кр мелеш / пеленгатор 3 (2)
.doc
3.Розрахунок параметрiв радiопеленгатора i розробка структурноi схеми
3.1 Загальні відомості роботи радіопеленгатора
Нехай об’єкт опромінюється електромагнітною хвилею довжини . В просторі в точках 1 і 2 розташовані дві нерухомі ненапрямлені приймальні антени, рисунок 3.1, відстань між якими (база) є . Прийняті антенами сигнали надходять до фазового дискримінатора. Вихідна напруга фазового дискримінатора визначається тільки різницею фаз коливань (можна вважати амплітуди обох коливань на входах детектора однаковими).
, (3.1)
де - коефіцієнт підсилення (послаблення) фазового дискримінатора.
Якщо напрямок надходження радіохвилі складає кут з перпендикуляром до бази (кут розузгодження), то фазовий зсув високочастотних коливань в антенах буде мати вигляд:
, (3.2)
а вихідна напруга
. (3.3)
Оскільки косинус парна функція, то знак напруги не залежить від сторони ухилення напрямку на об’єкт від нормалі антени.
Рисунок 3.1 – Узагальнена структурна схема пеленгатора.
Оскільки косинус парна функція, то знак напруги не залежить від сторони ухилення напрямку на об’єкт від нормалі антени. Для усунення цього недоліку в один з приймальних каналів вводять ланку зсуву фази на , завдяки чому залежність від кута задовольняє усім вимогам дискримінаційної характеристики (3.3) а колібровочна формула фазового пеленгатора стане
. (3.4)
На рисунку 3.2 наведено якісний графік функції (2.3), крива 1 без фазового зсуву, крива 2 – з зсувом.
При незначних кутах надходження радіохвилі його значення можна визначити безпосередньо по вихідній напрузі фазового дискримінатора.
Рисунок 3.2 – Пеленгаційні характеристики фазового пеленгатора.
При малих значеннях кута , коли припустима заміна , вираз (3.3) можливо спростити
, (3.5)
. (3.6)
Залежність відносного значення напруги розузгодження від кута розузгодження називається пеленгаційною характеристикою
. (3.7)
3.2 Розрахунок параметрів радіопеленгатора та розробка структурної схеми
Періодичний характер фази приводить до багатозначності формул (3.5)-(3.7), виникає багатозначність відліку. Якщо діапазон однозначного вимірювання
фази прийняти рівним , межі однозначного вимірювання кута
. (3.8)
Відповідно технічному завданню:
база антени
d=2 (м), (3.9)
робоча довжина хвилі
λ=4(см), (3.10)
робоча зона
ψ=40°, (3.11)
точність вимірювання кутів
σm=1°. (3.12)
Межі однозначного вимірювання кута
(3.13)
Для забезпечення робочої зони при однозначному вимірюванні кута φ=1,5° необхідно використати 3 антени. Антену, яка встановлюється посередині необхідно змістити вправо(вліво), щоб утворилася база (м). Менша база забезпечує грубий однозначний відлік, а більша - задану точність вимірювання.
Відповідно технічному завданню в радіопеленгаторі використано цифровий зйом даних. До недавнього часу в якості цифрового зйому даних використовувався принцип лічби еталонних імпульсів, тривалість між якими відповідає визначеному куту обороту, або використовуючи прозорий диск, вісь якого жорстко зв’язана з приводом антени, з нанесенням прозорих та не прозорих секторних участків циклічного коду Грея. Значно покращити характеристики та параметри вище згаданих пристроїв дозволяє застосування цифрової обчислювальної техніки.
В якості вимірювача напруги фазового дискримінатору використаємо аналогово – цифровий перетворювач(АЦП). Для перерахунку отриманого значення напруги в відповідне значення кута використано цифровий вираховуючий пристрій на основі мікропроцесора. Структурна схема радіопеленгатора наведена на рисунку 3.3.
Рисунок 3.3 – Структурна схема фазового радіопеленгатора з цифровим зйомом даних.
Для забезпечення точності вимірювання σ=1° необхідно обрати регістрів аналогово – цифрового перетворювача та регістрів зберігання виміряного значення
. (3.14)
Реальна точність пеленгації оцінюється середньоквадратичною похибкою
, (3.15)
де - потенційна середньоквадратична похибка,
- середньоквадратична похибка вимірювача.
Потенційна середньоквадратична похибка
, (3.16)
Прийнявши, що
Середньоквадратичне відхилення вимірювача визначається похибкою оцифровування значення, в даному випадку
. (3.17)
Тоді реальна роздільна здатність по куту:
(3.18)