Диссертация (1136166), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Пересчет Δf в Δf-3 для случаякритической связи между контурами и двухкаскадной структуре ФПЧ выполняется поформуле Δf-3 = 0,802Δf. Для частоты свыше 1 ГГц в качестве тестового сигналаиспользуется импульсно-модулированная несущая с частотой настройки приемника.Допустимая погрешность выполнения амплитудного соотношения составляет± 1,5 дБ (от –16 до +19%).Вторым проверяемым критерием являются отношения показаний ИП КД и ИП СКЗпри фиксированной частоте повторения импульсов. Их номинальные значения для полосчастот A — D приведены в таблице 2.16.
Наконец, для ИП СКЗ снимают такжеимпульсную характеристику [47]. Его отклик на повторяющиеся импульсы должен бытьтаким, чтобы при постоянных показаниях амплитуда импульсов на входе ИП была133обратно пропорциональна квадратному корню из значения частоты. Импульснаяхарактеристика ИП СКЗ задается таблицей 2.17.Таблица 2.15. Данные для проверки амплитудного соотношения для ИП СКЗПараметрf , кГцf 3 , кГцФормула для расчета SЭ вмкВс ( f 3 - в Гц)SЭ, мкВ∙сF, ГцA0,20,160Полоса частот ИПBC, D91207,21896,240E952,381763,809278 f 321,9825139 f 31,63610044 f 30,05031000139 f 30,4481100Таблица 2.16.
Отношения показаний ИП КД и ИП СКЗ для полос частот A — DПолоса частот ИПABC, DЧастота повторенияимпульсов, Гц25100100Отношение показаний ИПКД и ИП СКЗ, дБ4,214,320,1Таблица 2.17. Импульсная характеристика ИП СКЗЧастота повторенияимпульсов, Гц100 00010 0001 00010025201021* Опорные значенияОтносительное значение показаний, дБ, для диапазонаABC, DE———-20 ± 2,0——-20 ± 2,0-10 ± 1,0—-10 ± 1,0-10 ± 1,00*-6 ± 0,60*0*+10 ± 1,00*+6 ± 0,6+6 ± 0,6—+1 ± 0,7+7 ± 0,7+7 ± 0,7—+4 ± 1,0+10 ± 1,0+10 ± 2,0—+11 ± 1,7+17 ± 1,7——+14 ± 2,0+20 ± 2,0——Кроме того, для ИП с детекторами разных типов задают предельно допустимуюпогрешность измерения синусоидальных напряжений. Для ИП с пиковым детектором,детектором средних и среднеквадратичных значений она должна составлять не более± 2 дБ для диапазонов А — D и не более ± 2,5 дБ для диапазона E.Выбор параметров моделей ИП и их структуры.
Для реальных устройствпараметры обычновыбираются на основе требованийк функциональностиивозможностей потенциальной реализуемости на текущем этапе развития техники итехнологии [108]. В случае использования моделей границы возможных значенийпараметров существенно расширяются. Основным ограничением для моделей ИПявляется соответствие требованиям стандартов.134Отдельные из характеристик ИП были обоснованы в разделе 2.3. В частности,приводилась таблица промежуточных частот для ИП, которые приняты следующими:— для полосы A — 5 кГц;— для полосы C, D — 1 МГц;— для полосы B — 100 кГц;— для полосы Е — 10 МГц.Для ИП ПД рассчитанные значения сопротивлений заряда RC и разряда RDприведены в таблице 2.18.
Номинал емкости детектора принят равным 1 мкФ.Таблица 2.18. Номиналы сопротивлений в схеме детектора при калибровке модели ИП ПДЗначение RC, Ом50,250,0250,0025Полоса частот ИПABC, DEДляИПСЗосновнымипараметрами,Значение RD, Ом1071,2∙1061,8∙1061,4∙106требующимивыбора,являютсясопротивления RC и RD, а также номинал сопротивления в цепи усреднения R1.
Значения,использованные при проведении моделирования, были рассчитаны для указанных вышепромежуточных частот в соответствии с рекомендациями раздела 2.2, и приведены втаблице 2.19. Значение емкости в усредняющей цепи принято равным 1 мкФ.Таблица 2.19. Рассчитанные значения сопротивленийв схеме детектора средних и среднеквадратичных значенийПолоса частот ИПABC, DEЗначение RC, Ом50,250,0250,0025Значение RD, Ом10004030,3Значение R1, Ом100 0004 0003 000300Для ИП СКЗ также необходимо выбрать параметры детектора среднеквадратичныхзначений. Принцип функционирования его модели состоит в том, что выделенный сигналогибающей на промежуточной частоте возводится в квадрат, затем находится среднеезначение последнего при помощи цепи усреднения и из него извлекается квадратныйкорень.
С точки зрения функциональности детектора среднеквадратичного значенияможно использовать те же параметры, что и для ИП СЗ (таблица 2.19).При выполнении калибровки полные модели использовались только для диапазонаА,длядругихдиапазоновиспользовалисьупрощенныемодели.Примерыихформализованного описания приведены в приложении 1.Результаты калибровки моделей ИП ПД, ИП СЗ, ИП СКЗ приводятся ниже.Калибровка модели ИП ПД. При выполнении калибровки модели ИП ПД вотдельных случаях номинал сопротивления RD уменьшался до значений, не снижающихкачество выделения максимальных значений в детекторной цепи в целях ускорения135выхода на установившееся значение. Результаты проверки точности измеренийимпульсных напряжений сведены в таблицу 2.20. Из них следует, что погрешностьвыполнения калибровочного соотношения не превосходит -8 %, что соответствуеттребованиям стандартов.
Для диапазона частот E в соответствии с представлением обупрощенных моделях в качестве входного сигнала использовалась последовательностьнемодулированных прямоугольных импульсовс указаннойплощадью.моделиВкачествепоказанийИПповыше электрическойрассматривалисьзначенияустановившегося выходного напряжения.Таблица 2.20. Результаты выполнения абсолютной калибровки модели ИП ПДПолосачастот ИПABC, DEПоказания ИП ПД по модели, мВдля синусоидальногодля последовательностисигналаимпульсов2,8283,0502,8282,9902,8302,9782,8302,995Погрешность,%-7,85-5,73-5,23-5,83Приведенные значения справедливы для всех частот повторения импульсов, прикоторых отклики на выходе ФПЧ не перекрываются во времени.Несмотря на то, что стандарты [46, 47] не задают погрешность соотношенияпоказаний ИП ПД и ИП КД, её целесообразно ограничить некоторыми обоснованнымизначениями.
Погрешность абсолютной калибровки ИП ПД и измерения импульсныхнапряжений для ИП ПД составляет ± 1,5 дБ (от –16 до +19%). На основе этих значенийможно показать, что погрешность рассматриваемого соотношения должна составлятьот -29 до +40%, или 2,2 дБ. При проведении виртуальной калибровки по данномукритерию были получены следующие результаты (таблица 2.21).Таблица 2.21. Значения соотношения показаний ИП ПД и ИП КДпо результатам моделирования и их погрешностиПараметрСоотношение показаний, дБПогрешность, %A7,8+22Полоса частот ИПB6,1-5,6C, D11,9-1,1Из таблицы следует, что погрешности находятся в интервале допустимыхзначений. Для всех частот повторения импульсов и всех полос частот модели ИП ПДобеспечивают качественное выделение и удержание пикового значения огибающейсигнала на выходе ФПЧ.Калибровка модели ИП СЗ.
Проверка выполнения амплитудного соотношения даларезультаты, отраженные в таблице 2.22. Допустимая погрешность на амплитудное136соотношение составляет от -9 до +33 %; таким образом, модель укладывается вустановленный допуск.Таблица 2.22. Результаты проверки амплитудного соотношения для модели ИП СЗПоказания ИП СЗ по модели, мВдля последовательностидля синусоидальногосигналаимпульсов2,5672,9002,5233,1002,4503,1002,4473,037Полосачастот ИПABC, DEПогрешность,%11,518,621,019,4Проверка выполнения соотношения показаний ИП СЗ и ИП КД при одинаковойполосе пропускания ФПЧ выполнялась для полос рабочих частот A — D.
Её результатприведен в таблице 2.23. Моделирование проводилось для значений электрическойплощади импульсов, использовавшейся при проверке амплитудного соотношения. Приопределении показаний по модели проводилось усреднение значений, соответствующеефункциональности ИИП, установленного после детектора. С учетом допустимойпогрешности, равной ±1 дБ (от -11 до +12%), модель ИП СЗ удовлетворяет [46, 47].При проверке соответствия импульсных характеристик требованиям [46, 47]целесообразно вместо амплитуды использовать электрическую площадь импульсов,поскольку короткие импульсы с одинаковой площадью инициируют в модели ФПЧодинаковые переходные процессы [76].
Импульсная характеристика для ИП СЗ снимаетсяв интервале частот следования импульсов, при которых, с одной стороны, не происходитперегрузки ИП, а с другой — переходные процессы на выходе фильтра ПЧ неперекрываются во времени.Таблица 2.23. Соотношения показаний ИП СЗ и ИП КДпо результатам моделирования их погрешности относительно номиналовПолоса частот ИПABC, DОтношение показаний, дБ, при частоте повторения, Гц /Погрешность, %251005001000500011,6/-8,8—————32,5/-5,522,3/-6,716,9/-5,6————37,6/-5,626,2/-1,2Верхняя частота следования импульсов ограничена значением f 3 /2 (значенияf 3 приведены выше в таблице 2.15 для всех полос частот).
Несмотря на то, что длямоделей ИП понятие перегрузки не имеет физического смысла, целесообразновоспользоваться рекомендациями стандарта [47], с учетом которых интервалы снятияимпульсных характеристик задаются таблицей 2.24.137Таблица 2.24. Интервалы частот повторения коротких импульсов при снятииимпульсных характеристик для ИП СЗ и результаты моделированияПолоса частот ИПИнтервал частот,кГцСреднее показаниеИП СЗ, мВПогрешность, дБABC, DE0,025…0,0800,5…3,65…48,1250…381,90,518511,29110,081081,2-0,025…+0,025 -0,183…+0,061 -0,266…+0,057 -0,156…+0,123а)в)б)г)Рис.
2.41. Импульсные характеристики моделей ИП СЗ:а) для полосы А; б) для полосы B; в) для полос C, D; г) для полосы EПри построении импульсных характеристик использовалась методика, состоящая вмоделировании ИП СЗ при строго обратно пропорциональном соотношении междуэлектрической площадью импульсов и частотой их повторения. Для таких соотношенийдокументировались значения показаний ИП СЗ по модели, которые затем усреднялись;погрешность установленного значения электрической площади рассчитывалась посоотношению текущего и усредненного показаний по модели ИП СЗ. Значениеэлектрической площади для нижней частоты повторения импульсов для каждого из138диапазонов было выбрано равным 20 дБмкВс.
Средние значения показаний ИП СЗ помодели приведены в таблице 2.24.На рис. 2.41 приведены импульсные характеристики ИП СЗ для всех диапазоновчастот. Крупным пунктиром отмечены границы допустимого отклонения (-1…+3 дБ),мелким – показаны номинальные импульсные характеристики. Характерная формаграфиков, а также практическое совпадение номинальных и рассчитанных импульсныххарактеристик говорят о достаточно точном соответствии модели проверяемомукритерию.Последнее калибровочное условие состоит в фиксированном соотношениипоказанийИП СЗ для случаеввоздействия немодулированного иимпульсно-модулированного синусоидальных сигналов с частотой, равной промежуточной.Параметры модулирующих импульсов соответствовали таблице 2.14. Схемы замещенияИП СЗ дополнялись моделью ИИП с соответствующими характеристиками.Согласно результатам моделирования, для диапазонов А, B, C и D, E отношениепоказаний ИП СЗ составило соответственно -9,45, -9,00, -9,05 и -9,00 дБ,что приноминальном значении -9 дБ, очевидно, соответствует допуску ±1 дБ.Из проведенных исследований следует, что при большом соотношении периода идлительности сигналов на входе ИП СЗ следует рекомендовать использование моделиИИП с соответствующей частотному диапазону постоянной времени; в других случаяхможно использовать усреднение показаний по модели математическими методами либо сприменением схем, предложенных в разделе 2.4.Калибровка ИП СКЗ, как отмечалось выше, также состоит в проверке моделей понескольким критериям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
