трусики женские украина

На головну

 Система фазового 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.

Нелінійна модель системи фазового автопідстроювання частоти

Аналіз лінійної моделі може дати повну інформацію про роботу САР в режимі малих відхилень від усталеного стану. Однак для дослідження таких явищ, як захоплення і зрив стеження, лінійна модель непридатна. У цьому випадку необхідно звертатися до нелінійної моделі. Так як нелінійна модель описується нелінійним диференціальним рівнянням, то намагаються цю модель не ускладнювати. Тому в моделі, як правило, враховуються нелінійні властивості тільки одного елемента.

 ПГ

 УПТ

 ФНЧ

 ФД

 Рис. 1

 -U M ФД

 U m ФД

 U ФД

0

p

 2p

j

 Рис. 2

З усіх систем радіоавтоматики найпоширенішою є система фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ), представлена ??на рис. 1.Виходное напруга фазового дискримінатора залежить від раз

ності фаз вхідних коливань. Часто використовується косинусоидальной дискримінаційна характеристика фазового дискримінатора: Uфд = = Umфдcosj (рис. 2).

 Dw пг

 K УПТ До пг

 1 + pT пг

 U m ФД

 1 + pT ФНЧ

 сosj

j

 j н

1

p

 W н

 Рис. 3

Нелінійна модель системи ФАПЧ зображена на рис. 3. У цій моделі фазо-вий діскрімінатор відображається послідовним з'єднанням віднімаючого пристрої, інтегратора і нелінійного елемента відповідно до його математичним описом

,

де jн- початкова різниця фаз,

Wн = wвх- wпг0- початкова расстройка,

wпг0- частота перебудовується генератора при нульовому керуючому напрузі.

Значення початкової різниці фаз визначає знак зворотного зв'язку. Якщо 0Розглянемо процеси в ідеалізованої системі ФАПЧ, для якої постійні часу Тфнчі Тпгравни нулю. Модель ідеалізованої системи ФАПЧ представлена ??на рис. 4.

 W у

 W н

1

p

 j н

j

 сosj

 Dw пг

 Рис. 4

У цій моделі твір UmфдКуптКпг, рівне максимальному відхиленню частоти перебудовується генератора, позначено через Wу- смугу утримання. Смуга утримання - це максимальна початкова расстройка, яка компенсується системою ФАПЧ. За цією моделлю складається диференціальне рівняння в операторної формі:

.

Враховуючи, що р - оператор диференціювання і рjн = 0, отримуємо:

зв'язок фаза автопідстроювання

. (1)

Система ФАПЧ в сталому режимі підтримує різниця фаз вхідних коливань постійною. Отже, в сталому режимі dj / dt = 0 і, як випливає з рівняння (17), Wн- Wуcosjуст = 0. Звідси різниця фаз в сталому режимі

jуст = arccos (Wн / Wу). (2)

Сталість різниці фаз в сталому режимі означає, що wпг = = wвх. Режим, при якому расстройка в сталому стані дорівнює нулю, а різниця фаз постійна, називається режимом утримання.

Перехідні процеси в системі можна досліджувати, користуючись фазовим портретом системи. Рішення диференціального рівняння (19) зображується на площині, декартовими координатами якої є шукана функція j і її похідна dj / dt. У будь-який момент часу стан системи характеризується певними значеннями різниці фаз коливань j та миттєвої расстройки dj / dt і на площині відображається точкою, яку називають зображає. З плином часу j і dj / dt змінюються, і зображає точка переміщається по площині. Траєкторія руху цієї точки називається фазовою траєкторією. Сукупність фазових траєкторій, побудованих для різних початкових умов, утворює фазовий портрет системи.

 j, радий

 dj / dt, рад / с

 j уст1

 · 2

 · 3

 · 1

 2p

p

0

 j уст2

 j невуст

 W н

 W у

 -W У

С

В

А

 Рис. 5

Фазовий портрет ідеалізованої системи ФАПЧ будується за рівнянням (19), яке тепер треба розуміти як алгебраїчне, що зв'язує незалежну змінну j і залежну змінну dj / dt. Лінія фазових траєкторій являє собою, як видно з рівняння (19), перевернуту косинусоид з амплітудою Wу, підняту на величину початкової расстройки Wн. На ріс.42 зображений фазовий портрет для Wн = Wу / 2. Стрілками показано напрямок руху зображає точки. Цей напрямок визначається за формальною правилу: якщо похідна функції позитивна, то функція зростає. У верхній півплощині dj / dt> 0 і зображає точка рухається в бік зростання j, а в нижній півплощині - у бік зменшення j, так як dj / dt <0.

У фазовому портреті існують точки, в які входять і з яких виходять фазові траєкторії. Ці точки називаються особливими, вони відповідають станам рівноваги. Особливі точки, в які входять фазові траєкторії, називаються стійкими особливими точками, і вони відповідають стійким станам рівноваги. Зауважимо, що стійкі особливі точки знаходяться в тому діапазоні різниць фаз, де, як ми зазначали раніше, зворотній зв'язок негативна.

Простежуючи рух зображає точки, можна визначити, як будуть змінюватися в часі різниця фаз j (горизонтальна координата зображає точки) і миттєва расстройка dj / dt (вертикальна координата зображає точки). Початковий стан системи відображається точкою, що знаходиться на лінії dj / dt = Wн. Так як початкова точка не перебуває на фазової траєкторії (за винятком двох точок в інтервалі 2p), то виникає питання, як же точка потрапить на фазову траєкторію. Звернемося до процесів, що відбуваються в ідеалізованої системі ФАПЧ. У ідеалізованої системі при її замиканні миттєво з'являється напруга на виході фазового дискримінатора і миттєво змінюється частота перебудовується генератора. Різниця фаз при цьому не встигає змінитися і залишається рівною Jн. Отже, що зображає точка переміститься на фазову траєкторію по вертикальній лінії. Наприклад, якщо Jн = p (точка 1 на рис. 5), то зображає точка зі свого початкового положення 1 переміститься по вертикальній лінії на фазову траєкторію і далі буде рухатися по фазової траєкторії до точки С. У сталому ре-

1

3

 3W у / 2

 W у

 W у / 2

 -W У / 2

 dj / dt, рад / с

t

2

 j уст2

 -p / 2

 j уст1

 p / 2

 3p / 2

p

 j, радий

2

3

1

t

 Рис. 6

жимі різниця фаз буде дорівнює jуст2. Якщо Jн = 0, то зображає точка зі свого початкового положення 2 вертикально вниз перейде на фазову траєкторію і буде рухатися по ній до стійкої особливій точці А. Строго кажучи, те, що ми називаємо фазової траєкторією, являє собою не одну траєкторію, а нескінченна безліч злилися фазових траєкторій, відповідних різним значенням Jн.

Швидкість руху зображає точки по фазовій траєкторії непостійна. Чим більше dj / dt, тим швидше змінюється різниця фаз j і швидше рухається зображає точка. Іншими словами, чим далі від осі j знаходиться зображає точка, тим швидше вона рухається. При наближенні до горизонтальній осі швидкість її руху зменшується до нуля.

Керуючись цим правилом, можна наближено побудувати перехідні процеси в системі (див. Рис. 6). Нехай початкова різниця фаз Jн = p / 2. Зображає точка зі свого початкового положення (точка 3 на рис.5) буде рухатися по фазової траєкторії вгору. При цьому її вертикальна координата dj / dt буде збільшуватися. У перехідному процесі dj / dt - це тангенс кута нахилу залежності j (t). Отже, тангенс кута нахилу буде рости, і j (t) буде змінюватися з збільшується крутизною. Крутизна буде рости до тих пір, поки зображає точка не досягне вершини фазової траєкторії, тобто поки j стане рівним p. При подальшому русі зображає точки dj / dt зменшується і різниця фаз змінюється з зменшується крутизною. Миттєва расстройка dj / dt спочатку збільшується від Wндо Wн + Wу, приймаючи максимальне значення при j = p, і потім зменшується до нуля. Перехідні процеси залежать від початкової різниці фаз. Вони показані на рис.6 для Jн = p (криві 1) і для Jн = 0 (криві 2). При t = 0 миттєва расстройка змінюється стрибком.

Зі збільшенням початкової расстройки фазові траєкторії піднімаються, стійка і нестійка особливі точки зближуються. При Wн =

 j, радий

0

 W н

 W у

 2W у

 dj / dt, рад / с

 3p

 2p

p

 Рис. 7

= Wуеті особливі точки зіллються в одну полуустойчівую особливу точку. Такий фазовий портрет відповідає режиму захоплення. При Wн> Wуфазовая траєкторія проходить над віссю j, особливих крапок немає, різниця фаз необмежено зростає, а миттєва расстройка змінюється від Wн- Wудо Wн + Wу. Такий режим називається режимом биття.

На рис. 44 зображений фазовий портрет для Wн = 1,5Wу, і на рис. 45 - перехідні процеси при Jн = 0. Максимальна швидкість зміни різниці фаз буде при j = (2n + 1) p, а мінімальна - при j = 2np.

t

0

 W у

 2W у

 dj / dt, рад / с

0

 3p

 5p / 2

p

 2p

 3p / 2

 p / 2

 j, радий

t

 Рис. 8

Ми розглянули процеси в ідеалізованої системі ФАПЧ. В реальній системі завжди існує фільтр нижніх частот. Припустимо, в якості ФНЧ використовується інтегруюча ланцюг з постійною часу Т. Не вдаючись у подробиці математичного опису, відзначимо лише фізичну сутність змін до перехідних процесах. Як було сказано, в ідеалізованої системі зображає точка, якщо вона спочатку не перебуває на фазової траєкторії, переходить на неї по вертикальній лінії. Це означає, що зміна миттєвої расстройки відбувається настільки швидко, що різниця фаз за цей час не встигає змінитися. З введенням ФНЧ керуюча напруга буде змінюватися вже не миттєво. Також не миттєво буде змінюватися і частота перебудовується генератора. Значить, за час зміни частоти зміниться і різниця фаз. У системі з широкосмуговим фільтром (WуТ << 1) зміна частоти перебудовується генератора відбувається досить швидко і фазові траєкторії незначно відрізняються від фазових траєкторій для ідеалізованої системи. На ріс.46 зображені фазові траєкторії при Jн = p. Цифрою 1 позначена фазова траєкторія для широкосмугової системи. З подальшим збільшенням постійної часу Т процеси стають більш повільними, коливальними (фазова траєкторія 2). А в узкополосной системі (WуТ >> 1) зміна напруги на виході ФНЧ і, отже, зміна частоти перебудовується генератора настільки незначні, що не зможуть скомпенсіро-

3

2

1

 -W У / 2

0

 2p

p

 j, радий

 3W у / 2

 W у / 2

 W у

 dj / dt, рад / с

 Рис. 9

вать початкову расстройку, і система буде знаходитися в режимі биття (крива 3).

p

 W у

 W н

 dj / dt, рад / с

 j, радий

 Рис. 10

Характерною фазової траєкторією, що дозволяє визначити, в якому режимі буде знаходитися система ФАПЧ, є фазова траєкторія, що виходить з полуустойчівой особливої ??точки. Якщо ця фазова траєкторія входить в наступну стійку особливу точку, то система буде знаходитися в режимі утримання. Якщо вона входить в наступну полуустойчівую особливу точку, то система буде знаходитися в режимі захоплення (рис. 10). Якщо ж фазова траєкторія пройде над наступною полуустойчівой особливою точкою, то система буде знаходитися в режимі биття.

Початкова расстройка, при якій система ФАПЧ переходить з режиму биття в режим утримання при зменшенні початкової расстройки, називається смугою

1

2

0

 U у (w)

 Dw пг = К пг U у

 W з

 W у

 U у макс

U

w

 Рис. 11

захоплення. Чим вже смуга пропускання ФНЧ, тим менше смуга захоплення. Якісно це можна пояснити, порівнюючи амплітуду напруги на виході ФНЧ (лінія 2 на рис. 11) з напругою, необхідним для компенсації початковій расстройки (лінія 1 на рис. 11). Якщо Кфнч (Wу) = 1, то амплітуда напруги на виході ФНЧ дорівнює Umфді цієї напруги достатньо для компенсації початковій расстройки, рівної Wу. Значить, смуга захоплення Wз дорівнює смузі утримання Wу. Якщо Кфнч (Wу) <1, то амплітуда напруги на виході ФНЧ менше напруги, необхідного для компенсації початковій расстройки, рівної Wу, і в системі збережеться режим биття. При зменшенні початкової расстройки збільшується амплітуда напруги на виході ФНЧ і потрібна менша напруга для її компенсації. Коли амплітуда напруги на виході ФНЧ зрівняється з необхідним для перебудови значенням напруги, в системі ФАПЧ може відбутися захоплення. Звичайно, така оцінка смуги захоплення дуже груба, так як не враховує зміни форми напруги на виході ФД при підході до режиму захоплення.

Дослідження системи ФАПЧ проводиться на моделі, показаної на рис. 12.

Рис. 12

На вхід моделі можна подавати постійну і лінійно змінюється

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