microbik.ru
1 2




ВВЕДЕНИЕ
Данное пособие является продолжением цикла лабораторных работ дисциплины "Теоретические основы радиолокации". В него включены две лабораторные работы, закрепляющие теоретические знания студентов в области методов измерения дальности.

Каждая из работ содержит основные теоретические положения, относящиеся к данному разделу дисциплины, описание лабораторной установки, порядок проведения работы и перечень контрольных вопросов. Таким образом, студент может до прихода в лабораторию подробно ознакомиться с целью и содержанием предстоящей работы. Содержащиеся в описании сведения о принципе действия исследуемой аппаратуры, методах анализа физических процессов и основные расчетные соотношения могут быть использованы в процессе курсового и дипломного проектирования. Контрольные вопросы помогают проверить степень подготовленности студента к лабораторным занятиям.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
ИЗУЧЕНИЕ ЧАСТОТНОГО МЕТОДА ДАЛЬНОМЕТРИИ
Цель работы:
1. Ознакомление с частотным методом дальнометрии.

2. Приобретение навыков расчета основных параметров дальномеров с непрерывным излучением ЧМ сигналов.

3. Экспериментальное исследование основных параметров дальномеров с частотной модуляцией излучаемого сигнала.
Краткие сведения из теории
Частотный метод дальнометрии находит широкое применение в дальномерах, осуществляющих радиолокацию на малые расстояния. К таким дальномерам относятся радиовысотомеры, радиовзрыватели, РЛС самонаводящихся управляемых снарядов и другие устройства, позволяющие измерять дальность.

Применение частотной модуляции (ЧМ), непрерывно излучаемого сигнала позволяет не только измерять малые дальности, но и, обладая высокой разрешающей способностью по дальности, дает возможность измерения скорости движения объекта.

Определение дальности методом ЧМ сводится к измерению изменения частоты излучаемых колебаний за время распространения сигнала до объекта и обратно.

Если частота излучаемых колебаний изменяется непрерывно по линейному закону со скоростью , то приращение частоты излучаемых колебаний за время распространения сигнала будет равно:

.

Измеряя разность частот излучаемых и принимаемых колебаний , можно определить дальность до объекта



Однако непрерывное изменение частоты по линейному закону практически неосуществимо, поэтому приходится применять периодическую модуляцию частоты, что вносит существенные особенности в работу системы. Практически находят применение два вида модуляции: пилообразная и синусоидальная.

Работа системы с симметричной частотной модуляцией по пилообразному закону, которая используется в радиовысотомерах, осуществляется в соответствии с блок-схемой дальномера, изображенной на рис .7.1.



На вход приемника непрерывно поступают два сигнала: один непосредственно из передатчика через аттенюатор (прямой сигнал), второй - отраженный от цели (целью для радиовысотомеров является земная поверхность) - через приемную антенну. Если цель неподвижна, то отраженный сигнал представляет собой по существу копию прямого сигнала, задержанного на время , где D - расстояние до цели, С - скорость света. В смесителе приемника прямой и отраженный сигналы перемножаются и отфильтровываются, в результате чего на выходе фильтра образуются биения с частотой Fб, равной разности частот принимаемых сигналов:

,

где fизл(t), fПРМ(t) - частоты излученного и принятого сигналов в момент времени t.

Разностная частота Fб зависит от расстояния и, следовательно, может служить мерой дальности, пропорционально которой градуируется индикатор.

Работу дальномера при неподвижном объекте, расположенном на расстоянии D, поясняет диаграмма на рис. 7.2.

Верхний график диаграммы изображает изменение частоты излучаемых и принимаемых (пунктирная линия) колебаний, имеющих несущую частоту f0, период модуляции ТМ и девиацию частоты W. Ниже изображен закон изменения разностной частоты биений Fб.

Из верхнего рисунка видно, что для однозначного отсчета дальности должно выполняться условие , при выполнении которого можно записать

; .

Рис. 7.2. Функциональная зависимость, поясняющая работу высотомера
Разность этих частот, выделяемая смесителем, равна:



Выражение для Fб не учитывает уменьшение частоты биений до 0 (провалы кривой Fб) при равенстве частот излучаемых и принимаемых колебаний. Небольшие отрезки времени, равные времени запаздывания tD, в течение которых частота Fб не остается постоянной, называются зонами обращения. Фактически частотомер фиксирует среднюю частоту биений за период модуляции

.

Однако обычно выполняется условие tD>>TM и в этом случае и, следовательно,

,

где - частота модуляции.

Для каждого радиодальномера коэффициент является постоянным, поэтому расстояние D можно определить, измеряя частоту биений Fб. Точность измерения дальности в радиовысотомере зависит как от стабильности постоянного коэффициента , так и от точности измерения Fб. Обычно в радиовысотомерах принимаются специальные меры для поддержания с заданной точностью постоянной радиовысотомера неизменной.

Как видно из нижнего графика (рис. 7.2), колебания на выходе детектора не являются гармоническими и поэтому имеют достаточно широкий спектр. В связи с этим использование резонансных частотомеров связано с определенными трудностями. Чаще всего используют метод счета максимумов напряжения биений путем интегрирования их количества или методы цифрового счета. Для исключения влияния амплитуды на результат интегрирования используется ограничение по амплитуде.

Количество максимумов за период модуляции определяется соотношением

,

откуда .

Радиодальномер с частотной модуляцией дает дискретный отсчет дальности до объекта, так как счет импульсов представляет собой дискретный процесс. Зафиксировать изменение расстояния можно только в случае, если число максимумов изменится хотя бы на один. Следовательно, погрешность измерения дальности

.

В большей степени дискретность счета влияет на точность измерения на малых дальностях, когда Fб мало и на период модуляции приходится малое число импульсов.

Для разрешения нескольких целей, находящихся на различных дальностях, используют одновременный анализ частот биений, которых на выходе приемника столько же, сколько целей находится в луче РЛС. Наиболее просто это сделать путем установки системы фильтров, каждый из которых соответствует некоторому интервалу дальностей.

Число фильтров N определяется требуемой разрешающей способностью РЛС по дальности и равно:

,

где Dmax - максимальная дальность действия станции.
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка включает в себя:

- радиовысотомер, использующий принцип частотного измерения дальности (высоты) РВ-5;

- осциллограф С1-49;

- звуковой генератор 3Г;

- ламповый вольтметр;

- тестор.

Экспериментальная установка выполнена на базе серийного радиовысотомера РВ-5, использующего непрерывное излучение с ЧМ по симметричному треугольному закону.

Упрощенная функциональная схема высотомера приведена на рис 7.3 и состоит из:

- канала измерения высоты;

- канала автоматической подстройки постоянной радиовысотомера;

- устройства встроенного контроля (в работе не используется) и индикации сигналов.



Канал измерения высоты включает в себя следующие функциональные узлы:

- антенны (приемная и передающая);

- генератор СВЧ;

- балансный смеситель с входящим в него предварительным усилителем разностной частоты;

- усилитель разностной частоты;

- блок измерения.

Модулированные по частоте высокочастотные колебания со средней частотой 4300 мГц, девиацией W = 100 мГц и частотной модуляцией 150 Гц от генератора СВЧ через антенну А1 излучаются в направлении земной поверхности. Отраженные от земной поверхности ВЧ колебания поступают в приемную антенну А2 и подаются на балансный смеситель 1, на второй вход которого поступает часть мощности генератора СВЧ. Этот сигнал является гетеродинирующим, а его величина определяет режим работы смесителя.

На выходе смесителя выделяется сигнал разностной частоты Fб, который усиливается предварительным усилителем и подается на усилитель разностной частоты (УРЧ).

Суммарная АЧХ усилителя разностной частоты имеет подъем около 6 дБ на октаву, необходимый для ослабления отраженного сигнала при уменьшении высоты. Ослабление сигнала обеспечивается с помощью дискретно переключаемых фильтров, предназначенных также для ограничения полосы шумов на их выходе. Для исключения зависимости показаний высотомера от амплитуды сигналов на выходе УРЧ установлен ограничитель по амплитуде. Далее сигнал разностной частоты поступает на счетчик, где преобразуется в ток, прямо пропорциональный частоте. Этот ток усиливается УПТ до величины, необходимой для работы указателя высоты, используемого для визуальной индикации высоты.

Для уменьшения приборной погрешности за счет нестабильности постоянной высотомера осуществляют её автоматическую подстройку. Принцип действия канала автоподстройки заключается в поддержании постоянной частоты биений сигнала, задержанного линией задержки (15 м). С выхода балансного смесителя 2 сигнал обрабатывается в системе стабилизации постоянной РВ, состоящей из счетчика и УПТ. Постоянный ток счетчика высоты подается на УПТ. Одновременно на вход УПТ подается опорный ток, пропорциональный эквиваленту высоты линии задержки (15 м). УПТ отрабатывает разность опорного тока и тока счетчика, а его выходное напряжение в качестве управляющего подается на модулятор, изменяя в итоге девиацию частоты генератора СВЧ.

Необходимые для проведения лабораторной работы точки радиовысотомера выведены на специальную панель, обеспечивающую также необходимые коммутации схемы и внешних приборов. Кроме этого, стенд включает в себя искусственную линию задержки с 4 отводами.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
1. Изучить принцип действия радиолокационных дальномеров с ЧМ.

2. Произвести расчет параметров самолетного радиовысотомера для двух диапазонов измеряемых высот:

1) Н = 0 + 700 м, точность определения высоты Н = + 35 м при Нмах.

2) Н = 0 + 1200 м, точность определения высоты Н = + 60 м при Нмах.

При расчете определить:

- минимальную возможную девиацию частоты;

- несущую частоту;

- минимально допустимый период модуляции;

- полосу пропускания приемника;

- рассчитать и построить зависимость частоты биений от высоты для обоих диапазонов измеряемых высот;

- зарисовать упрощенную блок-схему частотного радиолокационного дальномера и привести эпюры и графики, поясняющие принцип его работы.
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ И ПOPЯДОK ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ

1. Пользуясь техническим описанием радиовысотомера РВ-5, познакомиться с его принципом действия.

2. Составить блок-схему лабораторной установки и собрать ее.

3. Включить питание.

4. С помощью осциллографа исследовать форму модулирующего напряжения, определить его период и амплитуду в обоих диапазонах частот.

5. Подать на вход ограничителя радиовысотомера от звукового генератора (ЗГ) синусоидальное напряжение амплитудой 5 В.

  1. Изменяя частоту ЗГ, снять и построить зависимость показания указателя высоты от частоты биений .

7. Выход радиовысотомера «Антенна передатчика» соединить через короткую линию задержки ЛЗ-2 со входом «Антенна приемника». Изменяя величину опорного тока УПТ канала автоподстройки постоянной радиовысотомера, снять и построить зависимость высоты от девиации частоты . Показания высотомера следует фиксировать в момент скачков стрелки счетчика радиовысотомера. Измерение необходимо проделать в пределах 20/30 показаний высотомера.

8. Снять и построить амплитудно-частотную характеристику усилителя низкой частоты радиовысотомера. На вход усилителя низкой частоты надо подать синусоидальное напряжение от ЗГ амплитудой 1 В.

9. Исследовать влияние ограничивающего каскада на работу счетной цепи. Снять и построить амплитудную характеристику счетчика . Для этого на вход счетчика подать напряжение ЗГ частоты 12,5 кГц и, изменяя его амплитуду от 1 до 20 B, снять показания высоты. Определить напряжение, стабилизируемое ограничителем.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

1. Блок-схему радиовысотомера.

2. Результаты выполнения домашнего задания.

3. Результаты экспериментального исследования высотомера.

4. Выводы по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Поясните принцип действия радиодальномеров, использующих частотный метод.

2. Каковы основные достоинства и недостатки частотного метода измерения дальности?

3. Назовите основные параметры ЧМ сигнала радиодальномера и перечислите факторы, оказывающие влияние на их величину.

4. Объясните зависимость показаний радиовысотомера от высоты. Чем вызвана дискретность отсчета дальности?

5. Чем определяется разрешающая способность радиодальномера, измеряющего дальность до нескольких целей?

6. Как влияет девиация частоты на показания радиовысотомера, на точность измерения дальности?
ЛИТЕРАТУРА
1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. - М.: Сов. радио,1984.

2. Техническое описание радиовысотомера РВ-5.

3. Радиолокационные системы воздушных судов. / под ред. П.С. Давы-дова. - М.: Транспорт, 1988.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО

СОПРОВОЖДЕНИЯ ПО ДАЛЬНОСТИ
Цель работы:

1. Изучение принципов автоматических следящих измерителей дальности.

2. Экспериментальное исследование основных характеристик следящего автодальномера.

Основные теоретические положения

Принципы автоматического сопровождения по дальности аналоговых и цифровых систем сходны между собой, однако более наглядной является аналоговая система. Прежде остановимся коротко на её работе.

Автоматическое измерение дальности сводится к измерению времени задержки селекторных импульсов с помощью управляющего напряжения, пропорционального временному рассогласованию положений сигнального и селекторных импульсов. Напряжение рассогласования вырабатывается временным дискриминатором и является сигналом ошибки, так как оно пропорционально временному рассогласованию (ошибке) в совмещении сигнального и селекторных импульсов.

На рис. 8.1 изображена блок-схема автоматического радиодальномера, в котором используется дискриминатор с двумя селекторными импульсами, и временные диаграммы, поясняющие его работу. Пусковые импульсы от синхронизатора одновременно с запуском модулятора передатчика подаются на схему управления задержки. На выходе схемы задержки формируются два селекторных импульса, задержка которых tDc определяется управляющим напряжением, пропорциональным сигналу ошибки. На дискриминатор подается сигнальный импульс от приемника РЛС и селекторные импульсы со схемы задержки. Если линия раздела раннего и позднего селекторных импульсов смещена относительно середины сигнального импульса, на выходе дискриминатора появляется разнополярное импульсное напряжение, положительный импульс которого пропорционален площади перекрытия сигнального и раннего селекторного импульса, а длительность отрицательного пропорциональна перекрытию сигнального и позднего селекторного импульса. Если площади положительного и отрицательного импульсов не равны, т.е. граница раздела селекторных импульсов смещена относительно середины сигнального на выходе схемы управления, осуществляющей интегрирование импульсов дискриминатора, появляется напряжение сигнала ошибки, величина и полярность которого пропорциональна рассогласованию . Это напряжение после усиления и преобразования воздействует на схему задержки таким образом, чтобы свести рассогласование к нулю. Следовательно, время задержки селекторных импульсов автоматически поддерживается равным tD, а соответствующая этому времени дальность D может быть отсчитана при измерении времени задержки селекторных импульсов.

Итак, временной дискриминатор позволяет выявить отклонение сигнального импульса относительно селекторных, вырабатывая сигнал ошибки в виде тока i (или напряжения), пропорционального временному рассогласованию

.



Коэффициент пропорциональности К1, связывающий входную величину с выходной i, называется коэффициентом передачи временного дискриминатора.

Коэффициент передачи схемы управления К2 выбирается таким, чтобы получить управляющее напряжение U, необходимое для воздействия на временной модулятор. В качестве временного модулятора используется одношкальная или двушкальная схема задержки. Величина задержки селекторных импульсов изменяется под действием управляющего напряжения таким образом, чтобы свести к нулю временное рассогласование . Функция передачи схемы управления зависит от заданной точности воспроизведения уравнения изменения дальности сопровождаемого объекта во времени. Для неподвижного объекта



Условие отсутствия ошибки при сопровождении:

, т.е. ,

где DC(t) – дальность, соответствующая задержке селекторных импульсов. Звено, обеспечивающее постоянную выходную величину D0 при входной ED=0, является интегрирующим. Действительно, подбирая коэффициент усиления К, всегда можно выполнить условие:

.

Таким образом, схема с одним интегратором (схема с астатизмом первого порядка) запоминает значение дальности в момент пропадания сигнала (ED=0) или, как говорят, обладает памятью по положению. Действительно, при пропадании сигнала ток i на выходе дискриминатора будет равен 0, что равносильно ED=0, а в этом случае система останавливается в положении, соответствующем дальности объекта в момент пропадания сигнала.

Если объект удаляется с постоянной скоростью V0, то уравнение дальности имеет вид:

.

Сопровождение без ошибки в этом случае возможно при наличии в схеме управления двух интеграторов, которые при соответствующем выборе коэффициентов передачи КИ1 и КИ2 обеспечивают при любом t выполнение условия:

,

что равносильно

.

Система с астатизмом второго порядка обладает памятью по скорости, запоминая значение скорости объекта в момент пропадания сигнала. Аналогично для обеспечения памяти по ускорению необходимо включать три интегратора и т.д. Однако на практике для обеспечения устойчивости работы дальномера редко используют более двух интеграторов.

Для обеспечения сопряжения автоматического дальномера с ЦВМ, для упрощения его схемы в целом и выполнения её на современной элементной базе используются цифровые измерители дальности (ЦИД), в которых аналоговые элементы заменены цифровыми, выполняющими соответствующие функции.

В последнее время в практике современной радиолокации широко используются цифровые устройства обработки радиолокационной информации. Высокое быстродействие, большой объем памяти, возможность реализовать широкий класс алгоритмов - все это открывает значительные перспективы для применения цифровых устройств при решении различных задач обработки и выделения радиолокационной информации.
Принцип цифрового измерения дальности

Для РЛС, работающей в импульсном режиме, измерение дальности сводится к измерению времени запаздывания излучаемого сигнала. В цифровом виде измерение времени запаздывания tR сводится к подсчету количества счетных импульсов, следующих с высокой частотой повторения и заполняющих интервал tR (рис. 8.2).

Число счетных импульсов, уложившихся в интервал между зондирующим и отраженным сигналами, выраженное в двоичной системе счисления, называется кодом дальности NR. Тогда величина дальности R будет связана с NR соотношением:

,

где С - скорость света ();

ТСИ - период следования счетных импульсов;

- число NR в десятичной системе счисления.

Пример. Пусть NR = 101010, тогда


Схема получения кода дальности (цифровая схема измерения временного интервала) в упрощенном виде представлена на рис. 8.3.

В момент излучения зондирующего сигнала на вход генератора счётных импульсов (ГСИ) G поступает синхронизирующий импульс и ударно возбуждает генератор. На счетчик дальности СТ 2, предварительно установленный в нулевое состояние, начинают поступать счетные импульсы. Отраженный импульс, поступающий на вход ГСИ, срывает колебания в генераторе, и доступ счетных импульсов в счетчик дальности прекращается. Поток счетных импульсов, поступавших в счетчик дальности, прекращается, и число импульсов NR , записанное в счетчике, пропорционально tR.

Схема, представленная на рис. 8.3, осуществляет цифровое измерение дальности. Чтобы эта схема могла выполнять функции сопровождения, необходимо снабдить её дополнительным устройством, изменяющим код дальности в соответствии с характером движения цели в пространстве. Принцип автосопровождения цели по дальности в данном случае может быть реализован путем охвата отрицательной обратной связью схемы преобразования временного интервала в код (рис. 8.3).

Модель входного сигнала для цифрового автодальномера
Реально на вход РЛС поступает аддитивная смесь отраженного от цели сигнала и шума. Для обеспечения максимально возможного отношения сигнала к шуму, а следовательно, и наибольшей вероятности правильного обнаружения используют оптимальную фильтрацию входной смеси. Тогда видеонапряжение на входе приемника, в состав которого входит оптимальный фильтр, имеет вид функции правдоподобия. В теории статистических оценок показано, что оценки по максимуму функции правдоподобия при большом отношении сигнала к шуму являются наиболее эффективными. Получение оценки по максимуму функции правдоподобия можно реализовать на практике, например, в виде схемы, представленной на рис. 8.4. Эпюры, поясняющие работу данной схемы, приведены на рис. 8.5.

В схеме рис. 8.4 видеосигнал, имеющий вид функции правдоподобия, подается с выхода оптимального приемника на два канала. В верхнем канале производится обнаружение сигнала путем сравнения видеонапряжения с порогом. Видеонапряжение, превысившее порог, поступает на один из выходов схемы совпадения.

В нижнем канале видеонапряжение дифференцируется (в устройстве дифференцирования), и в момент прохождения производной через нуль (от большего значения к меньшему) устройство фиксации нуля вырабатывает узкий импульс фиксации стандартной формы. Этот стандартный импульс фиксации подается на второй вход схемы совпадения.

Стандартный импульс, совпадающий во времени с фактом превышения порога в канале обнаружения, подается на вход ЦАД. Таким образом, в устройстве, показанном на рис. 8.4, оценка момента максимума функции правдоподобия производится по моменту пересечения нуля производной функции правдоподобия.




Принцип работы цифрового автодальномера

Полный процесс радиолокационного измерения траектории цели состоит из трех этапов: поиска, захвата и сопровождения цели.

В настоящей работе рассматривается лишь процесс сопровождения цели. Поэтому предполагаем, что в результате поиска цель найдена, а в результате захвата - правильно обнаружена. Это означает, что в счетчике дальности первоначально установлен код дальности , приближенно характеризующий дальность до цели. Для прецизионного (с точностью до одного дискрета дальности ) совпадения кода дальности с истинной дальностью до цели используется этап сопровождения цели. Функциональная схема цифровой системы сопровождения (цифрового автодальномера) в упрощенном виде представлена на рис. 8.6.

Она состоит из трех основных узлов:

1) временного цифрового дискриминатора (ЦД), задачей которого является выработка сигнала, функционально зависящего от рассогласования между кодом дальности NR и истинной дальностью до цели;

2) цифрового интегратора, выполненного в виде реверсивного счетчика дальности СТ2 (задачей его является накопление сигнала рассогласования с выхода дискриминатора и выработка в соответствии с этим кода дальности NR);

3) преобразователя «код дальности - временной интервал» (задачей его является преобразование кода дальности NR в соответствующий ему дискретный временной интервал).


ЦАД, изображенный на рис. 8.6, работает следующим образом. Первоначальный код дальности , выработанный в результате процесса поиска и захвата цели, введен в счетчик дальности СТ2. Суммирующий счетчик СТ2 перед моментом излучения зондирующего импульса установлен в нулевое состояние. В момент излучения зондирующего импульса синхронизирующий импульс ударно возбуждает генератор счетных импульсов G, и счетные импульсы начинают поступать на суммирующий счетчик СТ2. Код в суммирующем счетчике начинает возрастать, и в момент совпадения его с кодом грубой дальности схема сравнения (==) грубых кодов дальности выдает импульс, который:

а) поступает на схему уточнения;

б) срывает колебания генератора счетных импульсов;

в) сбрасывает на нуль код в суммирующем счетчике.

В схеме уточнения этот импульс задерживается на величину дробной части периода повторения счетных импульсов (соответствующей уточненной поправке кода дальности ) и с выхода схемы уточнения поступает на один из входов цифрового дискриминатора (ЦД). На второй вход дискриминатора подается отраженный от цели сигнал - стандартный импульс фиксации (рис. 8.5). Дискриминатор вырабатывает сигнал рассогласования, который вводится в младший разряд счетчика дальности, изменяя уточненную поправку , а следовательно, и полный код дальности . Кольцо автосопровождения, таким образом, замыкается. После посылки следующего зондирующего импульса весь процесс повторяется.

Надо отметить, что разбиение кода дальности NR на грубую часть и уточненную поправку в большой степени условно. Необходимость подобного разбиения диктуется следующим. Точность измерения дальности в конечном счете определяется минимальным дискретом дальности . Для повышения точности измерения необходимо уменьшать , одним из путей которого является увеличение частоты следования счетных импульсов. Однако при высоких частотах повторения счетных импульсов счетчики работают неустойчиво (в импульсных схемах возникают сбои). Поэтому для уменьшения используют схемное решение. Этот путь приводит к применению схемы уточнения в цепи обратной связи (в преобразователе "Код-время") и, как следствие - к разбиению на и .

При этом представляет собой целое число периодов повторения счетных импульсов.

Рассмотрим работу схемы уточнения. Развернутая схема взаимодействия схемы уточнения с соответствующими разрядами счетчика дальности СТ2 представлена на рис. 8.7.


Основой схемы уточнения служат коммутируемые линии задержки. Пусть, например, в младших разрядах счетчика дальности находится код , что соответствует , т.е. схема уточнения должна обеспечить задержку, равную 5 минимальным градациям (дискретам) задержки: . Младшие разряды счетчика дальности обеспечивают для данного случая следующий путь прохождения импульса от входа схемы уточнения на её выход U6’ - ЛЗ - ‘U2’ - ‘U4’ - ЛЗ. Таким образом, временная задержка между выходными и входными импульсами схемы уточнения будет равна . В данном случае использование схемы уточнения позволяет повысить точность измерения дальности в 8 раз без увеличения частоты следования счетных импульсов.

Существуют и другие методы уточнения временного положения импульсов: метод задержанных совпадений и метод нониусного генератора [2].

Важной задачей является построение цифрового дискриминатора. Одна из наиболее простых его схем изображена на рис. 8.8.



Последовательность схем ждущих мультивибраторов S образует цепь электронной задержки, поскольку срез импульса предыдущего ждущего мультивибратора запускает последующий. Длительности импульсов и выбраны равными длительности зондирующего импульса, а длительность - равной минимальному дискрету временной задержки, т.е. в данном случае . Длительность импульса фиксации взята несколько меньшей, чем , во избежание переходных процессов, возникающих при вводе кода рассогласования в счетчик дальности. Выходные напряжения ждущих мультивибраторов поданы на входы соответствующих схем совпадения. На вторые входы схем совпадения подан стандартный импульс фиксации. При совпадении стандартного импульса с левым полустробом (импульсом длительностью ) дискриминатор выдает в реверсивный счетчик дальности ‘-1’, а при совпадении с правым полустробом (импульсом длительностью ) - сигнал ‘+1’. При совпадении стандартного импульса со стробом с выхода дискриминатора на реверсивный счетчик дальности ничего не поступает.

Дискриминационной характеристикой при отсутствии шума (статической дискриминационной характеристикой) А(х) (рис. 8.9) называется зависимость выходного сигнала А дискриминатора от величины рассогласования Х между истинным значением дальности до цели и координатой центра строба: .

Иногда используют значение рассогласования во временной области . В этом случае возможны следующие значения выходного сигнала А: -1, 0; +1 (рис. 8.9), т.е. осуществляется трехуровневое квантование сигнала ошибки.

При наличии шума факт появления того или иного значения сигнала А является случайным. Этот процесс может быть описан числовыми характеристиками, а именно: математическим ожиданием и дисперсией .

Зависимость в этом случае называется дискриминационной характеристикой, а зависимость - флюктуационной. Примерный вид и показан соответственно на рис. 8.10 а, б.


Из рисунка видно, что наличие шума приводит к "сглаживанию" резкой нелинейности (рис. 8.9). Отметим, что при отсутствии шума флюктуационная характеристика не вводится вообще.



следующая страница >>