Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Чтобы предотвратить расширение спектра сигнала (8.6), при котором снижается точность измерения га, применяют изочаскаоелые антенны, след ДНА которых (/ и 4) на отражающей поверхности располагается вдоль нзочастотной линии (ИЧЛ), соответствующей га= 2У,Х 'сову = сольд т.е. у = сопзг (рис. 8.9) Рнс.
8.9. Расположение лучей нзочастотной антенны ДИС Однако такой метод требует постоянной ориентации оси симметрии лучей ДНА относительно вектора скорости Уо что возможно при поворотных антеннах и связано с определенными техническими трудностями. 172 Другим широко используемым методом уменьшения влияния слепых высот является вобуляция частоты модуляции с девиацией около 1Π— 20'4 от Р„и периодом в несколько герц. При изменении частоты модуляции одному и тому же значению Н„в разные моменты времени соответствуют отличные друг от друга а„„.
Последующее усреднение сигнала за период вобуляцин приводит к значительному сглаживанию зависимости Р„(Н„) = Р„.(га). Структурная схема ДИС ЧМ. В трехлучевом одноканальном ДИС ЧМ (рис.8.! О) частотно-модулированный сигнал с генератора ЧМГ коммутатором (К-1) поочередно подается на три входа передающей антенны А-1, соответствующие трем лучам ДИС. Модулирующее синусоидальное напряжение с модулятора (М). Устройство УВ предназначено для вобуляции модулирующей частоты с частотой коммутации антенн. Выходы приемной антенны А-2 коммутатором (К-2) подключаются поочередно к балансному смесителю (БС).
Устройство управления (УУ) синхронизирует работу всех коммутаторов ДИС. Рис. 8.10. Структурная схема трсхлучсвого одноканального ДИС ЧМ С помощью УПЧ из преобразованного сигнала выделяется полоса частот вблизи, например, частоты ЗР„(см. рис.8.б). В синхронном детекторе (СД), гетеродииирующий сигнал для которого формируется умножителем частоты (УЧ), выделяется сигнал 1Я, поступающий через полосовой усилитель (ПУ) на измеритель частоты (ИЧ). Значение 1га~ выдается на вычислительное устройство (ВУ).
8.3. Особенности измерении доплеровского сдвига частоты Особенности измерения средней частоты спектра доплеровского сигнала. Для выделения спектра доплеровского сигнала применяют близкие к оптимальным фильтры, полоса пропускания которых 17з несколько больше гзЕ;, (8.6). Изменение скорости ЛА (а следовательно, и средней частоты доплеровского спектра гм) в процессе полета требует перестройки фильтра либо включения фильтра с постоянной частотой настройки в схему следящей за Рм системы. Обычно отдают предпочтение следящей системе (следящий частотомер), так как АЧХ фильтра не меняется при изменении гм и уровень шума на входе частотного дискриминатора постоянен, что при близкой к согласованной фильтрации обеспечивает наивысшую точность измерения гя> При построении измерителей частоты учитывается, что информация о Р;р поступает с него в специализированный цифровой вычислитель. При этом достаточно преобразования сигнала в посяедовательность импульсов, частота повторения которых равна или однозначно связана с гм.
Поэтому измеритель частоты представляет собой по существу последовательное соединение узкополосного фильтра, функцию которого выполняет следящая за частотой Р;,„система, и преобразователя выделенного сигнала в последовательность импульсов. Определение знака доплеровского сдвига частоты. Для решения этой задачи служит следящий измеритель частоты (рис. 8.11,а), дискриминатор которого содержит квадратурный смеситель, фильтры и импульсный фазовый детектор (ИФД). На измеритель с УПЧ поступает сигнал Р««(г) = (7«ц ««соз(о>~, + «2д )г.
В квадратурном смесителе в качестве опорного используется сигнал управляемого генератора (УГ), частота Г„которого может меняться от г" — г,,„до Е', + Р'„„,. Особенностью квадратурного смесителя являет- ся изменение сдвига по фазе выходных сигналов на 180' при изменении знака доплеровской частоты. Опорные сигналы смесителей имеют вид лм = Ц«осок (га„,г+ 0,5к); им= (7«всозгяпг.
Напряжение на выходе верхнего (на схеме) смесителя (7„,соя[(дга+й„)1-0,5я[ при Ьы~-й,>0, («',„соя [(Ага + й,)г ь О, 5л) при Аоз + й, < О, 0 где Ав = ы„„— «л„«, в то время как напряжение на выходе нижнего смесителя и,= (7«,соз(Лез+ й,)~ не зависит от знака Аоз+ьз,.
Поэтому сравнение фаз и, и я, позволяет определить знак Р„„. После фильтров, полоса пропускания которых примерно равна Ьг"„, напряжения с частотой Ьге + й, подаются на импульсный фазовый детектор (ИФД), состоящий из амплитудных ограничителей, дифференцирующих цепей, схем И и дифференциального интегратора (ДИ). Как следует из рис. 8.1!,б, прн Лез + й, > 0 импульсный сигнал наблюдается только на выходе нижней схемы И, а прн «5га + й,< 0 — на выходе верхней (точки 8 и 7 соответственно). 174 Сигнал со схем И поступает на дифференциальный интегратор (ДИ), знак приращения напряжения на котором зависит от разности средних частот следования подаваемых на него импульсов.
Напряжение с интегратора изменяет частоту с>п до тех пор, пока не будет достигнуто равенство Ье> + е й = О. В этом (установившемся) режиме частота управляемого генератора равна е>п = с>, е й>г Для получения ~Г„~ служит нижний смеснтель, сигнал которого преоб аз ется в Рнс. 8.11. Структурная схема измерителя частоты ДИС (а) и сигналы в ее характерных последовательность им- точках (6) пульсов с частотой повторения ~Г,,с). Знак Ея> определяется схемой знака (СЗ), аналогичной рассмотренному выше дискриминатору следящего измерителя частоты, но сравнивающей частотыД„и/„'„Отличие заключается только в том, что полоса пропускання фильтров определяется Р;, ,„.
В схеме знака напряжение с ДИ подается на вычислительное устройство (ВУ). Как и в любом слепящем измерителе, процессу измерения гя> должен предшествовать режим поиска сигнала. В этом режиме часпл» о> плавно изменяется до тех пор, пока спектр доплеровского сигнала не попадет в полосу узкополосного фильтра (на рнс. 8, ! 1,а схема поиска не показана). Подобный измеритель частоты обеспечивает точность около 0,1 — 0,2 % от Е;,„при отношении мощностей сигнала и шума на входе около 0 дБ и относительной ширине спектра 0,2.
8.4. Основные источники погрешностей ДИС Из соотношений (8.4), обобщенная форма которых имеет Г = М„Гм следует, что погрешность определения скорости (8.8) складывается из двух независимых составляющих: о„, обусловленной непостоянством масштабного коэффициента, и ов вызванной влиянием раз- 175 личных факторов на точность измерения частоты. С учетом перечисленных причин точность самолетных ДИС в эксплуатационных условиях (2с) составляет по скорости 0,2558 от 17„а по углу сноса — 15 угл. мин.
Рассмотрим указанные составляющие погрешности ДИС и факторы, ограничивающие минимальные нх значения. Непостоянство масштабного коэффициента. Основными причинами, влияющими на степень постоянства М„являются нестабильность несущей частоты передатчика ДИС и изменение углов, от которых зависит связь 1'с измеряемой частотой сигнала. Если добиться М„= сопзг, то (8.8) принимает вид о,. = М,аы откуда следует, что для повышения точности значение масштабного коэффициента должно быть ло возможности меньшим. Для этого в ДИС обычно используют Х = 2 см и стремятся уменьшить установочный угол В,. Однако уменьшение В,, как сказано выше, приводит к снижению мощности отраженного сигнала.
Нестабильность нес ей частоты. Изменения температуры и питающих напряжений, а также старение элементов ГРЧ и смена генераторных приборов приводят к уходам несущей частоты передатчика ДИС от номинального значения, а следовательно, к изменению длины волны Х н масштабного коэффициента, а также к появлению составляющей ок погрешности ДИС.
Для уменьшения влияния вариаций Х на точность ДИС применяют так называемые частотно-неэависииые волноводнощеле-вые антенны, в которых достигается постоянство отношения Усову„, а следовательно, и М„= сопзг. Угловые колебания ЛА. Углы крена 7 и тангажа в, возникающие при некоторых режимах полета ЛА, приводят к повороту связанной с ЛА системы координат, в которой измеряется скорость относительно горизонтальной системы КОТ (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
