Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 31
Текст из файла (страница 31)
После сложении оба сигнала : поступают в общий усилитель промеягуточной частоты, в ко, тором осуществляется основное усиление. Разность гетеро,„динных частот Р выбирается достаточно малой. такой, чтобы з фазовые сдвиги в атом усилителе практически не влияли на ,' измеряемую разность Фаз принятых сигналов. Напряжение с выхода усилителя детектируется детектором биений, и из него выделяется сигнальное колебание и„с частотой Р. Оно поступает на систему ФАП, в ноторой выполняется основная Фильтрация. На эту систему поступает тэнзхе опор' ное и колебание частоты Г.
Формируемое на выходе смесителя П1 из колебаний гегеродииных частот / и / + Р. Равность фаз Ф сигнального и опорного колебаний несет информацию о направляющем косинусе КА. Ее измеряют либо ; цифровым фазометром после системы ФАП, либо семой атой системой, называемой в етом случае следшцям фазометром. Измерение производных угловых координат. В КИС обыч- но иэмеряютгл производные напрзвляюп(их косинусов С',- эссе е,; эссэ ег - — 3) — и ()з =, . ПРи необходимости от пРоивводиых З - Ыс Затем ь 161 6=(т)г юп ме С'э сов и)/з(па. ц Л,эс 1 Ь 1 4Г а ух а Л' (3.16) 162 С'1 и С'э можно перейти к угловым скоростям по азимуту и углу места по Формулам, полученным дифференцированием по времени соотношений (3.17): Ф = ((г, соз Р— Г) э з(п Рысев 6, Для определения производных Ь'г и ()э испоэьзувггся разнесенные на местности автеяны с взанмяо перпендикулярными базами, ориентнрованвые в пространстве так же, кэк при измерении направляющих косннусов (см.
Рис. 3.14). Рассмотрим гюмеревие производной одного из нептювляющих косинусов. Дифференцируя по времеви выражение (3.18), Таким образом, для опенки СГ необходимо измерять скорость изменения разности Фаэ сигналов, принятых разнесенными аптеками, т. е. определять равность доплеровскнх частот пРинимаемых сигналов буд. Отсчеты 1) в отлачие от отсчетов направляющих косинусов получаются однозначными независимо от раамеров базы 6.
3.4. Особенности аппаратно-программного построения совмещенных приемных трактов космических радиолиний Особенности построенкн таких систем рассмотрим на примере совмещенной космической радиосистемы, использующей ПШС [4). Приемная система в рассматриваемом случае решает задачи: ° вхождения в связь по несущей частоте и аадержке ПСП Ьвумериый поиск); ° синхрониазции и свертки ПСП; ° синхронизации и демодуляции колебания на несущей (промежуточной) частоте," ° синхронизации и демодуляции двоичных символов информации; ° намерения параметров сигналов.
Синхронизация и свертка ПСП достигается применением замкнутой системы фазовой сннхроииаации ПСП, называе' мой схемой слежения за задержкой. Свертка ПСП ааключается в умножении принимаемого ПШС на опорную ( местнуюь) ПСП, вырабатываемую ССЗ„и в последующей относительно узкополосной фильтрации (но сравнению с шириной спектра ПШС). В результате свертки получают сигнал, модулированный двоичными символами, но ве ПСП. Рассматриваемая юшаратно-программная приемная система (рис. 3.16) содержит три основные части: аналоговую, цифровую ашираткую, резлиаовавную с помощью средств жесткой логики, и цифровую программную (микроЗВМ).
В аналоговой части (ве покаэаняой на рис. 3.16) вьшолняготся усиление, предварительная фильтрация и преобразование частоты сигнала, в цифровой аппаратной — те алгоритмы или их фрагменты. которые требуют высокого быстродействия. В процессе обработки сигнала в цифровой аппаратной части происходит сжатне его спектра, что повволяет существенно снизить частоту поступления чисел в программную часть. В программной частя реализуются относительно медленяые алгоритмы обработки.
требующие. однако, более развитой ло- Ряс. 3.16 Првмер аппаратно-прсгрпэиной приемной системы гики и расширенных арифметических воэможностей. Уннверсальяый характер программной реализации алгоритмов позволяет совместить е мнкроЗВМ различные по характеру алгоритмы: поиска я обнаружения сигнала, выделения символов двоичной информации р", оценки частоты несущего колебания (радиальной скорости Й') и задержки ПСП (дальности В'), формирования управляющих сигналов систем слежении эа несущей (ССН) н эа задержкой г„сс„и э„ссз.
Отметим, что символы двоичной ню)юрмацни выделяются в микроЭВМ лишь прн относительно низкой символьной частоте; в противном случае синхронимщня и демодуляция символов выполняются в аппаратной, а не в программной части. В современных цифровых приемниках широко используют комплексные цифровые сигналы. В частности, в схеме рис. 3.16 иэ аппаратной в программную часть прнемянка пос. тупают две комплексных сигнала Я = у+ )Х н Я' = у" + )Х'. Первый иэ нях (Я) используется для реалнвацнн всех алгоритмов приемной системы, а второй (Я') — лишь для алгоритма ССЗ. Зтн сигналы образуются накопятельнымн сумматорами со сбросом Е1. Сумматоры Е( накапливают числа, поступающие яа их вход с высокой частотой дискретизации (например, г" = 40 МГц) в течение некоторого времени накопления Т„„„ (например, Т „= 1 мс), после чего накопленные числа Х, У.
Х', У' сбрасываю соя в буферные регистры (на рис. 3.16 не показаны), сумматоры Е1 мгновенно обнуляются я заново начинают накапливать входные числа. Все накопленные числа считываются из буферных регистров в микроЭВМ, где подвергаются дальнейшей обработке. Использование комплексных снгяалов облегчает реализацию оптимальных алгоритмов обработки. Тек как входной сигнал приемной системы аналоговый и действительный. то необходим переход от аналогового сигнала к цифровому и от действительного к комплексному, представляемому чаще всего квадратураыми компонентами комплексной огибающей входного сигнала. Переход от аналогового сигнала Пж(г) к циФровому Я,„осуществляется аналого-цифровым преобразователем (АЦП), а от цифрового действительного Я к комплексному Я = Я, + + )Я, — с помощью двух перемяожителей входного сигнала Я яа квадратурные опорные колебания соз Фз(г) н еш Фр(г).
Для наглядности этн гармонические опорные колебания записаны как аналоговые (так же как и кодовые опорные колебания П(г) н П'(1), рнс. 3.17), хотя на самом с деле в схеме рис. 3.16 все ати Ч опорные колебания цифровые. Рве. 3.17. Опорные сигналы и генерируются циФровыми устройствами: синтезатором несущей частоты (СНЧ) и генератором ПСП (ГПСП). Тактовая 'частота Усач дла последнего обРаэУетса синтеэатоРом тактовой частоты (СТЧ). Контур ССН замыкают через первую пару перемножнтелей на рис.
3.16 с помощью опорных сигналов соз Фз(Г). юп Фс(Сь Контур ССЗ аамыкзют через СТЧ, ГПСП и четверку перемножителей с помощью опорных сигналов П(г), П"(г). Перемножители с сумматорами на рнс. 3. 16 образуэтг цифровые корреляторы. Схема слезкения за несущей работает в одном ив двух режимов: когерентном (режнм ФАП) в некогерентном (режям частотной автоподстройкн ЧАП). Первый режим явэяется основным, второй — вспомогательным, нспольеуемым на короткое время на агапе вхождения в связь. Схема слежения эа задержкой также может работать в не- когерентном и в когерентном режимах — в режиме вхожде: ния в связь и в режиме слежения.
Как видно нз ряс. 3.16, различие между сигналами Я = У+ '+ )Х и Я' = У' + )Х' обусловлено различием используемых прн их формировании опорных колебаний П(Г) н П'(1), представ. ляющих собой ПСП н производную ПСП. реалиауемую в виде . конечной равности: П(1) = 0 5(П(1+ то/2) П(Г-т /2)). Здесь гс — длительность импульса (строба) в сигнале П'(э). Управляющие сигналы э„сш и з сон определяют отклонения тактовой частоты ПСП )м н частоты опорных колебаний юс от их номинальных (сРедннх) значений 1 жэ и ысе, соответствующих нулевому доплеровскому сдвигу." у ю = у, э+Ау„,этосе юс --гэоо+ 2хбу этссн. Здесь ЛУ н АУ вЂ” днскреты перестройки частоты соответствующих синтезаторов.
Для программной обрабсаки информации в мнкрсЭВМ используется специальное математическое обеспечение, основу которого составляют функциональные алгорнпэы, реализующие в процессе обработки отсчетов (Х, У) и (Х', Ъ") все функции приемной системы по вхождению в связь, слежению, выделению двоичных символов, намерениям текущих навигационных параметров. Приведем примеры типичных функциональных алгоритмов. Поясним алгоритм вхождення в связь, предназначенный для обнаружения сигнала и о~носительно грубого иэмарения его параметров: частоты несущей и задержки ПСП. Обе задачи (обнаружение н намерение) решаются одновременно с помощью нахождения пика функции неопределенности Яз(г", т) = Хз(г', т) + Уз(г', т). Эта функпия зависит от расстройки по частоте г и по задержке т опорных колебаний, формируемых синтезаторами, относительно частоты несущей и задержки ПСП на входе приемника (влияние начальной фазы несущей исключается благодаря суммированию Хз и Уз).
Ширина мансимального пика функции Яэ(Д г) равна приблизительно 1 |Т по частоте н т,„по задервше. Для обнаружения максимального пика необходимо обеспечить | ц ЦТ~, г ц т,. Для выполнения ягих условий прн последовательном поиске частоту и задержку опорных колебаний относительно медленно перестраивают во всем диапазоне их неопределенности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
