Бондаренко В.Н., Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д. и др. Радиоавтоматика. Под ред. В.Н.Бондаренко (2013) (1095885), страница 19

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

Текст из файла (страница 19)

Выбираем значениеtп–1ср = 40 с .При выборе структуры ФНЧ учитываем, что система должна обеспечить постоянную фазовую ошибку по ускорению (обладать астатизмомвторого порядка). Кроме того, ЛАХ разомкнутой системы на частоте срезадолжна иметь наклон –20 дБ/дек (протяженность участка ЛАХ с таким наклоном должна составлять декаду и более). Это гарантирует необходимыйзапас устойчивости и требуемое качество переходного процесса. Для эффективного подавления шумов наклон ЛАХ в области верхних частотдолжен составлять не менее –40 дБ/дек (см.

п. 1.5).Указанным требованиям удовлетворяет типовая ЛАХ, представленная на рис. 2.26. Она соответствует ФНЧ с передаточной функциейKф ( p) K (1  T1 p ).p (1  T2 p )20ср1К2-20Рис. 2.261182. Типовые системы радиоавтоматикиВыбираем частоты сопряжения: ω1 = 10 с–1 и ω2 = 100 с–2, что соответствует постоянным времени Т1 = 0,1 c и Т2 = 0,01 с.Заданному перерегулированию  ≤ 30 % соответствует показательколебательности АЧХ замкнутой системы М ≤ 1,5, что достигается при отношении cр/0  1,7 (см.

п. 1.5), то есть значении собственной частотысистемы0 = K 2 ωcр1,7 23 с 1 (выбираем ω0 = 20 с–1).Усиление разомкнутой системы (добротность по ускорению)K2 = 2kДkгK = 02 = 400 с–2.Запас устойчивости по фазеω ω =  – р(ср) = π   π  arctg  cр   arctg  ср   ω1  ω2 ω  arctg  cр   arctg4  1,3 рад , ω1 что является приемлемым (запас по усилению определять не требуется, таккак ФЧХ не пересекает линию – рад).Динамическая ошибка системы второго порядка астатизма.ωсπрад (см. п. 1.5), что удовлетворяет требованиям.φK 2 20П р и м е р 2.6. Для системы ФАПЧ, представленной структурнойсхемой, представленной на рис.

2.27 (синтезатор частот), произвести оптимизацию шумовой полосы по параметру K2, используя критерий минимумадисперсии фазового шума на выходе. Фазовый шум 0(t) опорного генератора полагается белым со спектральной плотностью N0, а фазовый шумг(t) подстраиваемого генератора имеет спектральную плотность Nг/2.δφδφ1+TppkД C1/m2π kГδφвыхpδφ ГРис. 2.272.3. Системы фазовой автоподстройки частоты119Р е ш е н и е. По заданной структурной схеме находим передаточную функцию замкнутой системы:K з ( p) K 2 (1  Tp ),p  K 2Tp  K 22где K2 = 2kдkг –добротность системы по ускорению.Шумовая полоса системы (см. п.

1.5)112Fш K(ω)dωI2 ,32π 02a0b1b01B2 (ω)dωa2,I2  π 0 A2 ( jω) A2 ( jω)2a0 a1где I2 – табличный интеграл, a полиномыA2(j) = (j)2 + K2T(j) + K2,B2() = K 22T 2ω2  K 22 .Учитывая, что коэффициенты a0 = 1; а1 = K2Т; а2 = K2; b0 = K 22 Т2;b1 = K22, находим1  K 2T 2Fш .4TДисперсия составляющей фазового шума, обусловленной шумомопорного генератора, определяется по выражениюσ2φ0 m N φ0 Fш 2m 2 N φ0 (1  K 2T 2 )4T,так как передаточная функция от 0 к вых равна mKз(р).Дисперсия составляющей фазового шума, обусловленной шумомподстраиваемого генератораN φ г I '21  K з ( jω)1,σ  N φгdω2πω2202φггдеI 2' 1B2' (ω) dωb0'  a0b1' / a2,π π A2 ( jω) A2 (  jω)2 a0 a1а полином В2'() = 2 ( b0'  1 , b1'  0 ).1202.

Типовые системы радиоавтоматикиОтсюда с учётом значений коэффициентов а0 = 1, а1 = K2Т и а2 = K2находим2σ φгN φг4 K 2T.Оптимизация системы по параметру K2 в соответствии с критериемминимума дисперсии фазового шумаσ σ σ 22φ02φгm 2 N φ0 (1  K 2T 2 )4TN φг4 K 2Tсводится к дифференцированию 2 по K2 и приравниванию производнойк нулю. В результате получаемK 2опт 1mTN φгN φ0.Оптимальная шумовая полоса1Fш опт T N φгm N φ04Tопределяется отношением энергетических спектров фазовых шумов подстраиваемого и опорного генераторов.Контрольные вопросы1. Поясните принцип действия системы ФАПЧ.2. Изобразите структурную схему линейной системы ФАПЧ.

Прикаких условиях она применима?3. Какой вид имеет дискриминационная характеристика? Как влияет её форма на показатели качества системы (устойчивость, быстродействие, точность, полосу захвата)?4. Что называется регулировочной характеристикой подстраиваемого генератора? Как влияет её форма на показатели качества системы?5. Какие требования предъявляются к ФНЧ системы?6. Как определяется запас устойчивости системы ФАПЧ по логарифмическим частотным характеристикам?7.

Каким требованиям должна удовлетворять ЛАХ разомкнутойсистемы и почему?2.4. Системы слежения за задержкой сигнала1218. Чему равна установившаяся фазовая ошибка при типовых воздействиях (ступенчатое, линейное, квадратичное) для систем с астатизмомпервого и второго порядка?9. Какой смысл имеет шумовая полоса системы? Как она определяется для типовых систем ФАПЧ?10. Каков смысл понятий полосы захвата и полосы удержания? Какони связаны с параметрами системы?11. Как формулируется задача оптимизации параметров системы?Приведите примеры оптимизации системы ФАПЧ?12.

Укажите области применения систем ФАПЧ. Поясните особенности применения системы в каждом конкретном случае.2.4. Системы слеженияза задержкой сигналаСистемы этого класса (ССЗ) предназначены для слежения за задержкой (временем запаздывания) принятого сигнала. Они широко используются в радиолокации, радионавигации, радиоуправлении в качестве следящих измерителей дальности (СИД), а также в радиосвязи и телевидении –в качестве систем временно́й синхронизации.Принцип действия таких систем рассмотрим на примере некогерентной импульсной РЛС следящего типа. Излучаемый (зондирующий) сигналпредставляет собой периодическую последовательность радиоимпульсовзаданной формы (например, прямоугольной) с постоянной или меняющейся по известному закону частотой заполнения и случайной от импульса кимпульсу начальной фазой.

Отражённый от цели сигнал поступает в приёмник РЛС, где усиливается, фильтруется от помех и мешающих сигналови детектируется. В результате на выходе приёмника формируется последовательность видеоимпульсов, задержанных относительно зондирующихимпульсов на время   2 D / c , определяемое дальностью D до цели (с –скорость распространения радиоволн, равная скорости света). Посколькуцель движется, то задержка  изменяется от импульса к импульсу. Для измерения  (а следовательно, и дальности) используется следящий измеритель, который отслеживает изменяющуюся задержку (осуществляет автоматическое сопровождение по дальности).Функциональная схема ССЗ представлена на рис.

2.28.Сигнал с выхода приёмника (последовательность видеоимпульсов)Uс(t – ) поступает на временной дискриминатор (ВД), где сравнивается позадержке с двумя селекторными импульсами: ранним U 0 (t    τ и 2) и1222. Типовые системы радиоавтоматикипоздним U 0 (t    τ и 2) . Селекторные импульсы представляют пару теснопримыкающих друг к другу прямоугольных импульсов той же длительности и, что и сигнал. Формируются эти импульсы генератором (ГСИ), запускаемым выходным импульсом схемы управляемой задержки (СУЗ).В зависимости от величины и знака временно́го рассогласованияΔτ = τ   (τ и  – соответственно задержка сигнального и селекторныхимпульсов) на выходе дискриминатора формируется постоянное (точнеемедленно меняющееся напряжение) U(t), которое используется для управления положением селекторных импульсов.

Достигается это путём изменения задержки опорного импульса Uоп(t), подаваемого на схему управляемойзадержки от устройства поиска сигнала (на схеме не показано).Зависимость U() – ДХ – представлена на рис. 2.29 (соответствуетпрямоугольному сигнальному импульсу).Uс(t – τ)U(t)ВДτU0 (t  τ  2и )ФНЧτU0 (t  τ  2и )ГСИUоп(t)СУЗРис. 2.28UΔτ3τи2τи20τи23τи2Рис. 2.29Если начальное рассогласование не превышает половины раскрываДХ, то есть величины 3и/2 (в любую сторону от нуля), то на выходе дискриминатора имеется напряжение, которое, воздействуя на СУЗ, смещаетселекторные импульсы, совмещая их с сигнальным импульсом (устанавливается  = 0).

Знак напряжения определяет направление перемещения селекторных импульсов (в сторону опережения или запаздывания).Измерение дальности осуществляется путём измерения времени запаздывания селекторных импульсов относительно синхроимпульса, опре-2.4. Системы слежения за задержкой сигнала123деляющего момент излучения сигнала. ФНЧ ослабляет мешающее действие помех и формирует управляющее напряжение, компенсирующее начальное временно́е рассогласование, а также ошибку, обусловленную движением цели. Поскольку в режиме слежения (  0) напряжение навыходе дискриминатора отсутствует (это равносильно разомкнутой цепи«дискриминатор – ФНЧ»), фильтр обязательно содержит интегрирующиезвенья (обычно одно или два), т.

е. обладает «памятью». В противном случае управляющее напряжение было бы равно нулю и автосопровождениецели было бы невозможно.Один из возможных вариантов построения временно́го дискриминатора представлен на рис. 2.30. Дискриминатор состоит из двух идентичныхканалов, в каждом из которых содержатся временно́й селектор (ключ)и интегратор со сбросом. Выходное напряжение дискриминатора формируется вычитанием напряжений на выходах интеграторов.ВСUс(t – τ)ВДU1U(t)τU 0 (t  τ  2и )ВСU2τU 0 (t  τ  2и )Рис. 2.30Временны́е диаграммы (рис.

2.31) поясняют работу дискриминатора.Сигнал на выходе ВС каждого канала представляет последовательностьимпульсов, длительность которых определяется знаком и величиной расстройки . Интеграторы формируют постоянное напряжение, пропорциональное длительности импульсов ВС (сброс интеграторов производится попереднему фронту селекторных импульсов).

«Память» интеграторов равнапериоду повторения импульсов. Поэтому изменение задержки сигнала изза движения цели будет отслеживаться системой безошибочно (при условии, что характеристики ФНЧ согласованы с характером движения).В системах точного измерения дальности (например, спутниковыхсистемах радионавигации) используются псевдослучайные фазоманипулированные (ФМ) сигналы. Такие сигналы представляют собой непрерывный1242. Типовые системы радиоавтоматикипериодический сигнал, полученный путём фазовой манипуляции (фазапринимает два значения: 0 и ) стабильного несущего колебания псевдослучайной последовательностью (ПСП) символов ±1.

Эта последовательность формируется цифровым генератором, выполненным на основе регистра сдвига с обратной связью. Длина регистра определяет период ПСП(период повторения сигнала) Tn  Nτ 0  (2n  1)τ 0 (N – длина ПСП; n – число триггеров в регистре; 0 – длительность символа ПСП, равная 1 / f т ; f т –тактовая частота генератора ПСП).U0 (t– τ )τUс(t– τ )tττtτU1tU2tРис. 2.31Uc(t–)ВДS+ВыходS0ПФФНЧUс(t– τ )S–S–а)U1U(t)ПФУТГГПСПS+АДАДU2б)Рис.

Характеристики

Список файлов книги