Системы фазовой автоподстройки частоты. Системы слежения за задержкой сигнала

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

Кафедра «Радиосистемы»

Авторы: В. Н. Бондаренко, А. Г. Бяков

РАДИОАВТОМАТИКА

Системы фазовой автоподстройки частоты,

Системы слежения за задержкой сигнала

Радиотехнический факультет

19.11.2007 г.

Содержание

Тема 4: «Системы фазовой автоподстройки частоты»

1.  Демодулятор фазоманипулированного (ФМ) сигнала

2.  Функциональная схема синтезатора частот

3.  Использование системы ФАПЧ в фазовых системах радионавигации

4.  Применение систем ФАПЧ в фазовом пеленгаторе

5.  Структурная схема системы ФАПЧ

6.  Типичные зависимости U(j)

7.  Линейная модель системы ФАПЧ

Тема 5: «Системы слежения за задержкой сигнала»

1.  Дискриминационная характеристика временного дискриминатора

2.  Временной дискриминатор

Тема 4: «Системы фазовой автоподстройки частоты»

Демодулятор фазоманипулированного (ФМ) сигнала

Рис. 4.7

Дискриминационная характеристика:

U(j)=U_maxsin 2j.

Эффект обратной работы: фазовая ошибка равна p.

ОФМ – относительная фазовая манипуляция.

При восстановлении несущей выход системы – выход ПГ.

Полоса канальных фильтров нижних частот: , Т – длительность символа.

          Система Костаса может использоваться для восстановления подавленной несущей и при других видах модуляции (балансная, однополосная), а также в качестве следящего фильтра доплеровского измерителя скорости, использующего ФМ-сигнал.

Функциональная схема синтезатора частот

Устройство формирует сетку стабильных частот с заданным шагом.

Рис. 4.8

ИФД – импульсно-фазовый дискриминатор;

ДПКД – делитель с переменным коэффициентом деления;

N – коэффициент деления счётчика.

Частота выходного сигнала синтезатора: f_г=NF_0.

Полоса пропускания ФНЧ:  Df_ф<F_0.

Использование системы ФАПЧ в фазовых системах радионавигации

Рис.4.9 – Функциональная схема бортового приемоиндикатора

СУ – селективный усилитель;

Кл – ключ;

СВС – система временной синхронизации

ЦФМ – цифровой фазометр;

ПОИ – пульт отображения информации.

Применение систем ФАПЧ в фазовом пеленгаторе

Рис. 4.10

Структурная схема системы ФАПЧ

Фазовая ошибка (фазовое рассогласование):

.                                     (4.1)

Выходное напряжение фазового дискриминатора:

                        .                                  (4.2)

Управляющее напряжение:

U_у(t)= К_ф(р)U_д(t),                                                  (4.3)

где K_Ф(p) – передаточная функция ФНЧ.

Типичные зависимости U(j)

Рис. 4.11

Частота подстраиваемого генератора:

            F_г(t)=f_г0 + k_гU_у(t)                                         (4.4)

В фазовом дискриминаторе сигнал и колебание ПГ сравниваются по фазе, то необходимо перейти от частоты  w_г к фазе    

.                         (4.5)

Дифференциальное уравнение системы ФАПЧ (в операторной форме):

 .                 (4.6)

Рис. 4.12, а – Структурная схема системы ФАПЧ

Линейная модель системы ФАПЧ

Линейная аппроксимация дискриминационной характеристики:

U(j)@k_дj        (j << p).

k_д – крутизна дискриминационной характеристики в точке j=0, [рад/В];

K(p)=k_г×K_Ф(p) – передаточная функция ФНЧ и ПГ;

j_с и j_г – фазовые сдвиги сигнала и колебания генератора, обусловленные  отклонениями  частот  относительно  номинального  значения  f_с0 =f_г0.

Рис. 4.12, б

Тема 5: «Системы слежения за задержкой сигнала»

Некогерентная импульсная РЛС следящего типа.

, D – дальность до цели; с – скорость распространения радиоволн.

Рис. 5.1

U_с(t– t) – сигнал с выхода приёмника; ВД – временной дискрими­натор; ,  – ранний  и поздний селекторные им­пульсы; ГСИ – генератор селекторных импульсов; СУЗ – схема управляемой задержки; –задержки сигнального и селек­торных импульсов.

Дискриминационная характеристика временного дискриминатора

Рис. 5.2

Временной дискриминатор

Рис. 5.3

ВС – временной селектор.