Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Синхронизация по времени запаздывания производится с помощью системы АПВ, а по фазе — системы ФАПЧ. Слежение осуществляется в условиях, когда несущая частота в спектре сигнала отсутствует, так как код ХС(г) имеет практически одинаковое число символов со знаками «+» и « — » на периоде Т„. Если синхронизация по Фазе не может быть реализована (режим поиска, работа в условиях сильных помех и др.), то применяют синхронизацию по частоте (АПЧ). В этом случае системы синхронизации по несущей и АП В работают в некогерентном режиме, что приводит к увеличению ошибки слежения, но позволяет сохранить состояние захвата в цепи слежения за несущей. Система слежения за несущей и АП В связаны, так как для работы системы АПВ используется оценка фазы (частоты), а для работы ФАПЧ (АПЧ) — оценка задержки огибающей (кода).
Рассмотрим когерентную систему синхронизации. Структурная схема когерентной АП В и ФАПЧ представлена на рис. ! !.10 (индекс 1, показывающий номер ИСЗ, опущен). С выхода УПЧ приемника сигнал Х6(г)0(г)з(п2ф;.г поступает на фазовый дискриминатор, куда с другой стороны подается опорное напряжение Хб(г)сов(2яг,'г — и). Фаза несущей частоты элементарных радиоимпульсов опорного напряжения отличается от фазы импульсов сигнала на д.
Близость времен запаздывания сигнала и опорного напряжения поддерживается системой АПВ. Фазовый дискриминатор имеет два канала, отличающиеся лишь тем, что их опорные напряжения сдвинуты по фазе на я/2, т.е. находятся в квадратуре. Каждый из каналов 483 представляет собой умножитель сигнала на опорное напряжение. Вырабатываемые ими напряжения фильтруются в ФНЧ, в результате чего образуются квадратурные составляющие (( и Ц) сигнала рассогласования по фазе. В связи с тем, что исходный дальномерный сигнал Хб(г)2)(г)з(п2ггДг манипулирован по фазе сообгцением 2)(г), составляющие сигнала ошибки г' и Д изменяют свой знак в такт с информационными символами сообщения 0(г). Для устранения этого влияния используется операция умножения Уо, в результате чего сигнал ошибки освобождается от модуляции символами сообщения.
Проанализируем подробнее правило формирования сигнала ошибки. Не нарушая общности рассуждений, сигнал и квадратурные опорные напряжения на входе умножителей ! и 2 схемы (см. рис. 11.10) можно считать гармоническими: (2 яп2яу;г; (г яп(2яу;г — гр); бг сов(2я(;! — гр). Тогда на выходах умножителей получим: У яп 2яг;г(г' яп(2яДг — гр) = =0,5(г У ]сов р-сов(4яу;г- р)]; (г яп 2пД,Я сов(2яу;г — гр) = = 0,5(г' 0 (япгр — яп(4зКг-гр)].
(11.9) На выходах ФНЧ ! =0,5(.г сГ созгр; О=0,5(2 (г' япгр. Сигнал ошибки е, =10=0,25Ю 13~ созгряпгр= = 0,125(г~,(г~~ яп 2гр, (11. 10) 484 Зависимость в, = Ч'(цг), называемая характеристикой фазового дискриминатора, приведена на рис. 11.! 1. Апертура фазового дискриминатора равна я. При изменении фазы входного сигнала на 180 сигнал ошибки сохраняет значение и знак, поэтому фазовая манипуляция сигнала символами сообщения гг(г) не влияет на работу схемы ФАПЧ.
С выхода фазового дискриминатора (см. рис. ! 1.10) сигнал ошибки поступает на петлевой фильтр, содержащий одно или несколько интегрирующих звеньев и корректирующие цепи. Тип фильтра определяет порядок астатизма системы ФАПЧ. Имея в виду, что следующим звеном системы является генератор, управляемый напряжением (ГУН), который, в свою очередь, является интегрирующим звеном в системе ФАПЧ, число интеграторов в петлевом фильтре обычно не превышает двух. Наличие трех интеграторов в системе ФАПЧ обеспечивает нулевые динамические погрешно- АПВ Рис.
! !. 10. Структурная схема когерентной АП В и ФАПЧ сти по положению, скорости и ускорению. В установившемся режиме синфазная составляющая (/) сигнала ошибки изменяет знак в такт с символами 0(г). После устранения амплитудной модуляции в блоке а!яп! она поступает на дешифратор сообщения, а также используется в схеме АПВ для снятия модуляции сигнала ошибки У, информационным сообщением. Система АПВ, представленная на рис. 11.10, содержит временной дискриминатор, на который в качестве селектирующих последовательностей подаются опорные напряжения, сдвинутые во времени копии кода Голда Хб(г-л/2) и Хб(г+л/2).
Сдвиг ь влияет на форму дискриминационной характеристики и погрешность измерения времени запаздывания. Обычно сдвиг Л ~ Те = 1 мкс. Сигнал ошибки на выходе временнбго дискриминатора, а следовательно, и на выходе ФНЧ промодулирован знаковой функцией сообщения 0(г). Для снятия знаковой модуляции используется умножитель, на второй вход которого поступает оценка 0(г), снимаемая с блока а!ап 7. Сигнал ошибки У,„подается на петлевой фильтр, содержащий, как и в системе ФАПЧ, интегрирующие и корректирующие звенья.
Порядок астатизма системы АПВ обычно ниже, чем системы ФАПЧ, поскольку здесь динамика 485 Рис. 11.! 1. Характеристика фазового дискриминатора может быть учтена пересчетом допплеровского сдвига частоты из системы ФАПЧ. Генератор кода ХО(г) построен на двух регистрах сдвига с обратными связями.
Проанализированная система синхронизации представляет собой канал слежения за сигналом одного ИСЗ. Рабочее созвездие содержит несколько ИСЗ, поэтому для решения навигационной задачи необходимо иметь многоканальную аппаратуру слежения либо применять последовательный режим работы, когда определение РН П производится поочередно по каждому ИСЗ рабочею созвездия. Система автоматической подстройки частоты. Рассмотренная ранее схема когерентного слежения за несущей частотой и задержкой сигнала обеспечивает вхождение в синхронизм, если начальное расхождение несущих частот сигнала и опорного образца не превышает полосы захвата ф; системы ФАПЧ. Обычно после режима поиска априорная неопределенность по несущей частоте составляет около ~500 Гц, что превышает полосу захвата ФАПЧ (гц",= 50 Гц).
Уменьшение интервала неопределенности по несущей частоте до полосы захвата ФАПЧ производится с помощью системы АПЧ. Упрощенная структурная схема системы АПЧ приведена на рис. 11.!2. Обведенные пунктирной линией блоки выполняют те же функции, что и одноименные блоки в схеме рис. 11.10. Квадратурные составляющие („и О~ образуются так же, как и в схеме рис. !!.!О (индекс lс указывает на принадлежность 1, и О» к интервалу времени с порядковым номером !г).
Отличие состоит лишь в том, что в установившемся режиме в системе ФАПЧ сигнал и опорные образцы отличаются фазой несущих колебаний, в то время как в системе АПЧ вЂ” еще и по частоте (нвличие допплеровского сдвига частоты Р; в квадратурных опорных колебаниях). Сигнал ошибки в системе АПЧ образуется по правилу (1 !.1 1) = Т„,о„— 7„0е, где квадратурные составляющие 4,и Ц,, запаздывают относительно („и Ц, на время Т. Не останавливаясь на вопросах технической реализации правила (!!.! 1), рассмотрим его физический смысл. Прежде всего, докажем, что сигнал ошибки (см. формулу (1!.11)) пропорционален дон плеровскому сдвигу частоты Р;. Не нарушая общности рассуждений, сигнал и квадратурные опорные напряжения на входе 486 умножителей 1 и 2 схемы рис.
11.12 можно принять гармоническими: (Г,а!п2хТг; (! а(п2я(Т, + Е,)г; О„соа2я(г",, + Р,')г. Тогда на выходе этих умножителей; (у .яп2т~г(1 а!п2я(/;+Г„)г= = 0,5(l Сl [сох(+2яЕ'„г) — сох 2я(2Т, + Г )г); (У яп 2т~Я соа 2х(Г'; + Та)г = = 0„5(у .(г,[яп(+2яР;г)ч-яп2я(2Г, + Г„)г). (11.12) Полагая, что функции ФНЧ выполняют интеграторы со временем интегрирования Т» 1/Т, и сбросом в момент времени, соответствующим окончанию к-го интервала интегрирования, получаем: т А („=0,5(у (у Г„соа(~2яР,г)йг = а)п(+2яЕ,Т); +2яЕ, Д„= 0,5Ю Ю ) а(п(+2яР„г)д( = о [сох(+2кГ,Т) — 1), А +2яР,' (11.13) где А = 0,5 Е.г,. (Г„„,.
Рис. 1!.!2. Упрощенная структурная схема системы АПЧ Для запаздывающих выборок: гт 1», — — А ] сов(+2лГ,г)М = т +2лр ( яп(+4лГ,Т) — яп (+2лГ„Т)]; гт Д» ~ — — А ) Бш(+2лГ»г)»!г т (11.! 4) А — ~сов (+4лГ»Т) — сов(+2лГ Т)]. +2лГ, Сигнал ошибки в соответствии с выражениями (11.1!), (11.13), (! 1.14) равен х~~соа(+2лГ„Т) — 1]~яп(+4лГ,Т) — яп(+2лр Т)])+ ~ 2 К,~ х(з! и (+2лГ»Т) сов (~4л Г„Т) — яп (+2лГТ) сов (+2л Г Т)1 = | яп (+лГ„Т)) = Е' а!п(+2лГ Т)~ +лГ Т (! 1.15) 488 Зависимость е„„! Е'= Р(2лГ,), называемая характеристикой часгнотного дискриминатора, представлена на рис. 11.13.
Апертура данного частотного дискриминатора равна 2л/ Т. Увеличение апертуры возможно за счет уменьшения времени интегрирования в ФНЧ и соответствующего снижения времени запаздывания Тмежду соседними выборками 1„(Ц„) и 1,,(О„,), что связано с энергетическими потерями, т.е. увеличением флуктуационной составляющей в сигнале ошибки е, . При Т= Т„= Л/Т, = 1 000 1 мкс = 10 с полная апертура составляет 10' Гц, что определяет требования к точности начальной установки частоты ГУН +500 Гц. Начальная установка частоты ГУН производится в соответствии с решением, вырабатываемым устройством поиска.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
