Пристрій для телекерування об’єктами з дисперсійно-частотним компандуванням фінітних сигналів

Реферат: Пристрій для телекерування об'єктами з дисперсійно-частотним компандуванням фінітних сигналів містить послідовно з'єднані односмуговий модулятор (ОМ), лінійно-частотний модулятор (ЛЧМ) і дисперсійну лінію затримки (ДЛЗ) певного порядку. Функція групового часу затримки (ГЧЗ) цієї ДЛЗ має певне велике значення крутості і на її виході уведено канальний фільтр нижніх частот, а на приймальній стороні уведено послідовно з'єднані другі ОМ, ЛЧМ з тим же призначенням, та ДЛЗ, яка має однаковий порядок з першою ДЛЗ і відповідно зі зменшеним значенням крутості функції ГЧЗ. UA 89391 U (12) UA 89391 U UA 89391 U 5 10 15 Корисна модель належить до вимірювальної техніки і призначена для замкнутого автоматичного телекерування фізичним об'єктом з досягненням скорочення часу відхилення його від нормальної безперервної роботи. Крім аналізу спектра сигналів [Тверской В. И. Дисперсионно-временные методы измерения спектров радиосигналов. - М: "Советское радио", 1974] відомі також можливості використання дисперсійної лінії затримки (ДЛЗ) і для частотного компандування сигналів у межах робочої області частот групового часу затримки (ГЧЗ) лінії [Зверев В. А. К вопросу о сжатии и расплывании модулированных сигналов в диспергирующих средах. "Известия ВУЗов. Радиофизика", № 1, 1970]. Принципи такого компандувания основані на відомої властивості прямого перетворення Фур'є зміни масштабу. Але у відомих методах, із-за складності аналітичного виразу коефіцієнта зміни масштабу, складною одержується реалізація їх з використанням двох ДЛЗ в окремому пристрою. Найбільш близьким аналогом до технічного рішення, що заявляється, є лише принцип дисперсійно-частотної компресії зі спрощеним виразом коефіцієнта зміни масштабу окремою ДЛЗ [Клаудер И. К., Прайс А. С. и др. Теория и расчёт импульсных РЛС. "Зарубежная радиоэлектроника" № 1, 1961]. При цьому напруга u1 вхідного сигналу після попередньої обробки має вигляд комплексної ВЧ напруги U1( t )  u1( t ) exp j(0 t  kt 2 ) . Тобто напруга u1 зміщується на постійну частоту 0 , що виконується односмуговим модулятором та виконується лінійна частотна модуляція з частотою 20 25 30 35 kt . 2 Задачею корисної моделі є одержання реальної системи телекерування об'єктами з дисперсійно-частотним компандуванням фінітних сигналів. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для телекерування об'єктами з дисперсійно-частотним компандуванням фінітних сигналів, який на передавальній стороні містить послідовно з'єднані односмуговий модулятор (ОМ), лінійно-частотний модулятор (ЛЧМ) та ДЛЗ певного порядку, згідно з корисною моделлю, функція ГЧЗ цієї ДЛЗ має певне велике значення крутості і на її виході уведено канальний фільтр нижніх частот (КФНЧ), а на приймальній стороні уведено послідовно з'єднані другі ОМ, ЛЧМ з тим же призначенням, та ДЛЗ, яка має однаковий порядок з першою ДЛЗ і відповідно зі зменшеним значенням крутості функції ГЧЗ. На кресленні фіг. 1, наведена структурна електрична схема передавальної частині пристрою, який містить послідовно з'єднані ОМ 1, ЛЧМ 2, ДЛЗ 3 - частотний компресор та КФНЧ 4, а на приймальній стороні фіг. 2 пристрій містить послідовно з'єднані ОМ 5, ЛЧМ 6, ДЛЗ 7 частотний експандер. Працює запропонований пристрій таким чином: Нехай напруга u1 сигналу, який потрібно аналізувати, надходить на вхід передавальної частини пристрою. Можна показати, що напруга u2  Re  j( t  t н ) 2 exp  2a 2ai  1  t S   a  є відгуком частотного компресора, де tн - значення функції ГЧЗ лінії, що відповідає частоті н , а параметр a  t  характеризує саме крутість характеристики ГЧЗ лінії ДЛЗ 4. 40 t a T   t  a   2   exp j t н d у цій формулі є комплексна   2a   a    Правий множник S   u1( ) exp j  exp j  0  спектральна функція, у якій лише перші два додатка представляють пряме перетворення Фур'є, а щоб його одержати необхідно напругу u1 умножити на останні дві експоненти з протилежним знаком. Обидві з цих експонент вказують на те, що вхідний сигнал блоками ЧМ 1 фіг.1 та ЧМ 6 фіг. 2 необхідно виконати частотну модуляцію з протилежним знаком за формулою 45     2   . При цьому на виході ДЛЗ 3 фіг. 1 одержується така функція напруги u , exp j t н  2   a 2a     t обвідна якої є функцією S   a T a 1  t  u1( ) exp j d прямого перетворення Фур'є з частотою 2 a  a   0 1 UA 89391 U t 1   . Із порівняння цього виразу з відомим виразом властивості перетворення Фур'є f (kt )  F  a k k зміни масштабу виходить, що коефіцієнт зміни масштабу k дорівнює крутості a функції ГЧЗ лінії. Отже, в залежності від значення цієї крутості можна одержувати як стискання (компресію), так і розширення (експандування) спектра при відповідній зміні його рівня за формулою 5 a . 2 Для підтвердження цього ключового тут принципу із приведених графіків фіг. 3, одержаних у Mathcad-моделі наглядно видно відмічені особливості перетворення Фур'є на прикладі секції ДЛЗ п'ятнадцятого порядку і функції діяння f (t)  exp(bt) sin(t) , яка має комплексну спектральну функцію F()   (b  j)2  2 . Так верхній лівий з графіків фіг. 3 цієї моделі підтверджує зростаючий характер функції ГЧЗ 10 t 3 () , а із аналітичного виразу для цієї функції виходить, що такий характер одержується 15 зміщенням частоти  відомої табличної функції ГЧЗ на 10m [Туник В. Ф. Пристрій табульованих секцій дисперсійних ліній затримки нижчих частот на фазових контурах. Патент на корисну модель №72061 від 10.08.2012, Бюл. № 15]. Із верхнього правого графіка видно, що функція f (t ) дійсно є практично фінітною на інтервалі T , а модуль її комплексної спектральної функції F() , показаної на лівому нижньому графіку, також є практично фінітною функцією. Нижній правий графік відображає модуль комплексної напруги u() відгуку секції ДЛЗ п'ятнадцятого порядку, де  - спектральний, а не текучий час. При цьому лише на повільних ділянках функції u( ) незначно виявляються перекручення її функцією чебишевськогно альтернанса, яка є 20 25 30 35 адитивною, тому значно зменшується на виході фільтра КФНЧ 4, що збільшує ефективність використання систем передачі інформації. Результати, які одержані на Mathcad-моделі (фіг. 3 ) при зміні коефіцієнта масштабування m, коли змінюється відповідно крутість a функції ГЧЗ. Для спостереження та вимірювання значення частотної компресії розгортка по горизонтальній осі нижнього правого графіка вибрана такою, при якій зовнішньо цей графік представлено приблизно подібним з нижнім лівим графіком, а з числових меток на осях очевидні результати частотної компресії при m  0.5 і a  3.831 0.766 , що є при m  1 . Отже, на виході окремої секції ДЛЗ певного порядку дійсно  можна одержувати частотну компресію фінітних сигналів при збільшеній крутості функції ГЧЗ секції ДЛЗ, а при зменшеній крутості - частотне експандування. З цього випливає, що на приймальній стороні для встановлювання спектральної функції діяння блоки ОМ 5, ЛЧМ 6 і ДЛЗ 7 повинні виконувати обернені перетворення прийнятого сигналу тим, які виконують блоки ОМ 1, ЛЧМ 2 і ДЛЗ 3 на передавальній стороні. Таким чином запропонований пристрій дозволяє вирішувати проблемну задачу телекерування фізичними об'єктами з дисперсійно-частотним компандуванням фінітних НЧ сигналів при підвищенні перешкодостійкості їх, що саме і визначає практичну корисність упровадження його у науку і техніку. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Пристрій для телекерування об'єктами з дисперсійно-частотним компандуванням фінітних сигналів, який на передавальній стороні містить послідовно з'єднані односмуговий модулятор (ОМ), лінійно-частотний модулятор (ЛЧМ) і дисперсійну лінію затримки (ДЛЗ) певного порядку, який відрізняється тим, що функція групового часу затримки(ГЧЗ) цієї ДЛЗ має певне велике значення крутості і на її виході уведено канальний фільтр нижніх частот, а на приймальній стороні уведено послідовно з'єднані другі ОМ, ЛЧМ з тим же призначенням, та ДЛЗ, яка має однаковий порядок з першою ДЛЗ і відповідно зі зменшеним значенням крутості функції ГЧЗ. 2 UA 89391 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3