регистрация /  вход

Система частотной автоподстройки (стр. 1 из 3)

Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ – УПИ

КАФЕДРА «Радиотехнических систем»

КУРСОВАЯ РАБОТА

СИСТЕМА ЧАСТОТНОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ

Екатеринбург 2004


Содержание

Задание на курсовую работу

Условные обозначения, символы и сокращения

Введение

1. Расчёт номинального значения петлевого усиления (добротности) Кпо

1.1 Математическое описание системы ЧАП

1.2 Выбор петлевого коэффициента передачи (добротности) системы

2. Коррекция системы

2.1 Анализ устойчивости системы по фазе

2.2 Расчёт среднеквадратического отклонения ошибки слежения

3. Исследование срыва слежения

Заключение

Библиографический список

Приложение 1

Приложение 2

Задание на курсовую работу

Исходные данные

Тип системы………………………………………………ЧАП

Порядок астатизма…………………………………………………………… I

Постоянная времени………………………………………0,6 сек

Отношение сигнал-шум…….…………………….……..15

Максимальное воздействие:

Скорость………………………………………………….104 Гц/сек

Ускорение………………………………………………….100 Гц/сек2

Эквивалентная шумовая полоса…………………………..104 Гц

Граница апертуры………………………………………….5*103 Гц

Переходной режим…………………………….………….104 Гц/сек

Форма сигнала…………………………………………….непрерывный

Расчетное задание

1. Рассчитать номинальное значение петлевого усиления (добротности) Кпо из условий:

1.1 Динамическая ошибка в стационарном режиме не превышает 5% полуапертуры.

1.2 Амплитуда ошибки в стационарном режиме при действии эквивалентной синусоиды с заданными максимальными значениями скорости и ускорения воздействия не превышает 5% полуапертуры.

1.3 Максимальное значение ошибки в переходном режиме при скачке скорости воздействия не превышает 50% полуапертуры.

2. Рассчитать параметры сглаживающих цепей из условий:

2.1 Запас устойчивости по фазе не меньше 30°.

2.2 С.К.О. ошибки слежения, вызванной действием помехи с заданным q2 max , не превышает 20% полуапертуры.

3. Рассчитать минимальное значение отношения мощности сигнала к мощности помехи q2 min из условия:

3.1 Вероятности срыва слежения Pср = 0,05 за время 1000 сек.

Условные обозначения, символы и сокращения

ЧАП – частотная автоподстройка

РА – радиоавтоматика

С.К.О. – среднеквадратическое отклонение

УПЧ – усилитель промежуточной частоты

ЧД – частотный детектор

ФНЧ – фильтр нижних частот

ПГ – перестраиваемый генератор

СМ – смеситель

ЛАХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика

ФЧХ – фазо-частотная характеристика

Введение

В современных радиотехнических устройствах различного назначения и системах радиоуправления широко применяются автоматические системы, которые называют системами радиоавтоматики. К ним относятся устройства фазовой и частотной автоподстройки частоты, автоматической регулировки усиления, системы измерения координат движущихся объектов, измерители дальности, различные следящие фильтры и другие.

Выделение систем РА в самостоятельный класс обусловлено их особенностями, связанными с условиями работы в составе радиотехнических устройств и систем радиоуправления, в которых осуществляется обработка параметров радиосигнала при действии различного вида помех.

Надежность и качество работы систем РА во многом определяют характеристики радиоаппаратуры и систем радиоуправления.

Рассмотрим систему (ЧАПЧ).

Системы автоматической подстройки частоты применяются в радиоприемных устройствах, доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов, устройствах частотной селекции сигналов. На рис. 1 показана упрощенная функциональная схема супергетеродинного приемника, в котором для стабилизации промежуточной частоты сигнала используется система ЧАП.

Система ЧАП, включаемая в состав приемника, работает следующим образом. Напряжение с выхода УПЧ подается на частотный дискриминатор (ЧД). При появлении отклонения промежуточной частоты сигнала от её номинального значения, которое совпадает с центральной частотой УПЧ, на выходе дискриминатора появляется напряжение, зависящее от величины и знака отклонения D w . Выходное напряжение дискриминатора, пройдя через фильтр нижних частот (ФНЧ), поступает на подстраиваемый генератор (ПГ) и изменяет его частоту, а следовательно, и промежуточную частоту сигнала так, что исходное рассогласование D w уменьшается.

В результате работы системы ЧАПЧ промежуточная частота сигнала удерживается близкой к центральной частоте УПЧ. Это позволяет существенно уменьшить влияние взаимной нестабильности частот передатчика и гетеродина, сузить полосу УПЧ и повысить качество приема.

Объектом курсового проектирования является система радиоавтоматики (следящая радиотехническая система), осуществляющая выделение какого-либо параметра радиотехнического сигнала с использованием принципа обратной связи.

Перечень исходных данных и требуемых значений показателей качества формулируются преподавателем – руководителем курсовой работы и может быть различным в зависимости от концепции руководителя.

В качестве исходных данных задается тип следящей радиотехнической системы, порядок ее астатизма, постоянная времени простого инерционного звена, полоса пропускания радиоприемного устройства, максимальное значение отношения мощностей сигнала и помехи на выходе линейной части радиоприемного устройства, форма радиосигнала, используемого в системе, и его параметры, тип обработки – аналоговая или цифровая. В качестве характеристик воздействия фигурируют максимальные значения скорости и ускорения параметра сигнала, за которым следит система.

Целью проектирования является расчет основных параметров системы, удовлетворяющих системе заданных показателей качества. К числу таких показателей относится точность слежения, определяемая значениями и параметрами ошибок слежения, степень устойчивости системы, вероятность срыва слежения за заданное время при заданном относительном уровне помехи и т.д.

1. Расчёт номинального значения петлевого усиления (добротности) Кпо

Рассмотрим элементы и математическое описание системы ЧАП.

Преобразование частоты входного сигнала, выполняемое в смесителе (СМ), описывается соотношением:

,

где wпр – промежуточная частота сигнала, wс , wг – частоты сигнала и подстраиваемого гетеродина соответственно.

Отклонение D w промежуточной частоты сигнала от её номинального значения wпр0 определяется равенством

При условии безынерционности УПЧ частоты сигналов на его входе и выходе совпадают.

В качестве частотного дискриминатора системы ЧАП используются: частотные детекторы с расстроенными контурами, частотные детекторы с фазовым детектированием и др., которые применяются и для демодуляции частотно-модулированных колебаний.

Выходное напряжение частотного дискриминатора при действии на его входе сигнала и внутреннего шума приемника можно представить в виде суммы математического ожидания и центрированной случайной составляющей:

,

где

– математическое ожидание выходного напряжения, зависящее от расстройки W , также называется дискриминационной характеристикой; x(t, W) – флуктуационная составляющая напряжения uд (t), W – расстройка промежуточной частоты сигнала по отношению к переходной (центральной) частоте wп дискриминатора, равная

.

Качественный характер дискриминационной характеристики показан на рис. 2.

Форма функции F( W), а также характеристики случайного процесса x(t, W) зависят от типа и параметров УПЧ и частотного дискриминатора, отношения сигнал-шум в полосе УПЧ, наличия и характера флуктуаций сигнала и от других факторов. При малых рассогласованиях W дискриминационная характеристика линейна

, где SД – крутизна дискриминационной характеристики.

Фильтр нижних частот, включаемый на выходе частотного дискриминатора, является, как правило, линейным устройством и описывается линейным дифференциальным уравнением. При использовании однозвенного RC‑фильтра его операторный коэффициент передачи имеет вид

.