Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977) (1095911), страница 26
Текст из файла (страница 26)
жением; й„, ==-. 2/(2 -(- р); р =- гlй. Коэффициент 13 выбирается в зависимости от наличия рсзер вов мощности у источников коммутирующего напряжения напряжения сигнала. Обычно он находится в пределах от О до 1. Входной трансформатор в схеме кольцевого детектора ока зывается нагруженным на сопротивление г, = — -- Я + гЛ, следовательно, входное сопротивленне детектора г„.:= г,/~Р, где и = и,lи,'. Для нормальной работы схемы необходимо выбирать следующее соотношение между опорным напряжением и напряжением сигнала: и „-» и, (от + гЯ2тт + «) = 2и .
Полный расчет схемы кольцевого детектора может проводиться по методике, предложенной Я. Е. Гукайло и Е. С. Марковым. Рис. 127. Коллекторны й фккоии ий детектор Рис. 128. Когану татор-кол- лектор 4. Коллекторный фазовый детектор (рис. 127) состоит из коммутирующего барабана К, связанного безлюфтовой передачей с растровым анализатором так, что его скорость вращения равна пФ, с ', щеток Щ1 и Щ2, через которые к коммутатору подводится напряжение сигнала от трансформатора Тр, щетки ЩЗ, которая при вращении коммутатора поочередно подключается то к щетке Щ1, то к щетке Щ2 и снимает с них соответствующие напряжения на нагрузку детектора — фильтр КС. Переключение щетки ЩЗ осуществляется благодаря особой конструкции коммутатора, представляющего собой разрезанный металлический цилиндр, две половинки которого соединены через изолирующую прокладку (рис.
128). На рис. 129 коммутатор изображен в виде развертки цилиндра, а на рис. 130 представлены временные графики напряжений. действующих в схеме фазового детектора. Эти графики легко получить на основании рис. 129, полагая, что коммутирующий Рис. 129.
Развертка коллектора м „Юг ~~ Мщ Рис. 130. Графики напрякксиий в схеме фазового детектора: г —  — номера кривых барабан неподвижен, а щетка ЩЗ движется по траектории, пока занной на развертке цилиндра штриховой линией. При этом она поочередно соединяется через соответствуюгцую часть металли ческого цилиндра то со щеткой Щ1, то со щеткой Щ2. Кривая 1 показывает последовательность этих соединений в предположе нии, что щетка ЩЗ движется справа налево от начального поло женин, изображенного на рис. 129.
В этом случае перс ,дп ~(~ Р~ вую четверть периода (перву|о четверть окружности ба ц, рабана) щетка ЩЗ соединена со щеткой Щ1, затем половину периода — со щеткой м Щ2, затем вновь —. со щет- пр, кой Щ1 и т. д. Кривые 2, 3, Я 5, 6 показывают изменения --"" напряжений, приложенных к щеткам Щ1 и Щ2, для случаев 1, 11 и Ш, соответствующих таким положениям АО изображения цели на ленте анализатора, когда фазы сигнала сдвинуты друг относительно друга па 90'. Кривые 5 и 6 совмещены для случаев 11 и 111 так, что кривая 5 изображает изменение напряжения на щетке Щ1 в случае 11 и на щетке Щ2 — в случае 111, а кривая 6 показывает изменение набора с секторным рестром, обсспещеаю- пряжения ищ2 для случая 11 ~цесо фе;овув модул мю: и ищ1 для случая 111.
Крит — м бр- и;; з — ар и~ вые 4, 7 и 8 показывают фор- есхОчиикВ ОоерассО сисязлй му напряжений на щетке ЩЗ, причем сплошная кривая соответствует отключенному конденсатору С, а|птриховая линия— случаю, когда конденсатор включен. Из графиков следует, что в зависимости от положении изображения цели на ленте анализатора выходное напряжение коллектарного фазового детектора изменяется по величине и по знаку. Постоянная составляющая этого напряжения определяется выражением где и„= амплитуда синусоидального напряжения, действующего на щетках Щ! и Щ2. Точность измерения фазы различными схемами фазовых детек- торов обычно составляет примерно 1 в пространстве электриче- ,,:их сигналов.
Однако в реальном пространстве зто соответствует „ачительно большей точности, благодаря своеобразной «редук- ции» углов. действительно, рассмотрим„ например, работу устройства с фазовой модуляцией, обеспечиваемой секторным растром, перед когорым установлена диафрагма поля с отверстием в виде трапе- ции, охватывающим ровно два сектора (рис. 131).
Кроме излучения цели, формируемого объективом Об, в пло- скости диафрагмы поля ЛП и растра Р, на растр объективом Об, проецируется изображение неподвижною источника излучения— лампочки Ч„излучение которой модулнруется растром с той же частотой, что и излучение цели, но имеет постоянную фазу моду- ляции. Потоки излучения от цели и опорного источника проходят через растр Р, конденсоры К,, К~ 'и попадают на раздельные приемники излучения: основной Пр~ и опорный Пр,. Измерение положения цели осуществляется путем сравнения фазы напря- жепия сигнала и, н опорного напряжения и,„.
Полное изменение фазы напряжения сигнала на 360 соот- ветствует значительно меньшему изменению угловых координат цели. Если, например, оптическая система выбрана таким обра- зом, что диафрагма охватывает 15' поля зрения, а разность фаз между опорным напряжением и напряжением сигнала изме- ряется с ошибкой в Лср, то ошибка измерения направления на цель Ла составляет Ла = Лср (15'~360 ) = Ьц~24, т. е. при Лср = — Г Ыи =- 0,045' =-: 2,7'. Таким образом, устройства, основанные на принципе фазовой модуляции, обеспечивают очень точную информацию о положении источника излучения при относительно грубых измерениях фазового угла. 5 б.
АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ Лмилитддно-чаииотный растровый анализатор модулирует излучение цели так, что изменение частоты модулированного сигнала определяет знак угла рассогласования (угла между направлепием на цель и оптической осью объектива прибора), а иэме"ение имплитдды модулированного сигнала определяет ееличину ~ела рассогласования. Этим обеспечивается кодирование информации о положении цели. Амплитудно-частотный растровый анализатор с ограниченной зоной линейности зксцентрического типа изображен на рис. 132, а. О" представляет собой металлическую или стеклянную пластину, состоящую из двух концентрических поясов, имеющих различное число прозрачных и непрозрачных модулирующих полос. Пластина помещается в плоскости изображения, создаваемого объективом тЯк, чтО Оптическая Ось обьектива проходит через линию раздела концентрических поясов растра и определяет центр поля зрения прибора.
Если изображение цели смещено от центра поля зрения, то лучистый поток модулируется с той или иной частотой в зявиси а/ ЙЙЯ!ЛРИМЮУР лв фП- вива Р~ра Рв Рис. 132. Лмилитудио-частотный растроввнй анализатор о осравиввпной зоной линейности эксцвнтричоското типа: о — рисунок растра; б — прииципиальиап схсиа исполвзовании растра> и — условии характеристика МОСТИ ОТ ТОГО, В КЯКОМ ИЗ ДвуХ ПОИСОВ РастРя ОНО ИВХОДитСЯ. Если изображение цели расположено в центре поля зрения, то одна часть изображения модулируется с одной частотой, а другая часть — с другой.
Частоты модуляции определяются скоростью вращения растра л, с х и числом непрозрачных ~или прозрачных) полос в каждом поясе И~ и й„т. е. ~, ==- У,п; ~, ===- й,а. !54 Приемник излучения, установленный за растром, воспринимает .,„модулированное излучение цели и вырабатывает электри„ский сигнал, частота которого зависит от того, по какую сторону ону от разделительной линии находится изображение цели. =1тонт сигнал усиливается усилителем, на выходе которого имеются а электрических фильтра, настроенных на частоты модуляции, орые обеспечивают декодирование информации (рис. 132, б).
Если изображение цели находится в центре поля зрения, то напряжения на выходе фильтров и~, и и1, одинаковы (при условии Равенства коэффициентов усиления схемы для сигналов с частотами модуляции Ь~ и ~~). При смещении изображения цели в ту или другую сторону от центра поля зрения напряжение на выходе одного из фильтров увеличивается, а другого — уменьшыается до тех пор, пока изображение цели полностью не переместится на один из поясов растра. В этом случае напряжение на выходе одного из фильтров достигает максимума, а па выходе другого становится равным нулю. Сигнал, поступающий с выхода каждого фильтра, обычно подвергается выпрямлению с помощью амплитудного детектора, а напряжения постоянного тока ид, и и„„образующиеся на выходе одного и второго детектора, вычитаются и суммируются.
Разность напряжений и„„„ пропорциональна разности потоков излучения от цели, падающих на один и второй модулирующие поясы растра. Она изменяется в зависимости от положения изображения цели, причем вблизи центра поля зрения закон изменения зависит от характера распределения энергии в изображении цели (рис. 132, в). На краях поля зрения (вие зоны линейности +.а,/2) разность напряжений достигает максимального значения и,„,„. Сумма напряжений ив не зависит от положения цели, она пропорциональна общей энергии, заключенной в изображении. Это обстоятельство можно использовать для построения системы АРУ, которая позволяет сохранить характер зависимости разности напряжений от угла рассогласования при изменении величины потока излучения, падающего на приемник.
При перемещении изображения цели вдоль разделительной линии растра изменения частоты модуляции потока излучения не происходит. Однако за счет кривизны линии раздела последняя совпадает с осью у только в центре поля зрения и, следовательно, при перемещении изображения цели вдоль оси д имеет место ошибка в определении координат, зависящая от диаметра диска Р~~~ра и размера поля зрения.
Избежать этой ошибки можно двумя путями: 1) использовать растр только в схеме следящей с"стемы; 2) применить анализатор со скрещивающимися осями. ~ первом случае любое отклонение изображения цели от центра поля зрения вызывает сигнал рассогласования, воздействующ"й на изображение цели так, что оно приводится в центр поля Ре"ия, где сигнал рассогласования равен нулю. Если необхо- димо, чтобы растр обеспечивал реакцию на изменение составляю.
щих угла рассогласования в двух взаимно перпендикулярны плоскостях, можно использовать две оптические системы со своим„ приемниками излучения, расположенные так, что центры их по. лей зрения смещены вдоль средней линии растра на 90" (рис. 133). В этом случае при смещении изображения цели риг 1ЗЗ. Рис1М1МОиа иис ООИОй зрении ИВ ЗМПЛИТУД1К)-ИЗСТОТИОМ РЯОТРЮ О ДБУ" МЯ ОИТИИООКИМП С1Н:ТРМЯМИ РИО.
134. РИОИОЛО>КОИ ИО ЯМИЛИТУДИО-~йй:ТОТВМХ ОВСТРОИ Ц СИОТОМО О ОДНИМ ООЪОИ- ТИВОМ по оси р возникает сигнал рассогласования в системе Х, а при смещении по оси х -- в сис~еме!1. Можно также применить одну оптическую систему и один приемник излучения, но два растра, располо- жеиных так, что их средние линии пересекают центр поля зрения под у~лом 90"'. Рисунок растра при этом становится сложным так как, когда изображение цели пересекается модулирующими полосами одного диска, второй диск в модуляции потока излуче. иия не должен участвовать либо число модулирующих полос в концентрических поясах обоих дисков должно быть различным чтобы по частоте тока в цепи приемника излучения можно было судить о наличии угла рассогласования в двух плоскостях. Прн , р реализации подобной системы приведен на рис.
134. Такие п.тсмь1 по сУществУ не Явллютсл системами с непРеРь1вной модУ- иццей. Их можно скорее отнести к системам смешанного типа. Рис, !36. Комбииироваииый1 фаиоиы11 и ампли- тудно-чистотиый рйстроиык зиилизйтоо: 1 — иси1~~~И~ ~и~~с ио~Сс~; 1! — «ИЮ~И~чий1с иС~~ОС~, и1~оихсиииис иосиф~~ исииссси ио сии1сйидй ~иисиу ззкОНТ В случае применения амплитудно-частотного анализатора со 135) цавится прямой и ошибка в определении координат, связанная с зависимостью сигнала рассогласования Б одной плоскОстц От перемещения 11зображения цели в другой плоскости, здесь отсутствует. Однако анализатор такого типа це дает сведе1гий об измепеции координат цели в двух плоскостях и его необходимо использовать совмесмц) с анализаторами других типов, например с анализатором, дающим фазовук1 модуляцию (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
