трусики женские украина

На головну

 Статична модель системи частотної автопідстроювання частоти - Комунікації і зв'язок

Введення

Радіопередавальні пристрої (РПДУ) застосовуються в сферах телекомунікації, телевізійного і радіомовлення, радіолокації, радіонавігації. Стрімкий розвиток мікроелектроніки, аналогової і цифрової мікросхемотехніки, мікропроцесорної та комп'ютерної техніки робить істотний вплив на розвиток радиопередающей техніки як з точки зору різкого збільшення функціональних можливостей, так і з точки зору поліпшення її експлуатаційних показників. Це досягається за рахунок використання нових принципів побудови структурних схем передавачів і схемотехнической реалізації окремих їх вузлів, що реалізують цифрові способи формування, обробки та перетворення коливань і сигналів, що мають різні частоти та рівні потужності.

1. Статична модель системи частотної автопідстроювання частоти

Система частотної автопідстроювання частоти (ЧАПЧ) у своєму основному застосуванні відома як система автопідстроювання частоти гетеродина (див. Рис.1). Вона призначена для підтримки рівності проміжної частоти та середньої частоти амплітудно-частотної характеристики ППЧ. Необхідне значення проміжної частоти задається перехідною частотою fперехдіскрімінаціонной характеристики частотного дискримінатора ЧД. Типовий вид дискримінаційної характеристики показаний на рис. 2.

Якщо проміжна частота дорівнює перехідною, то напруга на виході частотного дискримінатора дорівнює нулю і частота гетеродина не змінюється.

При відхиленні проміжної частоти від перехідної з'являється напруга на виході частотного дискримінатора, яке викликає зміна частоти гетеродина так, щоб зменшилася відхилення проміжної частоти. Дискримінаційна характеристика описується нелінійною залежністю Uчд = Uчд (Df), де Df = f - fперех. Можна об'єднати перестроюваний генератор, змішувач і ППЧ в один складний перестроюваний генератор, і тоді система ЧАПЧ прийме вигляд, представлений на рис. 3.

Для визначення характеристик системи в сталому режимі складається статична модель. У ній відбиваються тільки функціональні перетворення процесів. Статична модель системи зображена на рис. 4.

При її складанні враховувалося, що для постійного впливу коефіцієнт передачі ФНЧ дорівнює 1, а частота перебудовується генератора fп г = fпг0 + Dfпг, де fпг0- частота ПГ при керуючому напрузі, рівному нулю, і Dfпг- прирощення частоти перебудовується генератора, залежне від керуючої напруги. Підсумовуюче і віднімаючий пристрої можна замінити одним вичитав, так як Df = fперех- fпг0- Dfпг. Введемо нову змінну - початкову расстройку Dfнач = fперех- fпг0, тоді Df = Dfнач- DfпгПреобразованная статична модель показана на рис.5.

Ця модель описується системою алгебраїчних рівнянь:

Uу = КуптUчд (Df), (1, а)

Df = Dfнач- Dfпг (Uу). (1, б)

Графічне рішення цієї системи рівнянь показано на рис. 6, а. Рівняння (1, б) представлено сімейством ліній, що залежать від значення початкової расстройки. Значення расстройки в сталому режимі Dfустравно горизонтальній координаті точки перетину ліній, а значення керуючої напруги в сталому режимі Uу вуст- вертикальної координаті цієї точки. На рис. 6, б показана залежність расстройки в сталому режимі Dfустот початковій расстройки. Для лінії, позначеної зірочкою *, показано, як визначається положення точки на залежності Dfуст (Dfнач) .Якщо збільшувати початкову расстройку від нуля, то збільшуватиметься і расстройка в сталому режимі. Рішення системи рівнянь буде переміщатися по лінії ОА. Це рішення відповідає режиму ефективної автоподстройки, для якого Dfуст <Це режим відсутності автопідстроювання. Початкова расстройка, при якій система ЧАПЧ вийде з режиму ефективної автоподстройки, називається смугою утримання. Якщо тепер збільшувати початкову расстройку, то режим відсутності автопідстроювання зберігатиметься до тих пір, поки лінія 1, б чи не стане дотичною до лінії 1, а в точці С. При найменшому зменшенні початкової расстройки система ЧАПЧ перейде в режим ефективної автоподстройки. Початкова расстройка, при якій система ЧАПЧ входить в режим ефективної автоподстройки, називається смугою захоплення.

Режим, що відповідає рішенню системи алгебраїчних рівнянь на ділянці АС, буде нестійкий. Це можна показати наступним чином. На спадающем ділянці дискримінаційної характеристики тангенс кута нахилу, рівний коефіцієнту передачі дискримінатора, негативний і тому зворотний зв'язок позитивна. При позитивного зворотного зв'язку система стійка, якщо коефіцієнт передачі по петлі зворотного зв'язку менше одиниці. Для точки D, що знаходиться на ділянці АС, модуль тангенса кута нахилу лінії 1, а більше модуля тангенса кута нахилу лінії 1, б: ?tga1?> ?tga2?. Але tga1 = Кчд, а tga2 = = 1¤Кпг. Отже, ?Кчд?> ?1¤Кпг? і ?КчдКпг?> 1. Значить, стан системи ЧАПЧ, відповідне рішення D, буде нестійким.

Для оцінки якості роботи в режимі малих расстроек використовується коефіцієнт автопідстроювання Кап = = Dfнач / Dfуст, який показує, у скільки разів система ЧАПЧ зменшує початкову расстройку. Його можна знайти з статичної моделі, якщо замінити нелінійні залежності лінійними, тобто Uчд (Df) = КчдDf і Dfпг (Uу) = КпгUу. Тоді нелінійна статична модель перетвориться в лінійну, показану на рис. 7. Для неї Dfуст = Dfнач- КуптКчдКпгDfуст. Звідси Кап = 1 + КуптКчдКпг = 1 + K, де K - коефіцієнт передачі розімкнутої системи. У аналізованої моделі дискримінаційна характеристика описується виразом:

Uчд (Df) = 1 ¤ [1 + (Df - Df0) 2] - 1 ¤ [1 + (Df + Df0) 2]. (2)

Модель системи наведена на рис. 8. Операція зведення в квадрат реалізується блоком множення. Перестроюваний генератор вважається лінійним пристроєм. ФНЧ, УПТ і ПГ моделюються інерційним ланкою з передавальної функцією До ¤ (1 + 0,1p).

Рис. 8

Додаткова інформація за тематикою лабораторної роботи викладена в [1, §1.2], [2, §2.1, 7.1], [4, §2].

2. Стійкість лінійної системи авторегулювання

Стійкість системи означає, що вона принципово може виконувати свої функції. Для лінійних систем можна користуватися таким визначенням стійкості: лінійна система стійка, якщо при обмеженому вхідній дії вихідний процес теж обмежений.

Прямим методом аналізу стійкості є рішення диференціального рівняння, що описує систему:

гдеі- відповідно вихідний і вхідний процеси в системі.

Стійкість лінійної системи не залежить від виду вхідного впливу, і можна взяти його будь-яким, в тому числі і нульовим, але зручніше прийняти x (t) = 1 (t). У цьому випадку рішенням диференціального рівняння буде перехідна характеристика. І по виду її можна визначити стійкість системи. Якщо перехідна характеристика прагне до постійного значення, то система стійка. Якщо ж перехідна характеристика йде в нескінченність, то нестійка. З рішення диференціального рівняння випливає, що вихідний процес обмежений, якщо корені характеристичного рівняння

anpn + an-1pn-1 + ... + a0 = 0

розташовуються в лівій півплощині.

При аналізі стійкості систем авторегулювання найбільш часто використовується критерій стійкості Найквіста. Згідно з цим критерієм замкнута система стійка при стійкій розімкнутої, якщо годограф частотної характеристики розімкнутої системи не охоплює точки з координатами (-1, 0) .Тіповой вид годографа частотної характеристики розімкнутої системи, описуваної передавальної функцією

, (3)

наведено на рис.9.

Годограф починається на дійсній осі, так як на нульовій частоті коефіцієнт передачі розімкнутої системи є дійсною величиною Кр (0) = К. Із зростанням частоти модуль коефіцієнта передачі Кр (w) зменшується і вноситься негативний фазовий зсув Jр (w), тому вектор Кр ( jw) повертається за годинниковою стрілкою. При w = ? Кр (w) = 0 і Jр (w) = - 3p¤2. Для стійкої системи точка (-1, 0) повинна лежати поза фігури, утвореної годографом частотної характеристики і дійсною позитивної полуосью.

Якщо в разомкнутую систему входять інтегратори, то годограф частотної характеристики розімкнутої системи починається в нескінченності. Такі системи називаються астатичними. Кількість інтеграторів одно порядку астатизма. Для системи з одним інтегратором, що має передавальну функцію

, (4)

годограф починається в третьому квадранті (рис. 10), а для системи з двома інтеграторами з передавальної функцією

- (5)

у другому квадраті, тому вже на нульовій частоті інтегратор вносить фазовий зсув, рівний p¤2.

Для побудови замкнутого контуру в цих випадках потрібно до годографу додати стільки чвертей окружності нескінченного радіуса, скільки інтеграторів в розімкнутої системі. На рис. 10 і рис. 11 це додавання умовно показано пунктирною лінією. Замкнута система з годографом Кр (jw), зображеному на рис. 10, стійка, а на рис. 11 - нестійка. Причому остання є структурно-нестійкою, тобто нестійкою при будь-якому коефіцієнті передачі розімкнутої системи.

За годографу частотної характеристики розімкнутої системи можна оцінити ступінь стійкості. Для цього вводиться поняття запасів стійкості по посиленню і по фазі. Запас стійкості по посиленню DК показує, у скільки разів потрібно змінити коефіцієнт передачі розімкнутої системи, щоб замкнута з стійкою стала нестійкою. Запас стійкості по фазі Dj показує, який фазовий зсув потрібно ввести в разомкнутую систему, щоб замкнута з стійкою стала нестійкою. На рис. 12 показано, як ці запаси визначаються за годографу частотної характеристики розімкнутої системи. Запас стійкості по посиленню DК = = 1¤К1, де К1-коефіцієнт передачі розімкнутої системи на частоті, для якої Jр (w) = -p.Запас стійкості по фазі дорівнює куту Dj між негативною дійсною полуосью і лінією, що з'єднує початок координат з точкою перетину годографа з окружністю одиничного радіуса.

На практиці зручніше користуватися не годографом частотної характеристики, а амплітудно-частотної і фазочастотной характеристиками. І ще більш зручно використовувати логарифмічні АЧХ і ФЧХ, тобто Лах і ЛФХ. Критерій Найквіста в цьому випадку формулюється так: замкнута лінійна система стійка при стійкій розімкнутої, якщо в області частот, де Лах розімкнутої системи позитивна, ЛФХ розімкнутої системи або не перетинає значення -p, чи перетинає її зверху вниз і знизу вгору однакову кількість разів. При монотонної ЛФХ розімкнутої системи стійкість можна визначити, порівнюючи дві характерні частоти: частоту зрізу Wср, на якій Лах перетинає вісь частот, і критичну частоту Wкр, на якій ЛФХ перетинає значення -p. Для стійкої системи Wкр> Wср. Запас стійкості по посиленню DL визначається на критичній частоті як відстань від Лах до осі частот, а запас стійкості по фазі - на частоті зрізу як відстань від -p до ЛФХ.

Логарифмічні частотні характеристики дозволяють легко і наочно дослідити вплив параметрів системи на її стійкість. Розглянемо це на прикладі системи з передавальної функцією (3).

На рис. 14 зображені Лах і ЛФХ розімкнутої системи для наступних значень постійних часу: Т1 = 10-1с, Т2 = 10-2с, Т3 = = 10-3с і різних значень коефіцієнта передачі К = 10; 100; 103. При К = 10 замкнута система стійка. Запас стійкості по фазі: 45 град, щодо посилення: 20 дБ. При К = 100 система знаходиться на межі стійкості і при К = 1000 нестійка.

На рис.15 зображені логарифмічні характеристики розімкнутої системи при К = 100, Т2 = 10-2с, Т3 = 10-3с і різних значень Т1: 1 с; 0,1 с і 0,01 с. Видно, що збільшення постійної часу Т1делает систему стійкою і чим більше Т1, тим більше запаси стійкості. Зменшення Т1пріведет до нестійкості системи. Найбільш несприятливою буде ситуація, коли всі постійні часу максимально близькі один до одного, тобто при Т1 = (Т2 + Т3) ¤ 2. При подальшому зменшенні Т1ЛФХ підводиться в області частот, близьких до частоти зрізу, і схильність системи до нестійкості буде зменшуватися. При Т1 = 0 ЛФХ НЕ БУДЕ перетинати значення -p, і система буде стійкою при будь-якому коефіцієнті передачі.

Схема моделювання показана на рис. 16.

Рис. 16

Дослідження стійкості для зручності порівняння проводиться на трьох моделях, що відрізняються структурою або параметрами.

Додаткова інформація за тематикою лабораторної роботи викладена в [1, § 5.1, 5.3, 5.4, 5.5], [3, §2.1].

частотний автоподстройка дискримінаційний

Висновок

Основним напрямком розвитку систем зв'язку є забезпечення множинного доступу, при якому частотний ресурс спільно і одночасно використовується декількома абонентами. До технологій множинного доступу відносяться TDMA, FDMA, CDMA та їх комбінації. При цьому підвищують вимоги і до якості зв'язку, тобто завадостійкості, обсягом переданої інформації, захищеності інформації та ідентифікації користувача і ін. Це призводить до необхідності використання складних видів модуляції, кодування інформації, безперервної і швидкої перебудови робочої частоти, синхронізації циклів роботи передавача, приймача і базової станції, а також забезпеченню високої стабільності частоти і високої точності амплітудної і фазової модуляції при робочих частотах, вимірюваних гигагерцами. Що стосується систем мовлення, тут основною вимогою є підвищення якості сигналу на стороні абонента, що знову ж призводить до підвищення обсягу переданої інформації у зв'язку з переходом на цифрові стандарти мовлення. Вкрай важлива також стабільність в часі параметрів таких радіопередавачів - частоти, модуляції. Очевидно, що аналогова схемотехніка з такими завданнями впоратися не в змозі, і формування сигналів передавачів необхідно здійснювати цифровими методами.

Список літератури

1. Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика: Підручник для вузів. - М .: Радіотехніка, 2003.

2. первак С.В. Радиоавтоматика: Підручник для вузів. - М .: Радио и связь, 1982.

3. Радиоавтоматика: Навчальний посібник / За ред. В.А.Бесекерского. - М .: Вища школа, 1985

4. Гришаев Ю.Н. Синтез частотних характеристик лінійних систем автоматичного регулювання: Метод. вказівки / РГРТА, 2000

5. Гришаев Ю.Н. Системи радіоавтоматики і їх моделі: навчальний посібник .: Рязань, 1977.

6. Гришаев Ю.Н. Радиоавтоматика. комп'ютерний лабораторний практикум / РГРТА .: Рязань, 2004

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка