Тимчасові діаграми (рис. 5.4) пояснюють роботу дискриминатора. Сигнал на виході ВС кожного каналу представляє послідовність імпульсів, тривалість яких визначається знаком і величиною расстройки Dt. Інтегратори формують постійну напругу, пропорційні тривалості імпульсів ВС (скидання інтеграторів проводиться по передньому фронту селекторних імпульсів). «Пам'ять» інтеграторів дорівнює періоду повторення імпульсів. Тому зміна затримки сигналу через рух цілі буде відслідковуватися системою безпомилково (за умови, що характеристики ФНЧ узгоджені з характером руху).
Лекція 5. ТЕМА 5: «Системи спостереження за ЗАТРИМКОЮ СИГНАЛА»
план лекції
Область застосування систем стеження за затримкою.
Функціональна і структурна схеми ССЗ.
Системи спостереження за напрямком приходу радіосигналів (ССН), їх призначення і область застосування.
Функціональна і структурна схеми ССН.
У системах точного вимірювання дальності (наприклад, супутникових системах радіонавігації) використовуються псевдовипадкові фазо-маніпульовані (ФМ) сигнали. Такі сигнали являють собою безперервний перио-ною сигнал, отриманий шляхом фазової маніпуляції (фаза приймає два значення: 0 і p) стабільного несучого коливання псевдослучайной по-отже (ПСП) символів ± 1. Ця послідовність формує-ся цифровим генератором, виконаним на основі регістра зсуву з обрат-ної зв'язком. Довжина регістра визначає період ПСП (період повторення сигналу) (N - довжина ПСП; n - число тригерів в регістрі; t0 - тривалість символу ПСП, що дорівнює, - тактова частота генератора ПСП).
Функціональна схема ССЗ псевдослучайного ФМ-сигналу представ-лена на рис. 5.5, а.
На вхід ССЗ надходить сигнал проміжної частоти з вихо-да ППЧ приймача. Попереднє детектування цього сигналу, як пра-вило, неможливо, так як смуга пропускання ППЧ велика (дорівнює і бо-леї, а може становити частки мікросекунди). Крім того, відстань до передавача, встановленого на супутнику, велике (десятки тисяч кіломет-рів). У зв'язку з цим звичайне амплітудне детектування неможливо, так як при малих відносинах сигнал / шум відбувається придушення сигналу шу-мом. Синхронне (когерентне) детектування (при якому придушення сигналу не відбувається при будь-яких відносинах сигнал / шум) також неможливе можна, так як до встановлення тимчасової синхронізації фаза сигналу НЕ-відома.
Тимчасової дискримінатор (рис. 5.5, б) складається з двох каналів, в ка-ждом з яких є перемножувач, смуговий фільтр (ПФ) і ампли-тудно детектор (АД). У верхньому каналі ВД сигнал перемножується з опері-лишнього копією S + опорної ПСП, а в нижньому каналі - з запізнілої копією S-. Обидві опорні послідовності виробляються генератором (ГПРП), ідентичним генератору, використовуваному в передавачі (зазвичай ці послідовності беруться з виходів останнього і передостаннього Трігг-рів регістра, так що їх відносний часове зрушення дорівнює).
Перемножувач, ПФ і детектор кожного каналу дискриминатора обра-товують коррелятор, напруга на виході якого пропорційно зна-нию автокореляційної функції (АКФ) ПСП відповідно в точках (для верхнього каналу) і (для нижнього каналу). АКФ має вигляд трикутника з підставою рівним.
Формування дискримінаційної характеристики пояснюється на рис. 5.6, де зображено залежність вихідних напруг каналів від тимчасового неузгодженості, а також сама характеристика (як різниця напруги на виходах каналів).
Використання амплітудних детекторів в дискримінаторі можливо тому, що сигнал в результаті перемноження з кожної з опорних ПСП стискається по спектру (максимуму напруги в каналі відповідає Совпа-дення сигналу і опорної ПСП по затримці - при цьому сигнал на вході ПФ має вигляд гармонійного коливання проміжної частоти) . Завдяки стиску по спектру смуга ПФ може бути обрана значно менше, ніж смуга ППЧ. Тому ставлення сигнал / перешкода на вході детектора сущест-венно більше, ніж на вході дискриминатора. Якщо початкове тимчасове рас-узгодження не перевищує значення за абсолютною величиною (зазвичай прагнуть забезпечити початкову помилку не більше ±), на виході діскрі-мінатора є постійна напруга, яке впливає на управ-ється тактовий генератор (УТГ), змінюючи його частоту fт таким чином , щоб звести помилку до нуля. Зміна положення опорних ПСП на ча-тимчасової осі шляхом зміни fт можливо завдяки зв'язку фази (затримки) і частоти коливання УТГ: збільшення частоти fт тягне зміщення опорних ПСП в сторону випередження, а зменшення - в сторону запізнювання.
Функції ФНЧ в даній схемі ті ж, що і в ССЗ, розглянутої ра-неї. Характеристики фільтра вибираються таким чином, щоб з одного сто-ку, послабити дію перешкод, а з іншого - зменшити динамічну помилку, обумовлену рухом об'єкта. Наявність інтегруючих ланок у складі ФНЧ забезпечує можливість здійснювати автосупровід по дальності (завдяки «пам'яті» фільтра по положенню - дальності і по швидкості).
Введення системи в режим стеження здійснюється пристроєм пошуку (на схемі не показано). У режимі пошуку ланцюг управління частотою тактовою-го генератора від ФНЧ розривається. В якості керуючого використовується напруга генератора пошуку (зазвичай це напруга пилкоподібної фор-ми), під дією якого обидві опорні ПСП зміщуються до тих пір, поки тимчасова расстройка не зменшиться до значення ±. Відбувається захоплення сигналу і система переходить в режим стеження: генератор напруги пошуку відключається, а ланцюг управління генератором тактової частоти від ФНЧ замикається (при цьому «запам'ятовується» значення напруги пошуку в момент захоплення сигналу).
Вимірювання дальності зводиться до вимірювання затримки вихідний ПСП генератора S0. збігається з сигналом, щодо ПСП, модулирующей сигнал передавача. Послідовність S0 може бути отримана шляхом за-тримки на послідовності S +.