3.4.3 Структурная схема системы синхронизации.

В наиболее общем виде совокупность отдельных пунктов си­стемы синхронизации, распределенных в пространстве, можно пред­ставить в виде сети таких пунктов и каналов связи, их соединяю­щих. Пункт синхронизации (рис.33) оснащен формирователем шкалы синхронизации (ФШС), устройством сведения формируемой шка­лы со шкалами внешних (других) формирователей (УС), формирова­телем модели процесса нестабильности, позволяющем оценить параметры модели и выполнить коррекцию шкалы синхронизации. Пункт синхронизации связан посредством канала связи (КС) с дру­гими пунктами и с потребителем сигналов синхронизации радиотех­ническим комплексом.

К потребителю От внешнего источника

К другим пунктам

Рис. 33. Система синхронизации: ФШС – формирователь шкалы синхронизации; КС – канал связи; УСШ – устройство сведения шкал; ФМН – формирователь модели нестабильности

Совершенствование шкал синхронизации осу­ществляется посредством повышения стабильности сигналов опорных генераторов. Последнее достигается путем со­вершенствования физических методов генерирования колебаний. Па­раллельно с этим может быть использован и другой подход к по­вышению стабильности шкал синхронизации. Учитывая тот факт, что основная составляющая процесса нестабильности имеет характер медленных флуктуации, предложено осуществлять прогнозирование процессов нестабильности опорных генераторов.

В качестве опорных генераторов наиболее часто применяют кварцевые. Возможность повышения стабильности кварцевых гене­раторов путем совершенствования технологии наталкивается на значительные трудности. Однако, как уже указывалось, можно по­высить стабильность генераторов посредством прогнозирования процесса нестабильности. Это направление предполагает исследо­вание математической модели нестабильности и создание алгорит­мов прогнозирования процесса, описанного этой моделью.

Постро­ение модели процесса предполагает математическое описание ос­новных закономерностей его протекания. Математическую модель необходимо уточнять в режиме ее работы, так как характеристики моделируемого процесса могут изменяться во времени. Устройство или программа, осуществляющие расчет модели и ее последующие уточнения, называются идентификатором, а процесс - идентифи­кацией. Структурная схема идентификации и управ­ления опорным генератором приведена на рис. 33.

Идентификацию условно можно разделить на два этапа. На каж­дом из них необходимая информация поступает с объекта в виде реализации процесса нестабильности. Первый этап связан с иден­тификацией в широком смысле: осуществляются выбор информацион­ных переменных, оценка степени стационарности и линейности объ­екта, выбор структуры модели, оценка ее адекватности реальному процессу. Второй этап предполагает выполнение текущей иденти­фикации: уточнение модели в связи с текущими изменениями процесса, его параметров.

3.4.4 Анализ дестабилизирующих факторов.

Флуктуации частоты имеют, как было описано, три основных источника их воз­никновения: тепловой и дробовой шум формирователя исходного колебания; аддитивный шум формирующих цепей, например уси­лителя; изменение параметров формирователя исходного коле­бания, вызванные старением элементов, изменениями режимов ра­боты, параметров радиоэлектронных элементов.

Для определения влияния различных факторов на величину и характер нестабильно­сти были выполнены измерения нестабильности частоты при разных интервалах времени усреднения Т [4]. Результаты приведены на рис.34.

На графике виден спад значений нестабильности в интервале усреднения от 0,1 с до 15 ч. Увеличение значения неста­бильности слева от минимума обусловлено влиянием термических и дробовых шумов активных и пассивных элементов опорного кварцевого генератора. В этой зоне заметна также нестабильность тре­тьего типа - детерминированные периодические отклонения.

Радиоэлектронные средства в реальных условиях подвержены воздействиям постоянных ускорений, вибраций и температуры, которые существенно влияют на частоту опорных генераторов. Далее эти влияния рассматриваются подробнее.

“кратковременная” “долговременная”

Рис. 34 Нестабильность частоты

Постоянные ускорения и вибрация. Результаты влияния постоянных ускорений на номинал частоты кварцевого генератора приведены на рис.35.

Максимальная величина изменения частоты в зависимости от направления приложения ускорения в 1g состав­ляет: по оси X - 5.010^-8; по оси У – 3.010^-9; по оси Z – 1.310^-9. Можно отметить полное отсутствие последствий при меха­нических перегрузках, не превышающих механической прочности конструкции. Из анализа зависимостей следует вывод о наличии резонансных выбросов, обусловленных кон­кретным конструкторским исполнением.

Температура и тепловой фронт. Изменение температуры окру­жающей среды приводит к пропорциональному изменению частоты опорного генератора. Так, изменение температуры от 0 до 40°С приводит к изменению частоты на величину порядка (1.5  4)10^-12 на градус.

Анализ дестабилизирующих факторов показывает, что наибо­лее существенное влияние на частоту опорного кварцевого гене­ратора оказывает тепловое воздействие, влияние же механических воздействий зависит от направления приложения силы, что при конструировании устройств можно учесть.