Изучение принципов построения, основных тактико-технических характеристик и методики экспериментальных исследований радиовысотомера малых высот

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

ГУАП

КАФЕДРА № 22

ОТЧЕТ
ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

				Филиппов А.А.
должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

РАДИОВЫСОТОМЕР МАЛЫХ ВЫСОТ

по курсу: РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР.	2821		4.05.2012		Нуретдинов И. Р.
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург
2012

1.Цельработы:                                                                                                              Изучение принципов построения, основных тактико-технических характеристик и методики экспериментальных исследований радиовысотомера малых высот.

Оборудование: лабораторный макет, структурная схема которого приведена на Рис.1.

Рис.1.

Исследование спектров периодической последовательности прямо-

угольных импульсов:

Период калибрационных импульсов Т_М = 1 мс, длительность калибрационных импульсов τ = 100 мкс. Амплитуда калибрационных импульсов – 10 делений первой гармоники на параллельном спектроанализаторе.АЧХ исследуемого сигнала изображена на рис.2.

Рис.2

Рассчитаем спектр наблюдаемой последовательности импульсов, нормированной к амплитуде первой гармоники.

Расчёт выполняется по формуле:

,

где .

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

9	10	11	12	13	14	15	16
0,1	0	0,1	0,19	0,24	0,25	0,24	0,2

17	18
0,15	0,1

    График теоретической АЧХ представлен на рис.3.

Рис.3.

Повторим измерения и вычисления для Т_М = 0,5 мс.     Таблица 2(Т_М = 0,5 мс)

9	10	11	12	13	14	15	16
0.11	0	0.09	0.13	0.12	0.07	0	0.06

17	18
0.1	0.09

Рис.4. Теоретическая АЧХ для Т_М = 0,5 мс

Рис. 5 Практическая АЧХ для Т_М = 0,5 мс

Повторим измерения и вычисления для Т_М = 2 мс.     Таблица 2(Т_М = 2 мс)

9	10	11	12	13	14	15	16
0.7	0.64	0.57	0.51	0.44	0.37	0.3	0.23

17	18
0.17	0.11

Рис.6. Теоретическая АЧХ для Т_М = 2 мс

Рис. 7 Практическая АЧХ для Т_М = 2 мс

Исследование форм напряжений в различных точках схемы макета

дальномера:

Пусковой импульс модулятора, подаваемый на схему формирования модулирующего напряжения:

Рис.8.

. Модулирующее напряжение, подаваемое на варикап ЧМ-генератора:

Рис.9.

Модулированное по частоте высокочастотное колебание с выхода ЧМ-генератора "зондирующий сигнал":

Рис.10.

. Имитируемый "отражённый" сигнал на 13-м отводе линии задержки:

Рис.11.

Исследование временных и спектральных характеристик сигнала разностной частоты и дискретной ошибки измерения дальности

Рис. 12.Временная диаграмма сигнала разностной частоты(F_разн.=8кГц)

Количество L=9 пересечений наблюдаемым сигналом нулевого уровня в направлении снизу вверх.

Рис. 13.Временная диаграмма сигнала разностной частоты(F_разн.=9кГц)

Количество L=9 пересечений наблюдаемым сигналом нулевого уровня в направлении снизу вверх.

Таблица 3.

№	R=3000 м (10-й отвод ЛЗ) fm =	T/2	T	2T
1	Период модуляции TM, мс	0.5	1.0	2.0
2	Основная разностная частота Fр0 , кГц при монохроматичности наблюдаемого сигнала	18	9	4.5
3	Масштабный коэффициент дальномера mR, мГц	0.16	0.33	0.67
4	Количество L пересечений сигналом нулевого уровня в пределах TM		9
5	Протяжённость q зоны обращения в долях периода разностной частоты	0.4	0.2	0.1
6	Разностная частота Fрн, кГц при существенной немонохроматичности наблюдаемого сигнала	20	8	5
7	Максимальная дискретная ошибка измерения дальности R, м	326	1000	500
8	Среднеквадратическое значение ошибки измерения дальности (R), м	94	288	144

Используемые формулы:

Масштабный коэффициент m_{R :} R = m_R × F_р0 . Значение R находится по значению задержки.

Фиксированное значение полосы модуляции Δf:

Протяжённость qзоны обращения в долях периода разностной частоты:

Максимальная дискретная ошибка измерения дальности ΔR, и ее среднеквадратическое значение σ(R).

Исследование возможности наблюдения нескольких целей и разрешающей способности по дальности при частотном методе:

С 5-го отвода f_p1=4кГц

С 15-го отвода f_p2=13кГц

С 5-го и 15-го отвода f_p3=11кГц

Предел разрешения-когда сигналы снимаются с 5-го и 10-го отводов.

Ближайшая цель F1=4 кГц

Дальняя цель F2=9 кГц.

Δf_m=129 кГц

Определение  разрешающей способности по дальности δR по формуле:

δ (R)=m_R(F_p4 −F_p1)

δ (R)=2900 м

Исследование влияния девиации частоты на разрешающую способность

по дальности

Рис.14 Суммарная АЧХ от двух целей

Ближайшая цель F₃=4 кГц

Дальняя цель F₄=12 кГц.

Определение  разрешающей способности по дальности δR по формуле:

δ (R)=m_R(F₃ –F₄)

δ (R)=2240 м

 Выводы

Изучили принципы построения, основные тактико-технические характеристики и методики экспериментальных исследований радиовысотомера (РВ) малых высот.

          Изучили спектр последовательности прямоугольных импульсов. Спектр является дискретным, гармоники кратны частоте повторения импульсов. Огибающая имеет вид sin(x)/x.

          Исследовали формы напряжений в различных узлах макета дальномера. Пусковой импульс модулятора является прямоугольным, модулирующее напряжение – пилообразное. Модулированное ВЧ колебание имеет вид «гармошки», т.е. при максимальном значении модулирующего напряжения наблюдаемое ВЧ колебание «сжимается» (его частота увеличивается), и наоборот. Отраженный сигнал выглядит также, но задержан по времени, т.е. смещен по оси абсцисс.

          Исследовали временные и спектральные характеристики сигнала разностной частоты и дискретную ошибку измерения дальности.

          Исследовали разрешающую способность по дальности. Убедились в возможности увеличения разрешающей способности за счёт увеличения