Выбор параметров устройств обработки сигналов

При выполнении этого раздела определяются параметры устройства поиска: диапазон поиска по высоте Δ Fп.в (по частоте), скорость поиска Vп.в и время поиска ТН, а также полосы пропускания усилителя низких частот Δ Fунч и узкополосного фильтра Δ Fупф.

Расчет устройства поиска основан на материале, изложенном в ([1], с.158-159; [10], с. 38). Диапазон поиска по частоте биений находится из соотношения

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru . (2.18)

Скорость поиска определяется полосой пропускания Δ Fупф узкополосного фильтра:

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru , (2.19)

где на основании изложенного в § 2.1 данного пособия принято, что

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru . (2.20)

Минимальное значение времени поиска сигнала составляет

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru . (2.21)

Полоса пропускания УНЧ, очевидно, должна соответствовать диапазону поиска сигнала по частоте, т.е.

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru (2.22)

Расчет погрешностей

В данном разделе рассчитываются погрешности следящего измерителя высоты (частоты), методические погрешности, обусловленные характером преобразованного сигнала, и полная погрешность РВ.

Погрешности следящего измерителя. Точность следящего измерителя высоты характеризуется в соответствии с заданием средней квадратической погрешностью

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru , (2.23)

где σ – флуктуационная, а Δ Нд – динамическая погрешности.

Значения погрешности σΣ определяется как на высоте Нmax, так и на высоте Нmin при оптимизации следящего измерителя частоты для высот Н0 = Н1 = Нmax и Н0 = Н2 = Нmin. На основании расчета выбирается тот вариант оптимизации и соответствующая ему полоса пропускания измерителя частоты ΔFи, при которых достигается максимальная точность на заданной высоте.

Решение поставленной задачи производится при условиях и допущениях, изложенных в § 1.5 данного пособия. Критерием оптимизации измерителя является минимум суммы дисперсий флутуационной и динамической погрешности (1.15). Оптимальная полоса пропускания следящего измерителя ΔFи опт определяется из табл. 1.1 с учетом того, что рассматриваемые РВ имеют, как правило, астатизм 1 порядка. Входящая в приведенные в табл. 1.1 формулы величина Gэ представляет собой эквивалентную спектральную плотность (на нулевой частоте) флуктуаций на выходе частотного дискриминатора (ЧД), вызываемых шумом, действующим на входе ЧД. Величина Gэ имеет размерность м2/Гц и в предположении равномерности спектра флуктуаций в пределах полосы пропускания измерителя рассчитывается по формуле ([4], §§7.11, 9.7)

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru , (2.24)

где Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru .

Для перехода от qэ к q и обратно можно воспользоваться графиком функции qэ(q), показанным на рис. 2.7. При q > 25 считается, что qэ ≈ q. Погрешность такого приближения не превышает 4% и убывает с ростом q.

qэ
Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru

РИС. 2.7

Вычисление погрешностей σΣ рекомендуется проводить по методике, изложенной в подразделе «Порядок расчета» § 1.5 данного пособия. Схема «алгоритма» расчета дана на рис. 2.8.

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru

РИС. 2.8

Ниже приведены отличительные особенности расчета σΣ при анализе РВ.

1. Пользуясь материалом § 1.5, следует заменить R на Н; R0 на Н0 и ΔRд на ΔНд.

2. Если в исходных данных задана погрешность σΣ на высоте Нmax, то на первом этапе расчета принимается, что σΣ1 = σΣ; Н = Н1; Н0 = Н1; Н1 = Нmax и вычисляются значения ΔFи1 и Gэ1, соответствующие высоте Н1. Принимается, что следящий измеритель частоты оптимизирован для высоты Н1, т.е. ΔFи1 = ΔFи опт1).

3. На втором этапе расчета определяется погрешность σΣ2 следящего измерителя, оптимизированного для высоты Н1, на высоте Н2 = Нmin. Для нахождения соотношения мощностей сигнала и шума на входе частотного дискриминатора при Н = Н2 служит соотношение

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru , (2.24)

справедливое для радиовысотомера, где значение q пропорционально Н-2 ([14], §6.3).

4. На третьем и четвертом этапах рассчитываются погрешности σΣ3 и σΣ4, имеющие место в оптимизированном для высоты Н2 = Нmin измерителе на высотах Н2 и Н1 соответственно.

Результаты расчета следует представлять в виде таблицы, форма которой аналогична форме табл. 1.2:

Таблица 2.1

N Н0 Н q Gэ ΔFи σ ΔНд σΣ
Н1max Н1            
Н2            
Н2min Н2            
Н1            

При расчете необходимо учитывать зависимость VН от высоты полета самолета, указанную в исходных данных к проекту.

Методические погрешности. К числу методических погрешностей ([11], § 9.6) в рассматриваемом РВ относятся: погрешность смещения ΔНсм, вызываемая смещением средней частоты («центра тяжести») спектра преобразованного сигнала при искажении формы огибающей этого спектра из-за отличия подстилающей поверхности от диффузно-отражающей, принятой при калибровке РВ; методическая флуктуационная погрешность σМ, зависящая только от ширины спектра случайного преобразованного сигнала, и погрешность ΔНдоп, возникающая при наличии доплеровского сдвига частоты.

Для оценки погрешности смещения можно воспользоваться соотношением ([5], §7.2)

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru . (2.25)

Это соотношение дает приближенную и несколько завышенную оценку погрешности ΔНсм.

Методическая флуктуационная погрешность рассчитывается по формуле ([3], §9.14)

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru . (2.26)

Погрешность ΔНдоп обязана своим происхождением тому факту, что доплеровский сдвиг частоты Fд воспринимается системой слежения как приращение частоты биений, а следовательно и измеряемой высоты. Эта погрешность равна

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru . (2.27)

Методические погрешности зависят от измеряемой высоты, поэтому расчет этих погрешностей следует выполнять для нескольких высот, включая Нmin и Нmax. Значение ΔFИ, входящее в (2.26), должно соответствовать выбранной высоте Н, для которой оптимизируется следящий измеритель.

Полная погрешность РВ. Искомая погрешность определяется как

Выбор параметров устройств обработки сигналов - student2.ru . (2.28)

Оформление результатов расчета погрешностей. Результаты вычислений представляются в виде таблицы (см. табл. 2.2) и соответствующих графиков, характеризующих зависимость полной погрешности от нормированной высоты Н/Нmax при оптимизации измерителя для высот Нmax и Нmin. Кривые σп(Н) при Н0 = Нmax и при Н0 = Нmin следует привести на одном графике и проанализировать полученный результат. Дискретные значения отношения Н/Нmax целесообразно брать кратными 0,1. Так как Нmin << Нmax, то за Н/Нmax= 0 можно принять Нminmax.

Таблица 2.2

Н/Нmax Н0 = Нmax Н0 = Нmin
σΣ ΔНсм σМ ΔНдоп σП σΣ ΔНсм σМ ΔНдоп σП
                   
0,1                    
0,2                    
                   
1,0                    

Наши рекомендации