг измеряется относительно направления насевер, он называется истинным).Составим структурную схему ССН, для чего проведём её математическое описание.Диаграмма направленности антенны (рис. 2.40, а) имеет двухлепестковый вид: f1() и f2() – так называемые парциальные диаграммы, соответствующие облучателям О1 и О2. Угол , отсчитываемый относительноРСН (соответствует  = 0), определяет угловое рассогласование антенны.Разнос лепестков пропорционален смещению d облучателей, а ширина каждого из лепестков определяется относительным размером антенны D/1342.

Типовые системы радиоавтоматики(D – диаметр отражателя,  – длина волны): чем больше D/, тем уже диаграмма.UНаправлениена цельf2(α)UmaxαРСНα=0k дαα0αцНаправлениена север0,1Umaxα цf1(α)2Δαа)б)Рис. 2.40Обозначим через ц – азимут (пеленг) цели, отсчитанный от направления на север, а через α ц – оценку азимута, определяемую положениемРСН (оси антенны). Тогда угловое рассогласование антенны относительноцели представим в видец .α  αц  (2.35)Напряжение, пропорциональное , формируется на выходе фазовогодетектора. Поэтому весь тракт от выхода антенны до выхода ФД можнополагать угловым дискриминатором (УД).

Напряжение на выходе УДпредставим какUд(t) = U() + n(t,),(2.36)где U() – постоянная (медленно меняющаяся) составляющая, обусловленная сигналом (дискриминационная характеристика); n(t,) – помеха,обусловленная собственным шумом приёмников, а также внешними шумами (характеристики её в общем случае зависят от ошибки ).Определим дискриминационную характеристику U(), полагая, чтоФД – перемножитель с коэффициентом передачи kф, а УД – безынерционный (по сравнению со следящим приводом, состоящим из усилителя, двигателя и редуктора)U() = kфUpп(t,)Ucп(t).(2.37)2.5.

Системы слежения за направлением прихода сигнала135Колебания Upп(t,) и Ucп(t) синхронные (одна и та же промежуточнаячастота, так как гетеродин общий) и синфазные (фазовые характеристикиприёмников идентичны) и отличаются лишь амплитудами:U p (α)f p (α)  .U pп  U 0 U0U c (α)f c (α) U cп  U 0  const(α),(2.38)Здесь U0 – амплитуда сигнала на выходе суммарного канала (стабилизируется системой АРУ); Up() и Uc() – зависимости амплитуды сигнала навходе от  соответственно для разностного и суммарного каналов;fp() = f2() – f1() и fc() = f1() + f2().С учётом выражения (2.38) перепишем выражение (2.37) в видеU (α)  kфU 02f p (α)f c (α).(2.39)Благодаря системе АРУ (при записи выражений (2.38) полагали, чтоона осуществляет идеальную стабилизацию), ДХ (рис.

2.40, б) не зависитот амплитуды принятого сигнала. Форма её определяется лишь видом парциальных диаграмм направленности f1() и f2(), а также их угловым разносом. Если уровень сигнала достаточен для нормальной работы АРУ, токрутизна ДХ в точке  = 0 сохраняется неизменной, что гарантирует постоянство характеристик следящей системы при флуктуациях амплитуды.Ширина (раскрыв) ДХ 2 определяет полосу захвата ССН. Еслиначальное угловое рассогласование превышает значение  (по абсолютной величине), то для вхождения системы в режим слежения требуетсяосуществить предварительно поиск сигнала по направлению (путём поворота антенны до совмещения РСН с направлением на цель с точностьюне хуже ).