Будем считать, что несущая частота передатчика изменяется по закону
4.1
где - некоторое постоянное значение;
- быстрая модуляция несущей частоты
передатчика;
- медленная модуляция несущей
частоты;
С принципиальной точки зрения закон быстрой модуляций может быть любой периодической функцией времени: синусоидальной, пилообразной, треугольной и т. д.
Для
определенности будем считать, что он имеет симметричную треугольную форму с
периодом , так что для одного периода справедливо соотношение:
где девиация частоты при быстрой
модуляции.
Медленная модуляция осуществляется по линейному закону
,
,
где - максимальное смещение несущей
частоты за счет медленной модуляции;
Т -
интервал усреднения, причем
где к-
целое и
Сигнал биения на выходе смесителя определяется выражением:
где - фаза сигнала биения.
Будем рассматривать случай, когда ,
где задержка отраженного сигнала.
В
этом случае фаза сигнала биений определяется соотношением
или с учетом (1)
Графическое изображение фазы биений показано на рис.4.5а Горизонтальные линии на графике соответствуют значениям
, j= 0,1,2,3…
При этих значениях фазы сигнала биений пересекает линию нулевого уровня. Обозначим через N - число нуль - пересечений в сигнале биений на
интервале монотонности функции
(в дальнейшем интервал будем
называть полупериодом)
Информация о задержке сигнала заключена в параметре , предоставляющем собой
диапазон изменения фазы биений за счет быстрой модуляции
,
откуда ,
где ;
.
Физически величина выражает среднее число
нуль - пересечений за полупериод. В качестве измеряемого параметра удобно
рассматривать не
, а величину
, так как в этом случае
погрешность измерения
где - оценка параметра
,
не посредственно показывает степень подавления дискретной ошибки по отношению к дальномеру без дополнительной медленной модуляции, поскольку в последнем максимальная величина этой ошибки равна 1.
Обозначим индексом i – номер полупериода ,
где ,
i =1,2…2к, символом - число нуль -
пересечений на i-ом полупериоде.
Изменение переменной от времени показано на
рис.4.5б. Каждый отсчет
соответствует окончанию i-го полупериода и таким
образом
(t) представляет собой функцию дискретного
времени. Функция
принимает всего лишь два значения:
и
, где
- целая часть
. Оценкой параметра
считается
среднеарифметическое значение всех отсчетов
на интервале усреднения
Т
4.2
Вместо функции дискретного времени (t) введем эквивалентную
ей в смысле среднего значения функцию непрерывного времени
, которая на каждом
отдельно взятом полупериоде определена как
.
Эту функцию можно считать периодической с периодом отклонение от
периодичности возникает за счет ее дискретности.
Тогда формула (4.2) заменится новым выражением
.
Задача состоит в определении ошибки измерения
,
которая складывается из двух ошибок – дискретизации и усреднения. В соответствии с этим и задача делится на два этапа.
1.Заменим реальную функцию , идеальной
, которая получается из
путем идеального
перехода при
:
.
4. Временные
координаты положительных и отрицательных перепадов функции находятся соответственно из уравнений:
, j=0,1,2…
где (3)
диапазон
измерения фазы биения за счет медленной модуляции. На рис. 1 координаты
перепадов соответствуют точкам пересечения огибающей максимумов и огибающей
минимумов функции с горизонтальными линиями.
Функция является периодической с периодом
и средним значением
( вычисленным за период ). Нетрудно
убедиться, что
(4)
Далее для
функции найдем оценку ее среднего значения
(5)
и ошибку усреднения
.
Интервал
усреднения Т в общем случае не кратен периоду и
поэтому
2.
Определим теперь отклонение среднего значения реальной функции от среднего значения функции
.
(6)
Величины слабо связаны друг с другом и могут
иметь разную полярность. Поэтому, если интересоваться максимальным значением
ошибки g
,
то можно считать, что
где
,
Найдем
С учетом
(4) величину можно выразить через параметры функции
(7)
где
.
Обозначим
приращение фазы сигнала биений за счет медленной модуляции через
(8)
и
перейдем от функции к функции
Сделав в (5) замену переменной (8) получим
Функция периодическая, ее период равен
. Для вычисления
представим интервал
в виде
где m –
целое, положительное число, . При фиксированных m и х погрешность
зависит от
и от сдвига функции N(
) относительно начала интервала
усреднения
. Разбив задачу на два случая :
, нетрудно убедиться, что в обоих
случаях максимальная ошибка одинакова и наступает при
при одновременном совпадении начала
интервала усреднения с одним из фронтов функции
: если начало интервала усреднения
совпадает с положительным периодом ,то имеет место случай
, в противном случае
.
4.1.1. Величина погрешности при этом равна
На первом участке (m=0) функция линейна
. При увеличении
ошибка усреднения
уменьшается.
Уравнение огибающей имеет вид
В реальных дальномерах величина , определяемая (3),
известна лишь приближенно. Поскольку неизвестна точно задержка сигнала
. Поэтому вместо ошибки
усреднения
удобно использовать её огибающую
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.