Бондаренко В.Н., Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д. и др. Радиоавтоматика. Под ред. В.Н.Бондаренко (2013) (1095885), страница 20

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

Текст из файла (страница 20)

2.32Функциональная схема ССЗ псевдослучайного ФМ-сигнала представлена на рис. 2.32, а.На вход ССЗ поступает сигнал промежуточной частоты U c (t  τ)с выхода УПЧ приёмника. Предварительное детектирование этого сигнала,2.4. Системы слежения за задержкой сигнала125как правило, невозможно, так как полоса пропускания УПЧ велика (равна2/τ0 и более, а τ0 может составлять доли микросекунды).

Кроме того, расстояние до передатчика, установленного на спутнике, велико (десятки тысяч километров). В связи с этим обычное амплитудное детектирование невозможно, так как при малых отношениях сигнал/шум происходитподавление сигнала шумом. Синхронное (когерентное) детектирование(при котором подавление сигнала не происходит при любых отношенияхсигнал/шум) также невозможно, так как до установления временно́й синхронизации фаза сигнала неизвестна.Временной дискриминатор (рис. 2.32, б) состоит из двух каналов,в каждом из которых имеется перемножитель, полосовой фильтр (ПФ)и амплитудный детектор (АД).

В верхнем канале ВД сигнал перемножается с опережающей копией S+ опорной ПСП, а в нижнем канале – с запаздывающей копией S– . Обе опорные последовательности вырабатываютсягенератором (ГПСП), идентичным генератору, используемому в передатчике (обычно эти последовательности берутся с выходов последнегои предпоследнего триггеров регистра, так что их относительный временной сдвиг равен τ 0 ).Перемножитель, полосовой фильтр и детектор каждого канала дискриминатора образуют коррелятор, напряжение на выходе которого пропорционально значению автокорреляционной функции (АКФ) ПСП соответственно в точках Δτ + τ0/2 (для верхнего канала) и Δτ – τ0/2 (длянижнего канала).

АКФ имеет вид треугольника с основанием равным 2τ0.Формирование ДХ поясняется на рис. 2.33, где изображены зависимости выходных напряжений каналов от временного рассогласованияΔτ, а также сама характеристика (как разность напряжений на выходахканалов).UU1а)U2 б) 0 вв)Рис. 2.33Использование амплитудных детекторов в дискриминаторе возможно потому, что сигнал в результате перемножения с каждой из опорныхПСП сжимается по спектру (максимуму напряжения в канале соответствует совпадение сигнала и опорной ПСП по задержке – при этом сигнал на1262.

Типовые системы радиоавтоматикивходе ПФ имеет вид гармонического колебания промежуточной частоты).Благодаря сжатию по спектру полоса ПФ может быть выбрана значительноменьше, чем полоса УПЧ. Поэтому отношение сигнал/помеха на входе детектора существенно больше, чем на входе дискриминатора.Если начальное временное рассогласование не превышает значения3τ0/2 по абсолютной величине (обычно стремятся обеспечить начальнуюошибку не более ±τ0/2), то на выходе дискриминатора имеется постоянноенапряжение, которое воздействует на управляемый тактовый генератор(УТГ), изменяя его частоту fт таким образом, чтобы свести ошибку к нулю.Изменение положения опорных ПСП на временной оси за счет изменения fт возможно благодаря связи фазы (задержки) и частоты колебанияУТГ: увеличение частоты fт влечёт смещение опорных ПСП в сторону опережения, а уменьшение – в сторону запаздывания.Функции ФНЧ в данной схеме те же, что и в ССЗ, рассмотренной ранее.

Характеристики фильтра выбираются таким образом, чтобы, с однойстороны, ослабить действие помех, а с другой – уменьшить динамическуюошибку, обусловленную движением объекта. Наличие интегрирующихзвеньев в составе ФНЧ позволяет осуществлять автосопровождение по дальности (благодаря «памяти» фильтра по положению дальности и скорости).Ввод системы в режим слежения осуществляется устройством поиска (на схеме не показано). В режиме поиска цепь управления частотой тактового генератора от ФНЧ разрывается.

В качестве управляющего напряжения используется напряжение генератора поиска (обычно этонапряжение пилообразной формы), под действием которого обе опорныеПСП смещаются до тех пор, пока временна́я расстройка не уменьшится дозначения ± τ0/2. Происходит захват сигнала и система переходит в режимслежения: генератор напряжения поиска отключается, а цепь управлениягенератором тактовой частоты от ФНЧ замыкается (при этом «запоминается» значение напряжения поиска в момент захвата сигнала).Измерение дальности сводится к измерению задержки выходнойПСП генератора S0, совпадающей с сигналом, относительно ПСП, модулирующей сигнал передатчика.

Последовательность S0 может быть полученаза счет задержки на τ0/2 последовательности S+.Если передатчик и приёмник установлены в разных местах (как, например, в спутниковых радионавигационных системах (РНС), то для формирования опорной ПСП, имитирующей модулирующую последовательность передатчика, в приёмнике используется дополнительный генераторПСП, работающий синхронно с аналогичным генератором передатчика.Достигается это применением стабильных эталонов частоты и времени(атомного на спутнике и кварцевого на подвижном объекте) и «привязкой»их временны́х шкал к шкале точного времени.2.4.

Системы слежения за задержкой сигнала127Система тактовой (символьной) синхронизации демодулятора цифровых сигналов представлена функциональной схемой на рис. 2.34.ДмS(t)РУТСДвоичныесимволыСТ СФНЧТ0ФИУТГРис. 2.34Двоичный сигнал S(t) (последовательность символов ±1) с выходаприёмника (например, с выхода системы Костаса в случае использованиясигнала ОФМ) поступает на вход демодулятора (Дм) и временно́й дискриминатор системы тактовой синхронизации (СТС), представляющий интегратор со сбросом (сброс осуществляется непосредственно перед началоминтегрирования). Формирователь интервалов (ФИ) вырабатывает импульсы длительностью Тc и Т0 < Тс, определяющие время интегрирования входного сигнала соответственно в интеграторах демодулятора и СТС.

В режиме слежения опорный импульс (формат Т0) устанавливается такимобразом, что его середина совпадает с моментом смены символов(рис. 2.35). Достигается это за счет управления частотой тактового генератора (аналогично рассмотренной ранее ССЗ). Управляющее напряжение навыходе ФНЧ формируется из напряжения дискриминатора, величина которого зависит от рассогласования Δτ, а знак определяется знаком рассогласования (рис. 2.36).Решающее устройство (РУ) анализирует сигнал на выходе интегратора и в зависимости от его знака в конце интервала интегрирования (формат Тc) формирует тот или иной двоичный символ. Поскольку в информационном сигнале могут встречаться серии из большого числа подрядследующих символов одного знака, то для облегчения вхождения СТСв синхронизм обычно передаётся специальный сигнал синхронизациив виде чередующихся противоположных символов.Составим структурную схему системы слежения за задержкой, используя функциональную схему (рис.

2.28) и полагая для простоты всефункциональные элементы, за исключением ФНЧ, безынерционными.1282. Типовые системы радиоавтоматикиS(t)tТСФормат Т СФормат Т 0ТССброс интегр.τtСброс интегр.ττТСτ0tТ0Рис. 2.35U–Тc+Т0/2– Тc–Т0/2Т0/2ТcТс– T0/2τРис. 2.36Временно́е рассогласование принятого сигнала и селекторных импульсовΔτ = τ  .(2.28)Выходное напряжение дискриминатора представим в видеU д (t )  U (τ)  n(t , τ) ,(2.29)где U ( τ) – полезная составляющая (результат сравнения задержки сигналаи селекторных импульсов), определяющая форму ДХ; n (t , τ) – помеха (продукт взаимодействия входного шума, сигнала и селекторных импульсов).Форма ДХ, а также характеристики помехи зависят от вида сигнала,отношения сигнал/шум на выходе приёмника и других факторов.Зависимость управляющего напряжения от выходного напряжениядискриминатора представляется уравнением2.4.

Системы слежения за задержкой сигнала129Uу(t) = Kф(p)Uд(t),(2.30)где KФ(p) – передаточная функция ФНЧ.Регулировочная характеристика схемы управляемой задержки (приработе на линейном участке характеристики) (t )   0  kpU y (t ) ,(2.31)где  0 – значение задержки при разомкнутой обратной связи (Uу = 0), определяемое положением опорного импульса (формируется устройствомd  (U y )– крутизна регулировочной характеристики (копоиска); kp dU y U y 0эффициент передачи СУЗ, имеющий размерность мкс/В).Структурная схема ССЗ, построенная в соответствии с уравнениями(2.28)–(2.31), представлена на рис.

2.37.n(t,Δτ)τΔτKф(p)U(Δτ)τkpτ 0Рис. 2.37Аппроксимируя зависимость U(), что справедливо при малых рассогласованиях  (для сигнала прямоугольной формы – не более и/2), можем записатьU ( τ)  k д τ ,гдеkд dU (τ)d (τ)(2.32)τ 0– крутизна ДХ (коэффициент передачи дискриминатора, имеющий размерность В/мкс).1302. Типовые системы радиоавтоматикиС учётом выражения (2.32) преобразуем структурную схему к виду,показанному на рис.

2.38.n(t)τΔτkдK(p)τРис. 2.38Схема на рис. 2.38 совпадает с обобщённой структурной схемой линейной следящей системы. Передаточная функция К(p) = kPKФ(p) описывает схему управляемой задержки и ФНЧ. Сумматор в цепи обратной связиотсутствует, так как под переменными  и  0 понимаются не сами задержки, а их отклонения относительно известного значения  0 .Линейная модель ССЗ позволяет решать такие задачи, как определение запаса устойчивости, быстродействия, точности и др.

Полоса захватасистемы определяется раскрывом ДХ (обычно стремятся обеспечить начальное рассогласование  и/2 на этапе поиска сигнала, после чегосистема автоматически переходит в режим слежения).П р и м е р 2.7. Выбрать структуру ФНЧ и параметры ССЗ (рис. 2.38),обеспечивающие заданные показатели качества: шумовую полосу Fш ≤ 10.Гц; ошибку слежения   ≤ 0,1 мкс при ускорении υ τ = 20 мкс/с2.Р е ш е н и е.

Характеристики

Список файлов книги