Бакулев (560825), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Напряжение Уса поступает на экстраполятор (Э), состоящий обычно из определенного числа интеграторов и вырабатывающий управляющее синтезатором напряжение. В качестве синтезатора используется управляемый фазовращатель со шкалой, проградуированной в значениях дальности. 232 Принцип действия цифрового измерителя фазы (фазового РД)., Измерение разности фаз в этом случае основано на преобразовании фазового сдвига фа во временной интервал гв и заполнении этого интервала счетными импульсами. В простейшей схеме цифрового измерителя фазы еа (рис. 10.3) опорный сигнал от генератора масштабной частоты и сигнал с выхода приемника (Прм) поступают на формирователи опорных (ФОИ) и сигнальных (ФСИ) импульсов соответственно.
Опорный импульс (ОИ) открывает электронный ключ (ЭК) и разрешает поступление счетных импульсов с генератора (ГСчИ) на счетчик (Сч). Сигнальный импульс (СИ) закрывает ЭК и прекращает подачу счетных импульсов на Сч. Число подсчитанных импульсов зу =)г /Т,„(, где Тс„— пеРиод их следованиЯ, а знак Т( означает окРУгление до ближайшего меньшего целого числа. Рис. 10.3. Структурная схема цифрового измерителя разности фаз (а) и сигналы в ее характерных точках 'гог С выхода счетчика снимается код, содержащий оценку дальности тг„к, получаемую в соответствии с выражением л„„=0,5сТ,„ззг.
Цифровому методу измерения свойственна погрешность дискретизации тз)т=0,5сТгм которая тем меньше, чем выше частота следования счетных импульсов. Следует иметь в виду, что повышение точности прн более высоких частотах следования счетных импульсов требует увеличения быстродействия и емкости счетчика. 10.2. Частотные раднодальномеры Принцип действия частотного РД Получение зависимости частоты преобразованного сигнала (сигнала «биений» отраженного и зондирующего сигналов) от тг основано на использовании модулированных по частоте зондирующих сигналов. При линейном законе ЧМ (рис. ! 0.4, а) из-за запаздьгваниЯ отРаженного сигнала на вРемЯ бг, мгновеннаЯ Разность излучаемой~ и принимаемой уз частот сигналов на= у,(г)-Яг) = =(дЯт)/дг)тгг. На практике применяют периодические законы ЧМ 233 (рис.
10.4, б-г), так как передатчики и приемники имеют ограниченный диапазон перестройки частоты. 4АУР'„ ~б с (10.3) Основное уравнение частотного радиодальномера имеет вид )!и — амМЕ~, сЕа 4г)гг'„ (10.4) где Ля - масштабный коэффициент. Рнс. 10Д. структурная схема частотного радиодакьномера (а) н гра(гики изменения час- таты а разничвых точках РД (б) 234 В простейшем частотном РД (рис. 10.5, а) звуковой генератор задает частоту модуляции Е„и вместе с частотным модулятором формирует ЧМ-сигнал, частота которого изменяется по симметричному пилообразному закону с девиацией частоты Ьу: Модулированные по частоте колебания ГРЧ на несущей частоте ~~ (рис. 10.5, б) излучаются Рис. 10.4. Законы изменения частоты а час- антенной Ао В результате затотном методе даньнометрии: а — монеток- паздь[вання отраженного сигиыя, д я, е -периодические нала на бг на выходе балансного смесителя (БС) возникают биения с частотой Еа = ф — Уз~.
Сигнал биений усиливается и подается на измеритель частоты (ИЧ). Зависимость частоты биений от дальности может быть получена из рис. 10.6, соответствующего участку графика Яд(!) на рис. !0.5, б. Из треугольников АВС и АЕЭЕ следует, что —" = —, откуда т„/2 !я Ф' Р~ Частоту модуляции г"„выбирают из условия однозначности отсчета дальности в пределах заданной дистанции ймм. При периодических законах модуляции (симметричная пила на рис. 10.5,б) получаем [ЯЕ1)а.„ь (10.5) Кроме того, ИЧ измеряют га или з((га)', поэтому для того, чтобы га незначительно отличалась от га, определяемой (10.3), в частотных дальномерах выбирают Т„»г„„м,.
При этом соотношение (10.5) всегда выполняется. Особенностью частотных РД является дискретный характер зави- в симости измеренной дальности гги от фактической ггф (рис. 10.7), что вызывается периодичностью закона ЧМ, а также периодичностью смены А гЕ ,'С фазовых соотношений сигналов и, и из на входе смесителЯ. ПоэтомУ в тл 2„(2 ч„ спектр сигнала биений содержит частотные компоненты, только кратные рнс.
!в.а. Изменение частоты излучаемочастоте модуляции, причем характе го( — ) н принимаемого (- - -) сигналов за р период модулании нарастания частоты биений зависит от взаимного расположения векторов сигналов и~ и из. Дискрет по даль- ЛЛ найти выражения (10.4).Так как наименьшая частота биений г'а ач» Р» ТО Мнинмаявиос измеряемое расстояние При увеличении й в спектре периодического сигнала биений последовательно появляются частоты 2Г„, 3Гч и т.д., поэтому частота рнс. !0,7„зависимость измеренной частотным биений изменяется каждый рааиодальномером дальности от фактической раз на гн, а дальность — на дальност1г ЬЯл=й„м. Дополнительные скачки на +К и обусловлены изменением фазовых соотношений принятого и опорного сигналов. Разрешаюшан способность частотного РД.
Если необходимо разрешать цели по дальности или измерять дальность до всех целей, 22$ расположенных иа дистанции, то в качестве измерителя частоты исз пользуют анализатор спектра. В этом случае на выходе смесителя и усилителя низкой частоты присутствуют сигналы биений всех целей (биения "отраженный сигнал и„— опорный сигнал и,") и сигналы биений на комбинационных частотах (биения "отраженный сигнал и„— отраженный сигнал и,ев): Х«а =',) „(/)«,(/)+',)'.',)". «„(/)н„(/), ~ы еы где и„— отраженный сигнал от /-й цели; ив — опорный сигнал.
Поскольку (/в,о» (/и, то (/„„(/„,о» (/и,(/ме, и двойной суммой можно пренебречь. В результате на вход анализатора поступает столько биений частоты гао сколько целей (/) находится на дистанции. При использовании параллельною анализатора спектра (рис. 10.8,а и б) получаем многоканальную систему с числом каналов, равным числу элементов разрешения: /т'=(Рс;Га„„„)//!гь=(Ям,„-/1мм)/(Ы). Время анализа определяется инерционностью фильтров: Т; — 1/Ьгв = !/ога, где /зге — полоса пропускания фильтра; бгв — разрешающая способность по частоте биений. При последовательном анализе спектра (рис.
10.8, в, г) аппаратура существенно упрощается, но возрастает время анализа, так как последовательный просмотр дистанции путем перестройки фильтра может выполняться со скоростью дгг/д/, при которой за время установления процесса на выходе фильтра т„частота настройки фильтра изменится не более, чем на /!ге, т.е. Рис. !8.8. струвтурные схемы и идеализированные частатные (д'а/д/'ус — Ф )г <лг характеристики фильтров — анализаторов спектра анпилов в скольку т„,т = !//згм частопюм РД то (дРг/д/)<басф~.
236 Обычно в анализаторах спектра избегают изменения АЧХ фильтра при перестройке и меняют частоту подаваемого на него сигнала с помощью преобразователя частоты (рис. 10.9).Такого же эффекта можно добиться и без преобразователя с помощью дополни- пр Ф тельной вобуляции частоты модуляции Г„или девиации Гет частоты Л)'(рис.
10.10). Разрешаюгпол способность частотных РД харакге- Рис. )О.О. структурная схема нрисмноа части частотного РД с последовательным анализаторизуется дискретным характером отсчетов дальности, т.е. скачками на 5)т=2)гм,„= сг2гз)'и разрешающей способностью анализатора спектра.
Чтобы спектральные компоненты двух целей не попали в полосу прозрачности фильтра анализатора, необходимо выполнение условия бга = Раз — Гаг>ЛГО Отсюда с учетом (10.4) получаем Е~ Однако улучшение ЬЯ за счет уменьшения Лгв ограничено дискретностью измерения дальности и, следовательно, не может быть меныпе ЬЯ = 2Я „,= сг(2А)). Рис.
! ОЛ О. Структурны схема частотного радиодальноТаким образом, раз- мера (а) и изменения частоты сигналов нри вобулвнигг частотного РД тем выше, чем больше девиация частоты, т.е. чем шире спектр зондирующего сигнала. Точность измерения дальности. На основании (10.4) н в предположении случайного характера и независимости составляющих суммарной погрешности получаем 237 В частотных РД принимают меры для поддержания М=сопзг, стабилизируя величины Р'„и Л/: Тогда ал = Мпм и для уменьшения пя стремятся увеличить частоту модуляции г„и девиацию частоты ЛГ; а для неискаженной передачи закона ЧМ переходят на несущие частоты)я»ЛГ.
Погрешность измерения частоты биений можно оценить как (см. гл, 9) где К„„— коэффициент, учитывающий отличие схемы РД от оптимальной и зависящий от типа измерителя; д — отношение сигнал!шум по нз мощности на входе измерителя частоты; Яи(г) ~й среднеквадратическая длительность сигнала. ! Если К„„=1, то о, = „,, что справедливо для оптн- (Е(Гт' )" ~2л~,„ мальной обработки сигнала с неизвестным временем прихода, случайной начальной фазой и флуктуирующей амплитудой. Г!ри этом потенциальная точность частотного радиодальномера характеризуется погрешностью На точность дальнометрии может также влиять дискретность отсчета с дискретом Л!Г, = !г„,м = с/(4ЛГ), что имеет значение, однако, только при точечной цели. В этом случае для уменьшения влияния дискретности отсчета можно использовать модуляцию частоты зондирующего сигнала одновременно несколькими частотами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
