книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Логические схемы устройства первичной обработки радиолокационной информации учебное пособие

В последних выражениях фигурными скобками {} условно

обозначена дробная часть числа £ + b . Величина Ь представляет g

собой относительную ошибку — (для случая 8Н= 0), которую

%

можно найти из графиков, представленных на рис.2.26. Зависи­ мость 2Ц(£) показана на рис. 2.27, а плотность вероятности имеет вид, представленный на рис. 2.28.

Л

от г при различном N. Показанная зависимость имеет такую же закономерность при изменении г не только в пределах от 0 до 1,

но и в пределах от 1 до 2, от 2 до 3 и т. д., а также в пределах от — 1 до 0.

Однако в реальном случае число импульсов в пакете меняет­ ся. Для того, чтобы указать значение г, при котором будет ми­ нимальная ошибка, необходимо знать закон распределения чис­ ла импульсов в пакете p( N) . Например, на рис. 2.30 приведен закон распределения числа импульсов в пакете при логике обра-

240

На рис. 2.31 представлены кривые для второго начального момента «2 0бШи для среднеквадратичеакой ошибки ообщ, рас­ считанные для ■приведенного на рис. 2.30 закона распределения числа импульсов в пакете. (Для иллюстрации и на фиг. 2.29

0 1 г 3 Ч 5 6 7 8 N

Рис. 2.30

пунктиром также приведена зависимость а2обш — f'(r)). Как видно из кривых, среднеквадратическая ошибка 30бш принимает

Диапазон выбора величины углового интервала масштабных меток дм ограничен, с одной стороны, условием получения до­ статочно малой ошибки из-за дискретности масштабных меток, с другой стороны — допустимым числом разрядов кода азимута

,360°

п> log2-------.

Однако, кроме ошибки, обусловленной дискретностью угло­ вого интервала -масштабных меток, при кодировании координа­ ты азимута необходимо учитывать ошибки, вносимые самой станцией, а также ошибки, обусловленные тем или иным спосо­ бом обработки сигналов. Об этих составляющих ошибок измере-

242

ния азимута имеются подробные данные в литературе. Здесь мы лишь их перечислим. Ошибки, вносимые станцией, складывают­ ся из следующих составляющих:

1)ошибка изготовления и юстировки антенны;

2)ошибка, вызванная несовпадением оси диаграммы на­ правленности с. направлением, соответствующим моменту излу­ чения центрального импульса пакета;

3)ошибка топографического ориентирования антенны.

При кодировании координаты азимута возникает ошибка изза нестабильности масштабных меток азимута. Эта ошибка за­ висит от точности изготовления датчика масштабных меток и люфтов зубчатых или других передач от вала антенны к дат­ чику.

Чтобы оценить суммарную ошибку измерения азимута при автоматическом съеме, необходимо учесть ошибку, вноси­ мую тем или иным способом обработки сигналов. Для наиболее исследованного метода определения азимута цели по полусумме значений азимутов начала и конца пакета, при обработке сигна­ лов методом «к из т» ошибка обработки ар лежит в пределах (0,5 1,5) Др , где — угол поворота вала антенны за период посылки зондирующих импульсов.

Эта ошибка зависит от вида применяемой логики обработки и является функцией отношения сигнал/шум.

J6*

менты, выполняющие логические операции вида «И» (устройст­ ва совпадения электрических сигналов), «ИЛИ» (устройства смешивания сигналов или устройства сборки сигналов из не­ скольких каналов з один канал), «НЕ» (устройства инвертиро­ вания сигналов), «ЗАПРЕТ» (устройства несов,падения или ан­ тисовпадения сигналов, являющиеся комбинацией устройств ви­ да «НЕ» и «И»).

Принцип работы таких устройств описан в литературе [19], [20] и является достаточно простым. Однако вопросы расчета и проектирования логических схем не нашли должного освещения в литературе. iB большинстве случаев параметры логических схем выбираются весьма приближенно на основе элементарных соображений, не учитывающих ряда факторов, влияющих на ра­

разработки методики расчета устройств, выполняющих логиче- ские-операции.

В данной главе рассматриваются не все логические элемен­ ты, а только схемы совпадения или схемы логического умноже­ ния (операция «И»).

Схематически устройство совпадения можно представить в.виде многополюсника с пг входами и одним выходом (рис. 3.1). Основное свойство такого устройства состоит в том, что полез­ ный (рабочий) сигнал на выходе появляется только в том слу­ чае, когда входные сигналы действуют на в с е входы одновре­ менно; если хотя бы на одном ив входов сигнал отсутствует, выходной сигнал также должен отсутствовать.

2. Схемы совладения, а также и другие логические устройст­ ва удобно классифицировать но следующим двум,признакам:

1)по виду рабочих сигналов;

2)по виду используемых нелинейных приборов.

244

По виду рабочих сигналов логические устройства подразде­ ляются на п о т е н ц и а л ь н ы е , и м п у л ь с н ы е и п о т е н ц и ­ а л ь н о-и м д у л ь с н ы е .

В п о т е н ц и а л ь н ы х схемах входные и выходные сигна­ лы, определяемые своими потенциалами, достаточно длительно действуют на тот или иной вход устройства. Как правило, приме­

вкачестве рабочего сигнала принимать сигнал высокого уровня.

Вслучаях, когда будет принято обратное значение уровней, бу­ дут сделаны специальные оговорки. В виде примера рассматри­ ваемого сигнала (рис. 3.2,а) можно привести напряжение (по­ тенциал), подаваемое с анода лампы триггера.

(В логических устройствах и м п у л ь с н о г о типа в качестве входных сигналов используются импульсы напряжения, фикси­ рованные относительно некоторого постоянного потенциала. По­ лярность импульсов может быть положительной и отрицатель­ ной. Импульсные сигналы могут воздействовать или не воздей­ ствовать на иход логического устройства во вполне определен­ ные дискретные моменты времени, называемые п о з и ц и я м и .

Пример такого сигнала изображен на рис. 3.2,6.

Наконец, в п о т е н ц и а л ь н о-и м п у л ь с н ы х логических устройствах на некоторые входы действуют потенциальные сиг­ налы, а на другие — импульсные.

По виду нелинейных элементов различают:

— логические устройства с электронными (вакуумными) лампами;

245

—транзисторные логические устройства;

—диодные логические устройства (применяются главным;

образом полупроводниковые диоды).

Применение того или иного нелинейного элемента определяет­ ся требованиями к характеристикам устройства, выполняющего

логическую операцию. Л а м п о в ы е логические устройства имеют преимущество перед другими в быстродействии и ста­ бильности работы при изменении температуры окружающей сре­ ды. Однако крупный недостаток таких устройств состоит в зна­

гические операции, вообще, и операцию «И», в частности, может быть весьма разнообразным в схемном отношении. Данное по­ собие не ставит своей задачей рассмотреть все многообразие возможных схем. Ниже рассматриваются лишь основные вари­ анты схем совпадения, нашедшие наиболее широкое применение в устройствах логической обработки радиолокационных сиг­ налов.

§2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ УСТРОЙСТВ СОВПАДЕНИЯ

1.Пусть устройство совпадения имеет m входов и один вы ход (рис. 3.1) .

Условимся состояние, при котором на в с е х входах сигналы отсутствуют длительное время, называть состоянием покоя, Вход, на который не действует рабочий сигнал, назО|Вем невозбужденным; вход же, подвергающийся воздействию рабочего сигнала, — возбужденным. Число возбужденных входов в неко­ торый момент времени будем обозначать через k. Состояние, соответствующее k = m ( все входы возбуждены), назовем

рабочим.

При принятой терминологии можно сказать, что при одновре­ менном возбуждении всех входов {k = ni) на выходе устройства совпадения должен возникнуть полезный сигнал ua= U H"= UHt m (второй нижний индекс фиксирует число возбужденных входов), являющийся обычно сигналом высокого уровня. Если же хотя бы один вход не возбужден (k < пг) , полезный сигнал на выходе не должен появляться. Однако выходное напряжение при этом

обычно не равно нулю, а представляет собой сигнал «н -- Ua'

низкого уровня: Un’ <( £/н" .

В идеальном устройстве совпадения при возбуждении k < пт входов выходное напряжение UH' = U * не должно зависеть от числа возбужденных входов и, в частности, должно равняться выходному, напряжению Un, о при k — О (в состоянии по к о я ) .

246

В реальных же условиях из-за несовершенства нелинейных при­ боров, выполняющих роль ключевых устройств, при возбужде­

зан на рис. 3.3 сплошной линией.

t

зитного сигнала, наибольшая и наименьшая величина которого

При отсутствии оговорок, говоря о паразитном сигнале, подразу­ мевают н а и б о л ь ш и й паразитный сигнал.

Поскольку самый нижний уровень выходного напряжения не равен нулю, вводят понятие о рабочем сигнале или рабочем пе­ репаде выгодного напряжения

Аналогично под паразитным перепадом напряжения понима­ ют абсолютную величину разности

3. Рабочий перепад напряжения является важным парамет ром устройства совпадения. При проектировании каскада сов­ падений параметры схемы стараются выбрать таким образом, чтобы величина рабочего перепада имела заданное значение

247

при возможно большей абсолютной величине разности между полезным и паразитным сигналами. Эта разность

не должна существенно отличаться от рабочего '.перепада Д£/р. Другим важным параметром является коэффициент е про­

хождения паразитного сигнала, определяемый отношением

В некоторых случаях из-за влияния паразитных емкостей не­ линейных элементов при воздействии входных сигналов на вы­ ходе каскада совпадения возникают выбросы напряжения, кото­

дения потенциального, импульсного и потенциально-импульсно­ го типа. Применительно к системам импульсного типа следует отметить еще один важный параметр — так называемую мини­ мальную длительность зацепления импульсов ( т3). Под дли­ тельностью зацепления импульсов понимают интервал времени, определяющий ,длительность о д н о в р е м е н н о г о действия импульсов на всех входах (время взаимного перекрытия импуль­ сов) (рис. 3.4). В реальных условиях импульсы, поступающие ,на разные входы, подвергаются флуктуациям и могут в некоторых пределах изменять свое временное положение. Естественно, дли­

248

На выходе каскада совпадения 'импульсного типа, как прави­ ло, ставится пороговое устройство, которое должно срабатывать при воздействии рабочего перепада ДЦ, выходного напряже­ ния. Для надежного срабатывания порогового устройства вели­ чина рабочего перепада должна иметь определенное превыше­ ние над порогом устройства. Поэтому при уменьшении амплиту­ ды полезного сигнала на выходе схемы совпадения, из-за умень­ шения длительности зацепления входных импульсов, пороговое устройство может не сработать, и факт совпадения импульсов не будет зарегистрирован.

Минимальным временем зацепления (^3)пнв входных сигна­ лов называют такую наименьшую длительность "-3, при которой еще происходит надежное срабатывание выходного порогового устройства. Величина Wmin зависит не только от инерционно­ сти самого каскада совпадения, но и от величины порога сраба­

стом виде применяются весьма редко и рассматриваться здесь не будут. Наиболее широкое применение нашли ламповые схемы совпадения импульсного типа и потенциально-импульсного типа.

Простейшие схемы совпадения импульсного типа имеют два входа (от — 2) и один выход. Такие схемы выполняются либо на триоде, либо на пентоде; иногда применяются преобразователь­ ные гептоды.

2. Один из вариантов триодной схемы совпадения импульс­ ного типа показан на рис. 3.5,а. Устройство представляет собой

мые на второй вход через конденсатор С2, поступают на катод лампы.

при Mi=0: ис= — £ с+ £ /2< — | U,шр [ или Ес > £/2+ |£ /пор!; (3-4а)

219