Первачев С.В. Радиоавтоматика (1982) (1095886), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В результате амплитуд- г — = ) ного ограничения мощность пра- и ! 1 цесса ыа плоде частатпага дпс- «т зпч нз пч) ЧЯ крямипатара стабилизируется. 1 Спектр входного процесса после па прахаждепия через паласапой ограничитель искажается, а при Рис. 3 1/ малых атпашеииях сигнал/шум па входе ограничителя происходит также небольшое (примериа и 4/л раз) подавление сигнала шумом. Методика точного анализа звена «амплитудный ограничитель — частотный дискриминатор» с учетом пазпаипых явлений изложена и [23]. При проведении приближеипых расчетап статистических характеристик дискриминатора ма)кпо пе учитывать падаплспке сигнала шумам и искажение формы спектра входного воздействия и паласапам ограничителе и описывать ограничитель соатиошепаями (3,52), (3.53), справедливыми для инерционной ЛРУ.
Для ограничителя с характеристикой (3.55) пслнчииу (/«» и формуле (3.52) при этак следует праиять равной (/««= =ЧА/л 1х 2. Погрешность определения дпскримяпацпаипай характеристики при такам подходе, как правило, ие препышает (5...20% па атаашеиаю сигиал-шум па входе системы. Погрешность пычпслеиия флюктуациаипай характеристики и эиергетическага спектра зависит ат отношения сигиал-шум и ат соотношения ме)кду шириной спектра входного процесса и протяженностью линейного участка статической характеристики частатиага дискриминатора. Наибольшая пагрешиасть позпикает при отсутствии сигнала и бсскапсчпа широкой статической характеристике. В этом случае тачпае значение 35 (О) спектральной плотности иапряжеиия из выходе дискриминатора может и 2,6 раза превышать зиачеиие, бз полученное на основе приблизкенной методики.
При ширане спектра входного сигнала, соизмеримой с раствором статической характеристики дискриминатора, и отношении снгнал-шум, большем единицы, погрешность вычисления спектральной плотности яй(0), вызванная упрощенным описанием ограничителя, сушестненно уменьшается и становится приемлемой длн инженерных расчетон. Пример 3.2. Применим полученные выше общие соотношенвя для расчета статистических характеристик частотного дискриминатора с фильтром н фазовращателем при следующих условиях.
Положим, что усилитель, предшествующий дискриминатору. имеет прямоугольную амплитудно-частотную характеристику, описываемую соотношением ) ! при ) оз ( < Л/2, (3.5б) (0 при! оз)) Л/2. Сигнал примем гармоническим, спектральную плотность помехи в пределах полосы пропускания усилителя — постоянной, а статическую характеристику дискриминатора в тех же пределах — линейной. Таким образом, в обсуждаемом примере выполняются условия 5п(со)=Яп(0), ту(оз)=зашпри ~ш~ (Л/2, Я„(0)=О,Ч'(оз)==0 при) ш(~ Л/2.
(3.57) Обращаясь к формуле (3.43) и учитывая соотношения (3.41), (3.48), (3.57), находим дискриминационную характеристику прн отсутствии устройства нормировки уровня входного сигнала а!я г- н Е(Й ) ~~а (О)+ (/об(ш Й ~зао>с(ш= за(/асй/2 прн)()( (Л/2, (3.56) ( 0 при ) с) ) ) Л/2. Найденная дискриминационная характеристика совпадает по форме со статической характеристикой дискриминатора.
Ее крутизна ' на линейном участке пропорциональная могцности сигнала на входе дискриминатора. Определим теперь дискриминационную характеристику при нормировке входного сигнала инерционной системой ЛРУ. Смещенная спектральная плотность процесса на входе устройства нормировки (рнс. 3.9) в рассматриваемом случае равна Я„(ш, ьа) = 0,5 и с/ас а б (ш — ьа) + Я„ьх (О). (3.59) Вычислим величину дисперсии шума на входе регулируемого усилителя и о'ш, = — ) Я„„(0) йзф(ш) с(от=Я„ьх(0)Л/п. (3.60) 64 При идеальной стабилизации уровня напряжения на выходе устройства нормировки коэффициент усиления регулируемого усилителя описывается выражением (3.54), в котором величина озш„ определяется равенством (3.60). Подставляя в (3.43) соотношение (3.53) для смещенного спектра процесса на выходе нормирующего устройства и учитывая равенства (3.54), (3.56), (3.57), (3.59), (3.60), получаем выражение для дискриминационной характеристики ( з, (/'„02 ()/(1+ пз) при ~ й ~ ( 0/2, '(о при ) () ) ) Л/2, где г/'= Р,/Р =(/',, и/25п „(0) Л вЂ” отношение сигнал-шум в полосе УПЧ.
Дискриминационные характеристики Р((1), рассчитанные по формуле (3.6!), представлены на рис. 3.12. Прн отсутствии шума, т. е. при д'=со, крутизна дискриминационной характеристики не зависит от амплитуды входного сигнала и определяется величина- ми за и (/ст. При уменьшении отношения сигнал-шум крутизна дискриминационной характеристики и максимальное напряжение' на выходе дискриминатора снижаются. Это объясняется умень- шением амплитуды сигнала на выходе устройства нормировки.
Энергетический спектр 5б (в, Р) процесса на выходе рассмат- риваемого дискриминатора с предшествующим ему устройством нормировки, найденный по формуле (3.46) с учетом (3.53), (3.54), (3.56), (3.59), описывается выражением а о(/ стяд П ~/д) 1 за(0 м) /20 — м Хч 31(и~ ()) — 0 +4 ) б я (о) ~ л ~ ) 0 при)в (~Ь, (3.62) где В„((1 — ы) — значение смещенной спектральной плотности шу- ма на входе дискриминатора на частоте (2 — ы. При нулевой рас- стройке сигнала, т.
с. прп Я=О, из (3.62) получим ((+да)х 1 б где (1 при )о( ( Л/2, 1 О при ! а ~ ) Ь/2. Множитель (/з„/(1+су') в формулах (3.62), (3.63) равен дисперсии шума на выходе устройства нормировкп. Энергетические спектры флюктуаций на выходе дискриминатора, рассчитанные по формуле (3.63) для различных значений д' отношения сигналшум при Я=О, показаны на рис.
3.13. Как видно из рисунка, форма спектра 51 (ы) существенно зависит от величины д'. При от- бб сутствнн сигнала флюктуационное напряжение на выходе дискриминатора формируется только за счет биений между компонентамп шума, поступающего на его вход. В этом случае спектральная плотность 5 е (ю) монотонно убывает с ростом частоты, а верхняя частота спектра равна полосе пропускания УПЧ. При увеличении отношения снгцал-шум спектральная плотность 5а (ы) шума па выходе частотного дискриминатора уменьшается и форма спектра 5е (ы) изменяется. Прп больших величинах д' определяющую ызе пи 8 цняд дг а цг елдзаа ав юЯ Рис.
З.И Р . гтг роль в формировании спектра 51 (ы) играют биения сигнал-шум, учитываемые вторым слагаемым в равенстве (3.63). Спектральная плотность в области низких частот растет при этом пропорционально квадрату частоты, спадая при дальнейшем ее увеличении. Эта закономерность своиственна спектру шума на выходе частотного дпскрпмпнатора и при других формах частотной характеристики УПЧ.
Выражение для флюктуационной характеристики рассматриваемого дискриминатора вытекает из (3.62) прн ы=О: (1+24 да((2/Л)з) при ~Р! ( Ц2, во У'„пй/6 (1+у')' при ~ й! ~ Л(2. В области малых расстроек 11 частоты сигнала по отношению к переходной частоте дискриминатора зависимость 5; (О, й) от 11 носит параболический характер.
Такое поведение спектральной плотности в зависимости от ошибки слежения характерно и для других дискриминаторов и обсуждалось в гл. 2 при рассмотрении типовой радиотехнической следящей системы. бб 3.3. Угловые дискриминаторы Принцип работы угловых дискриминаторов (пеленгаторов) двух типов: моноимпульсных и с коническим сканированием описан в 5 2.4, Рассмотрим здесь статистические характеристики одного распространенного вида моноимпульсных пеленгаторов— амплитудного пеленгатора с суммарно-разностной обработкой сигналов. Так как характеристики пеленгатора в обеих плоскостях пеленгации аналогичны, достаточно рассмотреть случай пеленгации в одной плоскости и учесть при этом возможное отклонение пеленгуемого объекта во второй плоскости.
Функциональная схема исследуемого пеленгатора приведена на рис. 3.!4. Она отличается от изображенной на рпс. 2.25 лишь тем, что в ией опущено несущественное с точки зрения последующего Рпс. дИ аяализа преобразование частоты сигнала в приемнике и показаны внутренние шумы иш,(7) и и„а(1), приведенные ко входу приемников суммарного и разностного каналов. Шумы ипи(() и и„и(~) можно считать независимыми нормальными случайными процессами с не зависящими от частоты спектральными плотностями хш, и 5 и.
Суммарное и разностное напряжения из (7) и иа (() нв выходе а~тенцо-полноводного тракта определяются выражениями ив(() =6,(0) и,(7), и (() =6,(0) и,((), (3.05) в которых 6,(0), 6,(0) — суммарная и разностная диаграммы антенны, формирование которых описано в 5 2.4; 0 — угловое отклонение источника сигнала от равносигнального направления антенны; и,(1) — сигнал пеленгусмого источника сигнала. Примем, что сигнал и,(() является узкополосным нормальным случайным процессом. Такое представление приближенно соответствует реальным радиолокационным объектам и учитывает амплитудные и фазовые флюктуации принимаемого сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
