Принцип работы приемоиндикатора в режиме измерения.

Блок-схема приемоиндикатора ИФ РНС в режиме точных измерений

Упро­щенная блок-схема приемоиндикатора в режиме измерения промежут­ка времени между моментами прихода сигналов ведущей и одной из ведомых станций.

Все элементы приемоиндикатора, осуществляющие фазовое кодиро­вание и поиск, из этой схемы исключены для большей наглядности из­ложения. С этой же целью — для облегчения понимания основных принципов работы — можно представить, что ведущая и ведомая станции излучают не «пакеты» радиоимпульсов, а одиночные радиоим­пульсы.

Принимаемые импульсы ведущей и ведомой поступают на фазовый детектор ФД и синхронный детектор СД. Схема СД, не отличается от схемы ФД, только опорное колебание СД сдвинуто по фазе на 90° по отношению к опорному напряжению ФД.

Пусть сигналы ua (t) и и_в (t) ведущей и ведомой станций на выходе приемника имеют вид:

и_А (t) = U (t—t _A ) sin w (t—t_A) = U (t—t_A) sin (wt—j_A);

и_B (t) = U (t—t_B) sin w (t—t_B) = U (t—t_B) sin (wt—j_A),

где t_A и t_B— моменты прихода сигналов А и В. Эти моменты отсчи­тываются от момента излучения сигнала ведущей станции А. Функ­ции U (t — t _A ) и U (t — t _B ) имеют смысл лишь в пределах длитель­ности импульса t_и; например, U (t — t_A) = 0 при t < t_A и t >t_A + t _и.

Фазовая автоподстройка опорного генератора сигналами ведущей станции производится следующим образом. Поиск передней части по­верхностного сигнала предполагается уже выполненным. Поэтому в схе­ме должна осуществляться соответствующая коммутация переключа­теля П в такт приема сигналов береговых станций, а опорные кратко­временные стробы временного различителя ВР1 на выходе ФД должны выделять лишь ту часть напряжения рассогласования, которая соот­ветствует передней части поверхностных радиоимпульсов. Отстробированные напряжения передаются на блок фазовой автоподстройки АПФ опорного генератора. В результате фаза j₀ опорного генератора изменяется до тех пор, пока не будет отличаться точно на 90° от фазы ВЧ заполнения радиоимпульса и постоянное напряжение на выходе ФД, обусловливаемое поверхностным радиоимпульсом, не станет рав­ным нулю. Таким образом, фаза j„ колебания на выходе опорного ге­нератора будет хранить память о фазе ВЧ заполнения, поскольку j₀ = j_А + 90°. Фаза опорного напряжения СД при этом будет точно совпадать с фазой ВЧ заполнения поверхностного радиоимпульса ве­дущей станции. Поэтому на выходе СД появится видеоимпульс U (t — t_A). Он поступает на схему формирования напряжения, имею­щего одну «точку» смены знака в пределах переднего фронта радио­импульса.Пусть эта точка отстоит на интервал t₀ от на­чала импульсов. С выхода схемы формирования особой точки напряже­ние поступает на временной различитель ВР2 и служит для уточнения временного положения измерительных опорных стробов. Опорные стро­бы, как видно из блок-схемы, получаются из колебаний опорного генератора, прошедших фазовращатель Фв1 и делитель частоты. На выходе делителя частоты и формируются измерительные стробы ведуще­го канала. Длительность каждого строба 3—5 мкс, а период повторе­ния Т равен периоду повторения сигналов береговых станций. Если эти стробы не совпадают с особыми точками огибающих радиоимпульсов ведущей станции, на выходе ВР2 появится сигнал рассогласования. Сигналы рассогласования с выхода ВР2 имеют вид кратковременных видеоимпульсов с длительностью, равной длительности опорных стро­бов. Полярность этих видеоимпульсов определяется стороной от­клонения опорных стробов от истинного положения особой точки огибающей. Кратковременные сигналы рассогласования накапливаются в соответствующем RС-фильтре и, после усиления, управляют положе­нием ротора фазовращателя Фв1 до тех пор, пока рассогласование не будет исключено. Временное положение t _ДЧопорных стробов с выхода делителя частоты станет совпадать с особой точкой, т. е. t _ДЧ= t_A + t₀.

При движении судна таким образом будет вестись автоматическое слежение за фазой и огибающей сигналов ведущей станции.

Рассмотрим теперь работу измерительного канала ведомой стан­ции. Во время прихода сигналов ведомой станции опорное напряжение на ФД поступает через фазовращатель Фв2. Если на выходе ФД имеет­ся сигнал рассогласования, то этот сигнал после накопления в RC- фильтре и соответствующего усиления приведет во вращение двигатель Дв2. Положение ротора Фв2 будет изменяться до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю, а фаза колебания j_ф на вы­ходе фазовращателя не будет отличаться точно на 90° от фазы ВЧ за­полнения радиоимпульсов ведомой станции.

Таким образом, непрерывное колебание на выходе фазовращателя будет запоминать фазу ВЧ заполнения сигналов ведомой станции, т. е. j_ф = j_В + 90°.

Как видно из блок-схемы, при этом ФВ2 покажет разность фаз Dj = j_В — j_А между ВЧ заполнениями радиоимпульсов ведущей и ведомой станций. Фазовый отсчет индицируется на части барабан­ного счетчика, обозначенной на блок-схеме словом «Точно». Фазовый отсчет определяется в пределах периода ВЧ заполнения, равного 10 мкс.

После отработки Фв2 опорное колебание на СД будет совпадать по фазе с ВЧ заполнением радиоимпульсов ведомой станции. На выхо­де СД будут появляться видеоимпульсы, повторяющие огибающую U (t— t_B) радиоимпульсов ведомых станций. Эти видеоимпульсы, аналогично сигналам ведущей станции, поступают на схему формиро­вания напряжения с одной переменной знака в особой точке в пределах фронта радиоимпульсов и затем на ВР. Опорные стробы на ВР2 теперь поступают с выхода схемы управляемой задержки.

Схема управляемой задержки позволяет получить измерительные стробы, задержанные относительно измерительных стробов ведущей станции. Величина задержки может изменяться. Существует несколь­ко разновидностей схем управляемой задержки. Варианты таких схем рассматривались б первом разделе.

Если измерительные стробы ведомого канала не совпадают с осо­быми точками огибающих сигналов ведомых станций, то появляю­щийся на выходе ВР2 сигнал рассогласования изменит управляемую задержку до необходимого значения. Временное положение t _спзопор­ных стробов на выходе схемы переменной задержки будет совпадать с особой точкой сигналов ведомой станции, т. е. t_спз = t_B + t₀.

Отсчетное устройство схемы переменной задержки укажет значение промежутка Dtмежду моментами появления стробов с выхода ДЧ и стробов с выхода схемы переменной задержки Dt = t _спз— t _дч = t _В— t_A. Отсчет по огибающей индицируется на части барабан­ного счетчика, обозначенной на блок-схеме словом «Грубо».

Счетчик имеет декадную оцифровку, причем каждая единица край­него правого барабана счетчика огибающей соответствует десяти мик­росекундам. Обе части барабанного счетчика дают единый однозначный отсчет разности запаздывания поверхностных сигналов ведомой стан­ции по отношению к сигналам ведущей станции. Однозначность фазо­вых измерений в импульсно-фазовой системе обеспечивается, если ошибка отсчетов огибающей не будет превышать половины периода Т высокочастотного заполнения, т. е. Dt₀ < T₁/2= 5 мкс.

Реальная схема приемоиндикатора в режиме измерений имеет так­же устройство, осуществляющее фазовое кодирование опорных напря­жений фазового и синхронного детекторов по закону фазового кода па­кетов радиоимпульсов ведущей и ведомой станций.

ХОД РАБОТЫ:

1. Расчет и построение графика сигнала u=f(t) при двух уровнях

Слежения 0.3 и 0.5.

Огибающая сигнала на выходе приемника хорошо аппроксимируется экспоненциально-степенной функцией следующего вида:

Здесь t_m - время от начала импульса до его максимума, k ‑ параметры аппроксимации, положительное число (обычно целое).

Если приемник содержит m каскадов (m = 5) с одиночными контурами и имеет заданную полосу пропускания на уровне 0.707, то параметры аппроксимации можно вычислить:

Здесь - длительность переднего фронта сигнала на входе приемника (из исходных данных), q - безразмерный коэффициент, зададим равным 1 В.

Зная параметры аппроксимации, можно получить аналитическое выражение формы огибающей сигнала.

.

С графика снимаем значения времени, при которых огибающая достигает 30% и 50% от .

Рис. 1. График огибающей сигнала .

Уровень слежения 0.3: t₀ = 10 мкс;

Уровень слежения 0.5: t₀ = 17 мкс;

Сигнал на выходе схемы синхронного детектора будет иметь вид огибающей высокочастотного сигнала.

На выходе схем формирования «особой точки» при двух уровнях слежения 0.3 и 0.5 форму сигнала на выходе схемы формирования особой точки можно получить, построив график следующей функции

Рис. 2. Графики сигнала на выходе схемы формирования«особой точки» при двух уровнях слежения 0.3 (красный) и 0.5 (синий).