Дальномеры (1014412), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Μ_Σ = М₀ + M_з. (4.8)
М_Δ = M₀ - М_з. (4.9)

Эти операции выполняются с запомненными значениями М₀ и М_з.

РИС. 4.2, б)

Структурная схема аппаратуры потребителя. Упрощенная схема возможного варианта АП, в котором учтены отмеченные выше особенности, приведена на рис.4.3.

РИС. 4.3

Принятый от опорной станции сигнал после усиления в УРЧ пе­реводится в смесителе См на промежуточную частоту и усиливается в УПЧ. Последний должен иметь эффективную автоматическую регулировку усиления АРУ, которая поддерживает постоянным уровень сиг­нала, поступающего на устройства обработки.

Обработка ФМС выполняется с помощью корреляционного метода и начинается с его демодуляции. В демодуляторе Дм принятый сигнал U_C с несущей частотой, равной промежуточной частоте ω_п.ч, умно­жается на опорный ФМС, имеющий частоту ω_п.ч - ω. Выходное нап­ряжение демодулятора описывается соотношением (4.7).

Поиск сигнала. В рассматриваемой схеме применен последова­тельный поиск сигнала ([15], гл.9; [16], § 5.4). Считается, что несущая частота ФМС известна. Поэтому поиск производится толь­ко по задержке (по дальности). В самой неблагоприятной ситуации анализу подвергается диапазон задержек от нулевой до Т_пк. Пре­дусмотрено дискретное изменение задержки t_M опорного сигнала с дискретом Δ = τ_к,. При этом число анализируемых элементарных ячеек по задержке

· (4.10)

Требуемая достоверность обнаружения сигнала достигается, как указывалось выше, за время Т_к = nТ_П.К, т.е. каждая из эле­ментарных ячеек с учетом необходимости анализа как при опережаю­щем, так и при запаздывающем кодах анализируется 2n раз подряд. Это означает, что каждое значение задержки t_M = кΔ, где к = О, 1, 2, .... , Ν_я, сохраняется в течение 2n периодов повторения кода. Если за время 2 nТ_П.К сигнал не обнаружен, то t_M увеличи­вается на Δ и процесс поиска продолжается.

Максимальное время поиска сигнала составляет

. (4.11)

Процесс поиска в AП протекает следующим образом.

Опорный генератор ОГ (местный эталон времени), входящий в синтезатор частот СЧ, в моменты времени t₀ = iΤ_п.к (i = 1, 2, 3, ... ) вырабатывает синхросигнал СC. Эти моменты должны соот­ветствовать моментам начала формирования ФМС на опорной станции. Синхросигнал CС задерживается в устройстве управления задержкой УУЗ на время t_M и в момент t_н = t₀ + t_M запускает генера­тор кодов ГК, который создает два сдвинутых друг относительно дру­га на τ_к кода, аналогичных коду опорной станции. Полученные ко­ды подаются на фазовый модулятор ФМ, на выходе которого образует­ся задержанный на t_M опорный ФМС. Коммутатор Ком служит для пооче­редной (с периодом Т_к = nТ_П.К) подачи на ФМ опережающего и запаз­дывающего кодов и управляется сигналом коммутации СП от УУЗ.

После частичной или полной (в зависимости от соотношения t_M и t_R) демодуляции в демодуляторе Дм сигнал подается на устройст­во квадратурной обработки УКО, где по алгоритму (4.8) вырабатыва­ется сигнал, пропорциональный М_Σ. Если уровень этого сигнала меньше порогового значения, то ключ Кл остается в положении, соот­ветствующем поиску сигнала, и через него на УУЗ продолжают посту­пать тактовые импульсы ТИ с синтезатора частот СЧ. Логическая схема УУЗ в момент t_н выдает сигнал сброса интеграторов ССИ для устройства квадратурной обработки УКО, а через интервал времени nТ_П.К - сигнал переключения СП для коммутатора Ком и блока цифровой обработки БЦО устройства УКО (см. рис. 4.2,6). В момент окончания второго из интервалов nТ_П.К задержка t_M под действием тактового импульса увеличивается на Δ = τ_к и описанный процесс повторяется.

Когда сигнал, пропорциональный М_Σ, превысит порог обнару­жения, схема захвата СЗ замыкает ключом Кл цепь обратной связи следящей системы и дальномер переходит в режим слежения по даль­ности. При этом, как следует из сказанного, сохраняется то зна­чение задержки t_M в УУЗ, при котором было достигнуто примерное совпадение опорного и принятого сигналов.

Режим слежения. В этом режиме используются те же устройства, которые принимали участие в поиске сигнала. Разница заключается только в том, что изменением задержки теперь управляет сигнал, про­порциональный Μ_Δ, снимаемый с устройства квадратурной обработ­ки УКО. При этом сигнал обнаружения СО включает устройство слеже­ния за задержкой, входящее в УУЗ, которое плавно изменяет t_M в пределах дискрета Δ по сигналу Μ_Δ.

Значение R определяется по снимаемому с УУЗ коду, содержаще­му информацию о установившемся значении t_M = t_R.

Генерирование кода Хаффмана. Вопросы получения кодов хаффмана (М-последовательностей) выходят за рамки данного пособия, пос­кольку они рассматриваются в соответствующих курсах. Ниже приво­дится только пример, преследующий цель напомнить читателю основ­ные принципы построения генераторов такого кода. В качестве при­мера выбран простейший генератор кода Хаффмана с "памятью" m = 4 и формирующим полиномом вида p(x) = х⁴ + х + 1 ([16], гл.4).

Структурная схема генератора выбранного для примера кода показана на рис. 4.4. Основой генератора является регистр сдвига PC с обратными связями, необходимыми для реализации правила (4.3) вычисления символов кода d_i. Число триггерных ячеек регистра должно быть равно "памяти" последовательности m.

РИС. 4.4

По первому после включения AП синхросигналу СC в регистр с помощью устройства УВНБ вводится выбранный начальный блок последо­вательности. На время его ввода цепь подачи на PC тактовых импуль­сов ТИ обрывается электронным ключом ЭК. Тактовые импульсы служат для сдвига двоичных символов, записанных в ячейки PC. При исполь­зовании правила (4.3) умножение на а₁, ... ,а_m означает на­личие (при а_i = 1) или отсутствие (при а_i = 0) связи соответст­вующей триггерной ячейки с сумматором Σ. Суммирование выполня­ется по модулю 2.

Заметим, что генерируемая последовательность может сниматься не только с выхода сумматора, но и с любого триггера PC. При этом получаемая последовательность будет иметь тот же вид, что и пос­ледовательность, снимаемая с выхода сумматора, но будет сдвину­та относительно ее. Так последовательности, снимаемые с соседних триггерных ячеек PC будут сдвинуты друг относительно друга на τ_к, что можно использовать для получения опережающего и запаздывающего кодов в рассмотренной выше АП.

4.2. Расчет длины волны и параметров антенны опорной станции

Примем, что на опорной станции используется прямоугольная ФАР, имеющая размер l_α в азимутальной плоскости и l_β - в угломестной. Опорная станция обслуживает сектор в азимутальной (го­ризонтальной) плоскости, угловые размеры которого определяются шириной диаграммы направленности ФАР в этой плоскости, равной φ_α. Тогда длина волны излучаемого опорной станцией сигнала может быть найдена из соотношения ([12], т.2, с. 61)

. (4.12)

С помощью этого соотношения рассчитывается и ширина ДНА в угломестной (вертикальной) плоскости:

. (4.13)

Коэффициент усиления рассматриваемой ФАР при φ_α и φ_β, выраженных в градусах, будет ([12], т.2, с. 56)

, (4.14)

где принято, что КПД антенны η_а = 0,8.

Активная (эффективная) площадь ФАР рассчитывается по формуле

(4.15)

4.3. Расчет параметров сигнала

В данном разделе рассчитываются параметры используемого ко­да Хаффмана: период повторения кода Т_п.к, число элементов кода N_э и длительность одного элемента τ_к.

Значение Т_П.К определяется из условия однозначности изме­рения дальности (4.1). Для определенности рекомендуется заме­нить (4.1) равенством, введя коэффициент запаса К_з = 1,1:

. (4.16)

Для нахождения N_э и τ_к можно использовать соотношения (4.4) и (4.2) соответственно.

По заданному значению "памяти" последовательности m сле­дует записать формирующий код полином и, выбрав начальный блок кодовой последовательности, записать последнюю в двоичной форме, используя правило (4.3).

4.4. Выбор параметров устройств обработки сигналов

Тракт обработки сигнала включает все устройства, показанные на рис. 4.3. В данном разделе определяются основные параметры только наиболее существенных из этих устройств: усилителя проме­жуточной частоты, устройства корреляционной обработки и генерато­ра кодов, а также параметры поиска сигналов.

Усилитель промежуточной частоты . Одним из основных парамет­ров УПЧ, влияющих на качество обработки сигналов, является поло­са пропускания Δf_упч. В целях достижения максимального значения отношения мощностей сигнала и шума на входе следащего измерителя дальности требуется согласовать полосу пропускания УПЧ с шириной спектра сигнала ΔF_c (4.6), т.е. выполнить условие

. (4.17)

Устройство корреляционной обработки. Здесь следует опреде­лить число n обрабатываемых в одном цикле (за время Т_R ) периодов повторения кода Т_пк и значение Т_к. Основой для вы­бора этих параметров служат соображения, высказанные в §4.Ι дан­ного пособия.

Генератор кодов. При проектировании данного устройства необ­ходимо составить структурную схему генератора на основе получен­ного в § 4.3 формирующего код полинома и определить число триггерных ячеек регистра сдвига, а также число и место обратных связей. Кроме того, надо решить, как организовать получение опережающе­го и запаздывающего кодов и найти частоту следования тактовых им­пульсов, учитывая при этом, что кодовые последовательности в режи­ме поиска сигнала должны дискретно сдвигаться на Δ = τ_к.

Параметры поиска сигналов. Основным параметром, характери­зующим режим поиска, является, как указывалось, время поиска T_R. Для нахождения Т_R можно воспользоваться соотношением (4.11).

4.5. Расчет погрешностей

Точностные параметры рассматриваемого РД можно рассчитывать по методике, использованной в § 3.5 для определения погрешностей следящего импульсного радиодальномера. Основанием для этого яв­ляется аналогичный характер корреляционных функций кода (в преде­лах основного выброса) и прямоугольного импульсного сигнала.

При расчете по указанной методике следует:

Характеристики

Список файлов книги