измеритель фаза нуль

Реферат "Фазовый измеритель фаза нуль частотный методы измерения дальности " adv Темы рефератов: Авиация измеритель фаза нуль космонавтика Адвокатура Административное законодательство Архитектура Банковское дело Биология Биржевое дело Военная кафедра География Геология Искусствоведение Исторические личности История История государства История России Компьютерные технологии Конституционное право Криминалистика Культурология Литература Маркетинг Математика Медицина Международное право Менеджмент Москвоведение Музыка Наука Пищевая промышленность Политология Психология Радиотехника Религия Сельское хозяйство Социология Техника Транспорт Физика Философия Химия Экология Экономика Языкознание Министерство образования Российской Федерации Казанский Государственный Технический Университет им. А.Н. Туполева Реферат По дисциплине: «Основы радиотехнических систем» На тему: «Фазовый измеритель фаза нуль частотный методы измерения дальности» Выполнил ст. гр.5531 М.А. Лукьянов Проверил Р.В. Мнекин Казань 2002 Содержание I. Введение…………………………………………… II. Методы измерения дальности 1.Частотный метод радиодальнометрии………… Сущность метода……………………………….. Реализация частотного метода дальнометрии... 2. Фазовые методы дальнометрии……………….. Общие сведения………………………………... Фазовый радиодальномер с модуляцией несущей………………………………………... Двухчастотные фазовые дальномеры………… III. Список использованной литературы…………….. Введение Радиолокацией называется совокупность методов и технических средств, предназначенных для обнаружения различных объектов в пространстве, измерения их координат измеритель фаза нуль параметров движения посредством приема и анализа электромагнитных волн, излучаемых или переизлучаемых объектами. Радиолокация как научно-техническое направление в радиотехнике зародилось 30-х годах. Достижения авиационной техники обусловили необходимость разработки новых средств обнаружения самолетов, обладающих высокими характеристиками (дальностью, точностью). Такими средствами оказались радиолокационные системы. Выдающийся вклад в развитие радиолокации внесли русские ученые и инженеры П.К. Ощепков, М.М. Лобанов, Ю.К. Коровин, Б.К. Шембель. В советском союзе первые успешные эксперименты обнаружения самолетов с помощью радиолокационных устройств были проведены еще в 1934/36 гг. В 1939 г. на вооружение войск ПВО поступили первые серийные отечественные радиолокаторы. Существенным шагом в развитии радиолокации было создание в 1940/41 гг. под руководством Ю.Б. Кобзарева импульсного радиолокатора. В настоящее время радиолокация одна из наиболее прогрессирующих областей радиотехники. Получение информации в радиолокации сопряжено с наблюдением некоторой области пространства. Технические средства, с помощью которых ведется радиолокационное наблюдение, называются радиолокационными станциями (РЛС), измеритель фаза нуль наблюдаемые объекты – радиолокационными целями. Типичными целями являются самолеты, ракеты, корабли, наземные инженерные сооружения. В радиолокации наиболее часто измеряется дальность между целью и РЛС. Существуют импульсный, частотный измеритель фаза нуль фазовый методы измерения дальности. Целью данной работы является описание частотного измеритель фаза нуль фазового методов. Данный документ содержит 7 рисунков. При написании реферата было использовано 4 источника литературы измеритель фаза нуль ресурсы сети Internet. Методы измерения дальности. 1. Частотный метод радиодальнометрии. Сущность метода. Для этого метода характерно, что зондирующее излучение непрерывное измеритель фаза нуль модулировано по частоте. Модуляция позволяет различать прямой измеритель фаза нуль отраженный сигналы по разности их частот измеритель фаза нуль тем самым не только обнаружить цель, но измеритель фаза нуль измерить ее дальность. Частоту передатчика fпрд, естественно, нельзя неограниченно увеличивать или уменьшать. Ее изменяют по пилообразному или пилообразному (Рис.1) закону с частотой модуляции Fм=1/Тм. Девиацию, т.е. максимальное отклонение частоты, обозначим Δfm=fmax-fmin. Частота отраженного сигнала fотр повторяет частоту излученного сигнала fпрдс запаздываниемtд=2Д/с. Отсюда в один измеритель фаза нуль тот же момент времени t разность частот прямого (fпрд) измеритель фаза нуль отраженного (fотр) сигналов, т.е. частота биений Fб=|νм|tд=2|νм|Д/с , (1) где |νм| - скорость изменения частоты. В один полупериод модуляции Тм/2 частота передатчика fпрд возрастает измеритель фаза нуль скорость νм>0, измеритель фаза нуль в другой полупериод – наоборот; вместе с тем частота Fд физически не может быть отрицательной величиной. Поэтому в формулу (1) введено абсолютное значение скорости модуляции |νм|. При пилообразном законе эта скорость постоянная измеритель фаза нуль равна частному от деления частоты Δfm на ее продолжительность Тм/2. Тогда формулу (1) можно представить в виде Fб=2|νм|Д/с=4ΔfmД/сТм=4ΔfmFмД/с (2) Величины Δfm,Fм измеритель фаза нуль с – постоянные, измеритель фаза нуль это значит, что в ЧМ дальномере измерение текущей дальности цели Д сводится к измерению разности частот Fб прямого измеритель фаза нуль отраженного сигналов, причем Д измеритель фаза нуль Fб связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью. Отсюда происходит другое название величины Fб – частоты дальности. Линейный закон изменения частоты Fб нарушается на участках протяженностью tд, в середине которых эта разностная частота проходит через нулевое значение. Однако, если максимальное запаздывание сигнала, которое фиксируется данной РЛС, значительно меньше периода модуляции Временные диаграммы иллюстрирующие частотный метод измерения дальности Рис.1 (tд max << Тм), то нарушением линейности можно пренебречь измеритель фаза нуль считать формулу (2) справедливой для любого закона частотной модуляции. Соотношение tд max << Тм является также условием однозначного отсчета дальности. Реализация частотного метода дальнометрии. По способу обработки сигналов неследящие частотные измерители делятся на корреляционные, с фильтровой обработкой измеритель фаза нуль с корреляционно-фильтровой. Третий вариант, наиболее простой в осуществлении, представлен функциональной схемой дальномера (Рис.2) и временными диаграммами (Рис.3). Передающее устройство состоит из генератора высокой частоты, модулятора, изменяющего частоту генерируемых колебаний по пилообразному или синусоидальному закону, измеритель фаза нуль передающей антенны А1. Первым каскадом приемника является смеситель, с которого начинается Корреляционно-фильтровая обработка: в смесителе перемножаются отраженный сигнал uотр(t), который подводится от приемной антенны А2, с опорным сигналом uпр(t), который подводится по короткому кабелю от передатчика; накопление энергии происходит в RC-фильтрах нижних частот, следующих за перемножителем. Как во всяком смесителе, перемножение происходит в нелинейном элементе измеритель фаза нуль в результате образуются составляющие суммарной измеритель фаза нуль разностной частот отраженного измеритель фаза нуль опорного (прямого) сигналов. Сигнал с частотой биений пропускается к усилителю низкой частоты, измеритель фаза нуль составляющие суммарных частот подавляются фильтрами нижних частот смесителя. Как показывает временная диаграмма напряжения биений uб (Рис.3), когда частота его Fб отклоняется от своего основного значения, синусоидальность этого напряжения нарушается. Двухсторонний ограничитель амплитуды, следящий за усилителем низкой частоты, преобразует полученное несинусоидальное напряжение с периодом Тм в прямоугольные колебания uогр. Так называемый счетчик нулей определяет частоту биений Fб по числу переходов через нуль, которые совершают положительные перепады этих колебаний за период модуляции Тм. Переходы отмечены точками на временной диаграмме. Если число их Nm умножить на частоту модуляции Fм, то получится частота дальности, которую фиксирует индикатор Fб= NmFм (3) Если счетчик аналоговый (Рис.3), то выходное напряжение uсч постоянное, измеритель фаза нуль если счетчик цифровой, то работа его сводится к подсчету эталонных импульсов, пропорциональных, как измеритель фаза нуль напряжение uсч, частоте дальности. Очевидно, что индикатор при таком счетчике должен показывать дальность цели в цифровой форме. В связи с тем, что счетчики подсчитывают число полных биений, показания частотного дальномера изменяются скачками. Наименьшая Функциональная схема частотного радиодальномера с корреляционно-фильтровой обработкой сигналов Рис.2 Временные диаграммы частоты биений и напряжений в измерителе частотного радиодальномера с корреляционно-фильтровой обработкой сигналов Рис.3 дальность Дmin, которую способен измерить дальномер, соответствует одному полному биению за период модуляции (Nm=1). Согласно (3) это означает, что Fб=Fм, измеритель фаза нуль из (2) следует, что Fм=4ΔfmFмДmin/с. Отсюда находим минимальную дальность, измеряемую частотным дальномером: Дmin=с/4Δfm (4) Следующие показания дальномера будут соответствовать уже двум (Nm=2;Fб=2Fм), трем (Fб=3Fм) измеритель фаза нуль т.д. полным биениям за один период модуляции. Значит, имеется ошибка дискретности измерения дальности, равная скачку ΔД=с/4Δfm (5) При измерении дальности нескольких целей измеритель должен содержать спектроанализатор, рассчитанный на последовательный или параллельный анализ частот биений. Последовательный анализ производится плавным изменением частоты гетеродина приемника или оптимального фильтра, следующего за смесителем. Это требует больших затрат времени измеритель фаза нуль связано с неполным использованием энергии отраженного сигнала во время перестройки. Многоканальный параллельный спектроанализатор (Рис.4) состоит из узкополосных фильтров Ф1,Ф2,Ф3,…, детекторов Д1, Д2, Д3, Д4, …. измеритель фаза нуль неоновых лампочек ЛН1, ЛН2, ЛН3, ЛН4, …. . Полосы пропускания фильтров примыкают друг к другу измеритель фаза нуль охватывают весь диапазон измеряемых частот дальности. По номерам загорающихся лампочек можно судить о том, к какому участку (каналу) дальности относится каждая наблюдаемая цель. Ясно, что чем уже полоса пропускания фильтра ΔFф, тем выше разрешающая способность по дальности измеритель фаза нуль тем меньше возможные расхождения между истиной измеритель фаза нуль указываемой индикатором дальностью цели. Этому же способствует увеличение частоты модуляции измеритель фаза нуль девиации частоты. Сказанное подтверждается формулами среднеквадратической ошибки σд и потенциальной разрешающей способности ΔДmin п частотного дальномера: (6) (7) Функциональная схема многоканального параллельного спектроанализатора Рис.4 2.Фазовые методы дальнометрии. Общие сведения. Измерение дальности фазовыми методами заключается в измерении приращения фазы гармонического колебания масштабной частоты за время запаздывания отраженного сигнала: Δφ=Ωмtд=2πFм·Д/с=4πД/λм (8) Частота Fм измеритель фаза нуль длина волны λм=с/Fм называются масштабными потому, что от них зависит масштаб шкалы дальности, т.е. коэффициент пропорциональности между измеряемым фазовым сдвигом Δφ и дальностью цели Д. Через фазовые интервалы Δφ=2π гармоническое колебание, измеритель фаза нуль с ним измеритель фаза нуль показания фазометра повторяются. Отсюда согласно формуле (8) максимальный предел однозначно измеряемой дальности Додн=λм/2 (9) Наиболее простым по устройству был бы фазовый радиодальномер с излучением колебаний только одной – несущей частоты fо. Но тогда масштабная частота Fм=fо измеритель фаза нуль длина волны λм=λо=с/fо, измеритель фаза нуль так как РЛС обычно работают на УКВ, то это ограничило бы однозначно измеряемую дальность несколькими метрами (Додн= λм/2). Вместе с тем масштабная частота влияет на точность определения дальности. Действительно, из формулы (9) дальность Д=сΔφ/4πFм=λмΔφ/4π, измеритель фаза нуль если фазометр измеряет Δφ со среднеквадратической ошибкой σΔφ, то дальность определяется со среднеквадратической ошибкой σд =сσΔφ/4πFм=λмσΔφ/4π (10) Шумы препятствуют точному определению фазового сдвига измеритель фаза нуль увеличением отношения сигнал/шум qо ошибка σΔφп уменьшается: σΔφп=1/[рад]. С учетом этого из формулы (10) находим потенциальную среднеквадратическую ошибку измерения дальности фазовыми методами: σдп=сσΔφп/4πFм=с/4πFм=λм/4π (11) Как видно, всем фазовым дальномерам присуще противоречие: увеличение масштабной частоты способствует повышению точности измерений, но уменьшает предел однозначно измеряемой дальности. Рассмотрим, как разрешается это противоречие в двух применяемых на практике фазовых методах. Фазовый радиодальномер с модуляцией несущей. Передающая антенна излучает радиоволны несущей частоты fо, модулированные по амплитуде гармоническими колебаниями низкой частоты F, измеритель фаза нуль сравнение фаз излучаемого и отраженного сигналов производится на частоте огибающей Fм этих сигналов. Пропорционально уменьшению масштабной частоты от fо до Fм=F (увеличению масштабной длины волны λм=с/F) возрастает однозначно измеряемая дальность Додн. Например, при частоте модуляции F=300 Гц длина волны λм=3·10/300=10м и Додн=λм/2=10/2=5·10м=500 км. В передатчике дальномера (Рис.5,6) колебания генератора высокой частоты модулируются по амплитуде колебаниями генератора масштабной частоты. Отраженные от цели АМ колебания усиливаются и демодулируются амплитудным детектором. Следовательно, выходное напряжение приемника uпрм имеет частоту, равную масштабной Ωм=2πFм, но отличается по фазе от напряжения uм на Ωмtд. Этот фазовый сдвиг измеряется фазометром. На функциональной схеме показан неследящий измеритель фазы с дискретным счетом дальности. Измерение сводится к счету числа эталонных импульсов Nэт, генерируемых за время запаздывания сигнала tд. Очевидно, что период следования этих импульсов Тэт должен быть строго стабильным измеритель фаза нуль существенно меньше запаздывания сигнала tд даже при минимальной дальности цели. Сравниваемые по фазе синусоидальные напряжения uм измеритель фаза нуль uпрм преобразуются амплитудными ограничителями в прямоугольные колебания uом измеритель фаза нуль uопрм, которые затем перемножаются, чтобы получить колебания отрицательной полярности в течение времени tд измеритель фаза нуль положительной полярности в остальную часть полупериода модуляции. Каскад совпадения имеет два входа: на один от генератора отрицательных эталонных импульсов поступают колебания uэт, а на другой от перемножителя-колебания uом измеритель фаза нуль uопрм. Так как те измеритель фаза нуль другие совпадают по знаку только в интервалы времени tд, то эталонные импульсы uэт проходят к счетчику пачками Nэт=tд/Tэт измеритель фаза нуль цифровой счетчик указывает дальность цели пропорционально числу Nэт: Д=ctд/2=сNэтТэт/2=сNэт/2Fэт. (12) Ошибка дискретности измерителя соответствует периоду эталонных импульсов: ΔДдкр=сТэт/2=с/2Fэт (13) Увеличение частоты Fэт уменьшает ошибку ΔДдкр, но усложняет реализацию счета импульсов. При Fэт=10 Гц имеем ΔДдкр=3·10/2·10=15 м. Функциональная схема фазового дальномера с модуляцией несущей Рис.5 Временные диаграммы напряжений фазового дальномера с модуляцией несущей Рис.6 Противоречие в выборе масштабной частоты разрешают применение многошкального отсчета: подобно измерению времени с помощью часовой, минутной измеритель фаза нуль секундной стрелок часов, дальность определяют одновременно или последовательно с помощью грубой шкалы, соответствующей самой низкой модулирующей частоте Fм1, измеритель фаза нуль более точной шкалы, соответствующей масштабной частоте Fм2, которая кратна Fм1, измеритель фаза нуль если требуется – по еще более точным шкалам, проградуированным для более высоких масштабных частот Fм= Fм3, Fм4, …. Частоту Fм1 выбирают исходя из заданной максимально измеряемой дальности, измеритель фаза нуль самую большую масштабную частоту – согласно требуемой точности измерений. При этом число шкал должно быть таким, чтобы при пересчете данной ошибки на ближайшую точную шкалу максимальная фазовая ошибка шкалы не превысила 2π. Двухчастотные фазовые дальномеры. В этих дальномерах масштабная частота образуется в результате биений синусоидальных колебаний двух несущих частот f1,f2, которые генерируются с начальными фазами ψ01,ψ02 в передатчике (Рис.7) . Колебания следуют через сумматор в передающую антенну и, кроме того, в смеситель I – в качестве опорных сигналов. На выходе этого смесителя получаются колебания разностной частоты Δf=f1-f2 c фазой ψ1=(2πf1-2πf2)t+(ψ01-ψ02)=2πΔft+(ψ01-ψ02) (14) Отраженные от цели сигналы улавливаются приемной антенной, разветвляются по частотам f1,f2, проходят через усилители-ограничители измеритель фаза нуль преобразуются смесителем II в колебания разностной частоты f1-f2. Частоты f1,f2 выбираются близкими друг другу измеритель фаза нуль для них фазовые сдвиги, обусловленные отражением волн от цели измеритель фаза нуль задержкой в РЛС, можно считать одинаковыми. На выходе смесителя II эти сдвиги полностью вычитаются измеритель фаза нуль с учетом времени запаздывания сигнала tд=2Д/с фазовый угол выходного напряжения ψ11=(2πf1-2πf2)(t-2Д/c)+(ψ01-ψ02)=πΔf(t-2Д/c)+ (ψ01-ψ02) (15) Фазометр измеряет разность фаз ψ1,ψ11, выраженных формулами (14),(15), измеритель фаза нуль определяет дальность цели согласно выражению Δψ= ψ1-ψ11=2πΔf(t-t+2Д/c)+(ψ01-ψ02)- (ψ01-ψ02)=4πΔfД/c=4πД/Δλ (16) Легко заметить, что фазометр двухчастотного дальномера не реагирует на сдвиг по фазе, вызванный отражением волн от цели, измеритель фаза нуль позволяет получить требуемый диапазон однозначного измерения дальности за счет малой разности длин волн Δλ=c/Δf, которая играет роль масштабной длины волны: λм=Δλ. Соответственно масштабная частота Fм=Δf. Функциональная схема двухчастотного фазового радиодальномера Рис.7 Подбором величины Δf добиваются однозначных измерений в заданном диапазоне дальности, измеритель фаза нуль многошкальным отсчетом обеспечивают необходимую точность. Высокая стабильность измеритель фаза нуль кратность частот Fм этих шкал достигается тем, что сначала получают различные пары частот f1 измеритель фаза нуль f2 умножением измеритель фаза нуль смешением колебаний первичного кварцевого генератора, измеритель фаза нуль затем образуют требуемые масштабные частоты Fм как биения частот f1,f2. Осуществление фазового радиодальномера на биениях усложняется тем, что невозможно разделить непрерывные прямой измеритель фаза нуль ответный сигналы одинаковой частоты. По этой причине метод биений применяется только в системах с активным ответом, где ответный сигнал излучается на частоте, отличной от частоты запросного сигнала. Список использованной литературы. 1. В.Б. Пестряков, В.Д. Кузенков. Радиотехнические системы. М.: «Радио измеритель фаза нуль связь» 1985 г. 2. http://www.5ballov.ru 3. Журналы «Радио» №8,№11 за 1972 г. 4. Г.Б. Белоцерковский. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. М.: «Советское радио» 1975 г. 5. В.В. Васин, Б.М. Степанов. Справочник-задачник по радиолокации. На правах рекламы: Партнеры: ADV 2006 © Copyright, Topreferats.ru E-mail: topreferats.ru@mail.ru разделы деловой разведка ларсен центр медикаметозное безоперационное прерывание беременность telecomfm gsmphone pki паркетный лак уничтожитель огнезащитный покрытие кислотостойкий краска дермато-венеролог монетница промальп уцененный холодильник охота быкова силикон купить nokia 9300i средство самооборона два цвет эрозия шейка матка итальянский вина флаг заказ аппарат фигурный нарезка тест зеркало вагинальный селин дион билет ножной пластырь высокотемпературный электроизоляция решетка оцинкованный вышитый герб ароматный мир огнезащитный состав 5003.17 (крышка) лечение алкоголизма центр проктология dunlup 205 55 r16 альтернативный медицина подбор контрацепция тройник перех квн средство самооборона бензопила stihl диагностический стенд дренаж краска ржавчина создание лого банковский ячейка продать кайт промальп двухтарифные электросчетчик гелусил лак катетер устройство плавный пуск восстановление информация центральный детский мир плата видеозахвата антенна бустер проведение лотерея слимент лифт измеритель фаза нуль