Радиоавтоматика: основы теории и принципы построения автоматических систем, страница 13

Если передатчик и приёмник установлены в разных местах (как, на­пример, в спутниковых РНС, то для формирования опорной ПСП, имити­рующей модулирующую последовательность передатчика, в приёмнике ис­пользуется дополнительный генератор ПСП, работающий синхронно с ана­логичным генератором передатчика. Достигается это применением стабиль­ных эталонов частоты и времени (атомного на спутнике и кварцевого на под­вижном объекте) и «привязкой» их временных шкал к шкале точного време­ни.

Система тактовой (символьной) синхронизации демодулятора цифро­вых сигналов представлена функциональной схемой на рис. 5.7.

Рис. 5.7

Двоичный сигнал S(t) (последовательность символов ±1) с выхода приёмника (напри­мер, с выхода системы Костаса в случае использования сигнала ОФМ) поступает на вход демодулятора (Дм) и временной дискриминатор системы тактовой синхронизации (СТС), представляющий интегратор со сбросом (сброс осуществляется непосредственно перед началом интегрирования). Формирователь интервалов (ФИ) вырабатывает импульсы длительностью Т_c и Т₀<Т_с, определяющие время интегрирования входного сигнала соответст­венно в интеграторах демодулятора и СТС.

В режиме слежения опорный им­пульс (формат Т₀) устанавливается таким образом, что его середина совпада­ет с моментом смены символов (рис. 5.8). Достигается это путём управления частотой тактового генератора (аналогично рассмотренной ранее ССЗ). Управляющее напряжение на выходе ФНЧ формируется из напряжения дис­криминатора, величина которого зависит от рассогласования , а знак опре­деляется знаком рассогласования (рис. 5.9).

Рис. 5.8

Рис. 5.9

Решающее устройство (РУ) анализирует сигнал на выходе интегратора и в зависимости от его знака в конце интервала интегрирования (формат Т_c) формирует тот или иной двоичный символ. Поскольку в информационном сигнале могут встречаться серии из большого числа подряд следующих сим­волов одного знака, то для облегчения вхождения СТС в синхронизм обычно передаётся специальный сигнал синхронизации в виде чередующихся проти­воположных символов.

Составим структурную схему системы слежения за задержкой, исполь­зуя функциональную схему (рис. 5.1) и полагая для простоты все функцио­нальные элементы, за исключением ФНЧ, безынерционными.

Временное рассогласование принятого сигнала и селекторных импуль­сов

.                                                 (5.1)

Выходное напряжение дискриминатора представим в виде

,                                   (5.2)

где  – полезная составляющая (результат сравнения задержки сигнала и селекторных импульсов), определяющая форму дискриминационной харак­теристики;  – помеха (продукт взаимодействия входного шума, сигнала и селекторных импульсов).

Форма дискриминационной характеристики, а также характеристики помехи зависят от вида сигнала, отношения сигнал/шум на выходе приёмника и других факторов.

Зависимость управляющего напряжения от выходного напряжения дискриминатора даётся уравнением

                    U_у(t)=K_ф(p)U_д(t),                                                 (5.3)

где K_Ф(p) – передаточная функция ФНЧ.

Регулировочная характеристика схемы управляемой задержки (при работе на линейном участке характеристики) описывается выражением

          ,                                      (5.4)

где  – значение задержки при разомкнутой обратной связи (U_у=0), определяемое положением опорного импульса (формируется устройством поиска);  – крутизна регулировочной характеристики (коэффициент передачи СУЗ, имеющий размерность мкс/В).

Структурная схема ССЗ, построенная в соответствии с уравнениями (5.1) – (5.4), представлена на рис. 5.10.

Аппроксимируя зависимость U(Dt), что справедливо при малых рассогласованиях Dt (для сигнала прямоугольной формы – не более t_и/2), можем записать

                    ,                                             (5.5)

где  – крутизна дискриминационной характеристики (коэффициент передачи дискриминатора, имеющий размерность В/мкс).

С учётом (5.5) преобразуем структурную схему (рис. 5.10) к виду (рис. 5.11).

Рис. 5.10

Рис. 5.11

 Передаточная функция К(p)=k_PK_Ф(p) описывает схему управляемой задержки и ФНЧ. Сумматор в цепи обратной связи отсутствует, так как под переменными t и  понимаются не сами задержки, а их отклонения относительно известного значения .

Линейная модель ССЗ позволяет решать такие задачи как определение запаса устойчивости, быстродействия, точности и другие. Полоса захвата системы определяется раскрывом дискриминационной характеристики (обычно стремятся обеспечить начальное рассогласование ½Dt½£t_и/2 на этапе поиска сигнала, после чего система автоматически переходит в режим слежения).

Контрольные вопросы

1. Укажите области применения ССЗ.

2. Поясните принцип действия систем слежения за задержкой импульсного сигнала.

3. Какой вид имеют дискриминационные характеристики для ВД указанных систем?

4. Из каких соображений выбирается структура и параметры ФНЧ систем слежения за задержкой? Какой смысл имеет понятие «память» астатических ССЗ?

5. Как осуществляется поиск сигнала по задержке? Чем определяется полоса захвата ССЗ?

6. Как определяются динамические ошибки ССЗ при типовых воздействиях: ступенчатом, линейном, квадратичном?

7. Какими показателями характеризуется качество переходного процесса в ССЗ?

8. Как определяется дисперсия шумовой ошибки ССЗ?

9. Изобразите структурную схему ССЗ. При каких допущениях она справедлива?

10. Когда применима линейная модель ССЗ? Какие задачи она позволяет решать?

ТЕМА 6: « СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ ЗА НАПРАВЛЕНИЕМ ПРИХОДА СИГНАЛА»

Системы этого класса (иначе угломерные следящие системы) широко используются в радиолокации, радионавигации для автоматического сопровождения по направлению, в радиоуправлении (наведение управляемых снарядов, ракет на цели), в радиосвязи (наведение приёмных антенн космических систем связи).