Соколов О.Л., Голод О.С., Войцеховский А.Б. Радиоавтоматика. Письменные лекции (2003) (1095887), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Поэтому в результате перемножения ссуммарным в АФД на его выходе появляется постоянное наряжение, зависящееот величины и знака углового рассогласования.Неидентичность фазовых и амплитудных характеристик суммарного иразностного каналов не вызывает в пеленгаторе суммарно-разностного типасмещения нуля пеленгационной характеристики. В связи с этим требования кидентичности и стабильности приемных каналов снижаются.Применение АРУ, работающей по выходному напряжению УПЧ суммарного канала, позволяет ослабить влияние изменений амплитуды сигнала нахарактеристики пеленгатора.При отсутствии помех и идеальной работе АРУ пеленгационная характеристика не зависит от амплитуды сигналов и пропорциональна отношениюG2 (ϕ ) / G1 (ϕ ) разностной и суммарной диаграмм направленности.После сглаживания и усиления по мощности выходное напряжениеАФД как управляющее подводится к исполнительному устройству, перемещающему зеркало антенны.Структурная схема азимутального канала угломерной системы (рис.10.10) содержит блоки с передаточными функциями WПУ (s) и WИУ (s) пеленга-38ционного и исполнительного устройств соответственно.
Сигнал рассогласования ϕ представляет собой разность ϕ = θ Ц - θ Z , где θ Ц - направление нацель, θ Z - направление оси Z . Возмущение n(t) представляет собой случайноевоздействие, обусловленное внутренним шумом радиоприемника, пересчитанное к угловому отклонению.Рис. 10.10.
Структурная схема угломерной системы10.4. Системы автоматической регулировки усиления (АРУ)Назначение АРУ состоит в сжатии динамического диапазона входногосигнала (достигающего значений 80 – 100 дБ) до 3 – 5 дБ на выходе додетекторного тракта радиоприемника. Это необходимо для исключения амплитудных искажений, возникающих при перегрузке радиоприемного тракта.
В частности, система АРУ стабилизирует коэффициент передачи дискриминатора врассмотренных системах радиоавтоматики, т.е. исключает зависимость этогокоэффциента от амплитуды радиосигнала на входе приемника. Эта операцияносит название нормировки.Различают системы АРУ “вперед” и “назад” (рис. 10.11).В системе АРУ “вперед “ выходное напряжение нерегулируемых каскадов НК после детектирования поступает через фильтр нижних частот ФНЧ напоследующие регулируемые каскады РК, коэффициент усиления которых изменяется в соответствии с напряжением регулировки Uрег (уменьшается приувеличении Uрег ). Подбором зависимости коэффициента усиления от Uрег добиваются стабилизации выходного напряжения радиоприемника на определенном уровне.
Это система без обратной связи со всеми присущими данномупринципу регулирования недостатками.Рис. 10.11. Структурные схемы систем АРУ39В системе АРУ “назад” выходное напряжение после усиления в нерегулируемых и регулируемых каскадах, детектирования и последующего усиленияпоступает через фильтр нижних частот обратно для регулировки коэффициентаусиления предшествующих (регулируемых) каскадов. С ростом напряженияUрег коэффициент усиления уменьшается. Это система с обратной связью.Особенность ее состоит в том, что эффект регулирования достигается в ней засчет изменения параметра – коэффициента усиления.10.5. Структурная схема обобщенной (типовой )системы радиоавтоматикиСопоставление функциональных и структурных схем рассмотренныхсистем радиоавтоматики показывает, что они имеют много общего.
Это естественно, так как во всех радиотехнических следящих системах производится слежение за тем или иным параметром радиосигнала. Аналогия процессов регулирования, протекающих в системах радиоавтоматики, позволяет составитьструктурную схему обобщенной радиотехнической следящей системы (рис.10.12).В этой схеме приняты следующие обозначения : g(t) – управляющеевходное воздействие, которым является отслеживаемый параметр радиосигналаили его отклонение от номинального значения ; y(t) – управляемая величинаили ее отклонение от номинального значения ; e(t) – ошибка слежения ; x(t) –сдвиг ошибки слежения ; e1(t) – рассогласование или приведенная ошибка слежения, равная сумме e1(t) + x(t) ; F(e1 )- дискриминационная характеристика ;ξ(t) – флуктуационное напряжение на выходе дискриминатора ; η(t) – внутренние возмущения в системе ; W1 (p) , W2 (p) – операторы передачи линейной части системы.Рис.
10.12. Структурная схема типовой системы радиоавтоматики40Контрольные вопросы1. В чем заключаются отличия системы ФАПЧ от системы АПЧ ?2. Какие меры для повышения помехоустойчивости принимаются в системах слежения за временным положением сигнала ?3. Какое преобразование сигналов и за счет чего оно осуществляется вамплитудно-фазовых детекторах угломерной следящей системы ?4.
Имеется ли что-либо общее (принципиальное, функциональное, схемное) в рассмотренных системах АПЧ, ФАПЧ, АСД, АСН ?5. Какая из рассмотренных здесь систем АРУ обладает более высокойточностью работы и почему ?11. Импульсные системы радиоавтоматикиИмпульсная система может быть представлена в виде соединения импульсного элемента ИЭ и непрерывной части НЧС.На рис.11.1,а изображена схема системы с ИЭ на входе и в цепи обратной связи, а на рис.11.1,б – схема с ИЭ в прямой цепи системы. Легко заметить,что при одинаковых характеристиках ИЭ и НЧС эти системы идентичны посвоим динамическим свойствам, так как через их непрерывные части проходит*одинаковый дискретный сигнал рассогласования ε (t). Однако более простойявляется вторая схема, и поэтому применять её удобнее.Рис.11.1.
Схемы замкнутых импульсных системРассмотрим подробнее импульсный элемент. Он преобразует непрерывный сигнал в последовательность модулированных импульсов. Основными параметрами последовательности импульсов являются:А – высота, или амплитуда импульсов;41γТ – ширина, или длительность импульсов;Т – расстояние между импульсами, или период повторения;S(t) – форма импульса.В зависимости от вида модуляции, т.е.
от того, какой из параметров импульса изменяется в соответствии со входным модулирующим сигналом, импульсные элементы подразделяются на элементы с АИМ, ВИМ и ШИМ.Функция, устанавливающая связь между модулируемым параметром исоответствующими значениями входной переменной , называется статическойхарактеристикой импульсного элемента. Эта характеристика может быть линейной или нелинейной. Импульсный элемент с линейной (линеаризуемой) характеристикой является линейным элементом, а с нелинейной – нелинейным.Закон изменения представляющего параметра импульса или последовательности импульсов во времени называется сигналом. Сигналы в импульсныхсхемах описываются дискретными функциями времени.В реальных системах встречаются все перечисленные выше типы импульсных элементов.
Однако расчётные схемы автоматических систем обычносодержат эквивалентные импульсные элементы с АИМ. Импульсный элемент сАИМ характеризуется крутизной статической характеристики, частотой повторения Ω или периодом дискретности Т, длительностью γТ и формой импульсов.С целью облегчения исследования автоматических систем их реальныеимпульсные элементы заменяют последовательным соединением простейшегоимпульсного элемента ПИЭ и формирующего элемента ФЭ (рис.11.2).Рис.11.2. Схема соединения простейшего импульсного элементас формирующим элементом и временные диаграммы сигналовПростейший импульсный элемент преобразует непрерывный входнойсигнал в кратковременные импульсы, площади которых пропорциональны значениям входной величины в дискретные моменты времени.
Эти импульсы42можно представить в виде дельта-функции Sδ(t) с соответствующими значениями их площади S. Следовательно, ПИЭ можно рассматривать как импульсный модулятор с несущей в виде последовательности единичных импульсов –дельта-функций (рис.11.3).Рис.11.3. Схема простейшего импульсного элемента как модулятора δ-функцииЭта последовательность единичных импульсов описывается выражениемδT( t) =∞∑ δ ( t − nT ) .n = −∞(1)Такое представление импульсного элемента является удобным с точкизрения математического описания процессов. Формирующий элемент долженобеспечивать получение реальных импульсов на выходе ИЭ.Рис.11.4.
Изображение ПИЭ на структурных схемахНа структурных схемах ПИЭ изображаются в виде прямоугольника (рис.11.4,а) или ключа (рис.11.4,б). В дальнейшем будем применять второе изображение.На выходе простейшего импульсного элемента получается сигнал43ε∗(t ) =∞∑ ε(nT )δ(t − nT ) .n=0(2)Формирующий элемент характеризуется тем, что его реакция на дельтафункции совпадает по своей форме с импульсами на выходе реального импульсного элемента. Следовательно, критерием подобия реального импульсного элемента исследуемой системы и его расчётной схемы (рис.11.2) являетсяаналогичность параметров и формы их выходных импульсов.Как же описать математически свойства формирующего элемента и системы в целом? Динамические свойства формирующего элемента будут известными, если мы найдём его передаточную функцию.Известно, что реакция системы (звена) на воздействие типа дельтафункции называется импульсной переходной функцией, или функцией веса.Поэтому реакция формирующего элемента на дельта-функцию есть его функция веса.
Она должна быть тождественной форме реального импульса на выходе импульсного элемента при единичном входном сигнале. Значит, форма импульса на выходе реального импульсного элемента S(t) представляет собойфункцию веса формирующего элемента wф(t). Передаточная функция формирующего элемента является изображением в смысле Лапласа от функции весаwф(t):WФ ( p) = L[wФ (t )] .(3)В качестве примера определим передаточную функцию формирующегоэлемента, на выходе которого импульсы должны иметь прямоугольную форму,а их длительность равна γТ (рис.11.2).
Функция веса wф(t) формирующего элемента в данном случае представляет собой прямоугольный импульс (рис.11.5).Её можно представить как сумму двух сдвинутых во времени на γТ иимеющих различные значения ступенчатых функций:wФ (t ) = 1(t ) − 1(t − γT ) .(4)Изображение по Лапласу единичной ступенчатой функции:L[1(t )] =1,p(5)а изображение единичной смещённой ступенчатой функции:L[1(t − γT )] =1 − γTpe.p(6)Следовательно, искомая передаточная функция формирующего элемента:− γTp1 11− eWФ ( p) = L[w(t )] = − e− γTp =p pp.(7)44Рис.11.5. К формированию прямоугольного импульсаДля прямоугольного импульса, который имеет длительность, равнуюпериоду дискретности Т, передаточная функция определяется из формулы (7)при γ = 1:− Tp1− eWФ ( p) =p.(8)Обычно коэффициент усиления импульсного элемента относят к формирующему элементу, считая, что коэффициент простейшего импульсногоэлемента равен 1.
Тогда в формулах (7) и (8) появляется сомножитель k и .Формирующий элемент, передаточная функция которого определяетсявыражением (8), называется фиксатором. Реакция фиксатора εф(t) на модулированную последовательность кратковременных импульсов (δ-функций) ε*(t)показана на рис.11.6.Как видно из рисунка, фиксатор запоминает величину площади каждогократковременного импульса на период дискретности Т, т.е. до прихода следующего импульса.Во многих практических случаях на выходах реальных импульсныхэлементов перед непрерывной частью системы применяют фиксаторы .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
