Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 145
Текст из файла (страница 145)
Большинство телеметрических систем может использо- 19.71 исполЬзованив тзлвмвтйии пги пйовктигованни 739 вать одни и те же датчики и регистрирующие устройства; наибольшая разница существует в способах многоканальной передачи, модуляции, демодуляции и разделения данных. В различных комбинациях применяются амплитудная и частотная модуляции, модуляция по положению и ширине импульсов, механическая и электронная коммутация; эти комбинации обеспечивают все типы снарядов необходимыми телеметрическими системами.
В интересах экономии и координации использования рода войск США совместно рааработали стандарты на телеметрнческие системы, которые внесли ясность в положение вещей, одновременно не закрывая пути для дальнейших исследований и усовершенствований в этой области. Прежде всего было стандартизовано не само оборудование, а лишь некоторые из его характеристик.
В результате этого были приняты следующие три класса систем, в которых пропускная способность МУ определяется как произведение числа каналов на максимальную ширину передаваемого спектра на один канал: а) малая, простая, с малой пропускной способностью система телеизмерений, имеющая немного каналов с ограниченной шириной спектра; б) телеметрическая система средней пропускной способности, имеющая среднее количество каналов с широким диапазоном передаваемых спектров; в).большая телеметрическая система с высокой пропускной способностью и большим количеством каналов, со сравнительно большой шириной передаваемого спектра. Первая из этих систем была определена как система с временным разделением (т. е.
измерения происходят и передаются во Времени последовательно), использующая модуляцию по ширине импульсов — частотную модуляцию, обычно сокращенно обозначаемую ШИМ-ЧМ. В качестве средней телеметрической системы используется система с частотным разделением (измерения производятся непрерывно и используются для модуляции поднесущих) и с частотной модуляцией, сокращенно обозначаемая ЧМ-ЧМ. Вследствие имеющегося соотношения между полосой пропускания и пропускной способностью было вообще принято, что для большой телеметрической системы применяются временнбе разделеНие и модуляция по положению (фазе) импульсов †амплитудн модуляция (сокращенно ФИМ-АМ). Более детальные характеристики до настоящего времени не были стандартизованы, за исключением указания полосы радио- частот, на которой система должна работать.
Благодаря общим усилиям стандартизация в телеметрии была одобрена всеми работающими в этой области. Малая телеметрическая система. В системе, использующей ШИМ-ЧМ, предусматривается последовательное подключение каналов; поэтому ее следует рассматривать как систему с временнйм 140 модвлиаовлнив, вычислитвльныв млшины и твлвмвтгия 1гл. 19 разделением.
Вследствие узкой полосы пропускания и широких импульсов, применяемых в существующих системах, они имеют сравнительно малую пропускную способность. Однако такие системы оказываются простыми и имеют малые габариты. Находящиеся в эксплуатации системы ШИМ.ЧМ имеют входы постоянного тока от 1 до 5 вольт, причем входное напряжение варьирует ширину импульсов. Таким образом, если И есть число каналов (т. е. число величин, подлежащих телеизмерению), то вырабатывается серия из И импульсов переменной ширины, как показано на рис. 19.24. Эта серия импульсов используется для того, чтобы сдвигать частоту несущей на некоторую фиксированную величину.
Синхронизация Ияранаяа / я а а -- — ------. И Инчер0ая для еанхра- наеаааа ахаенае наааяаеее- йе ре г,е нае Ф Рнс. 19.24. Типовая серия импульсов при использовании ШИМ. достигается тем, что между сериями импульсов существует промежуток, в котором импульсы отсутствуют; длина этого промежутка равна удвоенному или утроенному интервалу между импульсами.
Из рис. 19.24 мы видим, что каждый канал (импульс) занимает некоторый временнбй интервал 1 и все они собраны в серию, занимающую интервал Т. Так как Т пропорционально числу каналов, то частота возможных измерений в каждом канале обратно пропорциональна числу каналов. Следовательно, тот, кто использует такую систему, должен идти на компромисс между числом желательных ему каналов и частотным спектром или максимальной скоростью изменения измеряемой величины. Обычно считают, что для воспро- изведениЯ синУсоиды «на глаз» с ошибкой поРЯдка ба~о необходимо 5 — 6 точек на период; применяя высококачественные фильтры нижних частот, можно сделать то же самое, имея примерно 2,5 точки на 1 период. Поэтому Т( —, где у есть требуемая ширина спектра. 2,5У ' 1 Обратно, выражение ~~( —.
определяет максимум для случая, когда Т= 1, т. е. когда имеется только один канал. Стандарты для телеметрических систем указывают, что минимальная ширина импульса для систем ШИМ-ЧМ должна быть 90 + 30 микро- 19.7) использовлнив твлвмвтвии пви пговктитовлнии 741 секунд, а максимальная 660.+.50 микросекунд. Поэтому интервал 1 должен быть порядка 800 — 1000 микросекунд. На этом основании произведение й77 числа каналов иа максимальную ширину передаваемого спектра имеет порядок 500. Полоса радиочастот принята от 216 до 200 мгги с девиацией частоты от 50 до 125 кгц. Для отсутствия интерференции требуется полоса от 225 до 230 мггц. ж~гллюгтлз Рис.
19.25. Упрощенная блок-схема телеметрической системы с ШИМ-ЧМ. Блок-схема типичной телеметрической системы с ШИМ-ЧМ в упрощенной форме показана на рис. 19.25. Телеметрические системы с модуляцией ширины импульсов — фазовой модуляцией (сокращенно ШИМ-фМ) в принципе не отличаются от только что описанных. Средняя телеметрическая система. Телеметрические системы с частотной модуляцией — частотной модуляцией (сокращенно ЧМ-ЧМ) являются системами с частотным разделением, так 742 модвливовлнив, вычислитвльныв машины и тзлвмвтвия 1гл. 19 как спектр несущей, модулированной по частоте, разделяется на несколько поднесущих, каждая из которых в свою очередь модулируется по частоте единственной измеряемой величиной.
На рис. 19.26 представлена упрощенная блок-схема телеметрической системы ЧМ-ЧМ. Так как генераторы поднесущих частот сами могут быть модулированы по частоте при помощи изменения напряжения, индуктивности, сопротивления и емкости, в этой системе легко использовать любые датчики. Стандартизованные центральные частоты (гз), девиация частоты (Ьгз) и типовая ширина спектра поднесущих (У,„) приведены в таблице 19.2. Приведенная в ней ширина спектра относится к тому Рис. 1926. Упрощенная блок-схема телеметрической системы с ЧМ-ЧМ. случаю, когда минимальное значение индекса модуляции (индекс модуляции есть отношение девиации частоты к максимальной частоте измеряемой величины) равно пяти; это обеспечивает высокое значение отношения сигнал — шум и высокое качество. Можно получить большие аначения максимальной ширины спектра, если уменьшить девиацию частоты и удовлетвоРиться меньшим значением индекса модуляции.
Например. если допустимо снизить индекс модуляции до 0,5 — 1,0, то можно получить ширину спектра, равную девиации частоты Ьг"з, но с соответствующим уменьшением отношения сигнал — шум н точности. Таким образом, потребитель телеметрической системы имеет выбор: или высокое качество (малые искажения и хорошая точность), или большая ширина передаваемого спектра; окончательное решение должно появиться в Результате компромисса между этими двумя крайностями.
19.7) использовании твлинитвии пан пвонктнвованнн 743 Таблица 19.2 Стандартизованные пояосы поднесвщнх для телеметрнческнх систем ЧМ-г(М Рекомендуемая ширина спектра (кгц) Девиация частоты граница (о ) о о (кгц) Верхняя граница полосы (кгц) ((ентральиая частота 3о (кгц) Максимальная ширина спектра (кгц) т) Отметим, что две соседние широкие полосы ие могут применяться одновременно.
Полосы от А до Е можно применять только в том случае, если пропущены перечисленные ниже полосы: Пропускаемые полосы Используемые широкие полосы 14 и 15 14, 15 и 16 15, 16 и 17 16, 17 и 18 17 и 18 А В С 1) Е 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Аг) В С В Е 400 560 730 960 1 300 1 700 2 300 3 000 3 900 5 400 7 350 10 500 14 500 22 000 30 000 40 000 52 500 70 000 22 000 30 000 40 000 52 500 70 000 ~ 7,5 ~ 7,5 ~ 7,5 + 7,5 :и 7,5 ~- 7,5 ~ 7,5 ~ 7,5 ~ 7,5 ~ 7,5 ~ 7,5 ~ 7,5 ~ 7,5 :и 7,5 +. 7,5 ~ 7,5 + 7,5 ~ 7,5 ~ 15 2: 15 ~!5 ~ 15 +. 15 370 518 675 888 1 202 1 572 2 127 2 775 3 607 4 995 6 799 9 712 134!2 20 350 27 750 37 000 48 560 64 750 18 700 25 500 34 000 44 620 59 500 430 602 785 1 032 1 398 1 828 2 473 3 225 4 193 5 805 7 901 11 288 15 588 23 650 32 250 43 000 56 440 75 250 25 300 34 500 46 000 60 380 80 500 6 8 11 14 20 25 35 45 60 80 110 160 220 330 450 600 790 1 050 660 900 1 200 1 600 2 100 30 42 55 72 98 128 173 225 293 405 551 788 1 088 1 650 2 250 3 000 3 940 5 250 3 300 4 500 6; 000 7 880 1О 500 744 модилиговлнив, вычислитильныв машины и твлвмитгия [гл.
19 Однако возможно использовать иеодинаковые девиации частоты в разных полосах подиесущих и получить большое разносбрааие комбинаций качества и ширины передаваемого спектра. Главная цель фиксирования ширины передаваемого спектра для разных диапазонов в таблице 19.2 состоит в том, чтобы показать важность выбора регистрирующих приборов, обладающих частотной характеристикой, совместимой с минимальным используемым в телеметрической системе значением индекса модуляции. Типовые приемные телеметри:еские стаиции могут принимать и демодулировать одновременно до 12 — 14 поднесущих частот, указаниых в таблице 19.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
