Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Металл
Рис. 127. Коллекторный фазовый детектор Рис. 128. Коммутатор-коллектор
4. Коллекторный фазовый детектор (рис. 127) состоит из коммутирующего барабана К, связанного безлюфтовой передачей с растровым анализатором так, что его скорость вращения равна tiN, с"1, щеток Щ1 и Щ2, через которые к коммутатору подводится напряжение сигнала от трансформатора Тр, щетки ЩЗ, которая при врашении коммутатора поочередно подключается то к щетке Щ1, то к щетке Щ2 и снимает с них соответствующие напряжения на нагрузку детектора — фильтр RC. Переключение щетки ЩЗ осуществляется благодаря особой конструкции коммутатора, представляющего собой разрезанный металлический цилиндр, две половинки которого соединены через изолирующую прокладку (рис. 128).
На рис. 129 коммутатор изображен в виде развертки цилиндра, а на рис. 130 представлены временные графики напряжений, действующих в схеме фазового детектора. Эти графики легко получить на основании рис. 129, полагая, что коммутирующий
150
Рис. 130. Графики напряжений в схеме фазового детектора:
1—8 — номера кривых
151
шиш*
-дп
барабан неподвижен, а щетка ЩЗ движется по траектории, показанной на развертке цилиндра штриховой линией. При этом она поочередно соединяется через соответствующую часть металлического цилиндра то со щеткой Щ1, то со щеткой Щ2. Кривая 1 показывает последовательность этих соединений в предположении, что щетка ЩЗ движется справа налево от начального положения, изображенного на
051 рис. 129. В этом случае пер-
вую четверть периода (первую четверть окружности ба-{ис рабана) щетка ЩЗ соединена со щеткой Щ1, затем половину периода — со щеткой Щ2, затем вновь — со щеткой Щ1 и т д. Кривые 2, 3,
5, 6 показывают изменения напряжений, приложенных к щеткам Щ1 и Щ2, для случаев I, II и III, соответствующих таким положениям изображения цели на ленте анализатора, когда фазы сигнала сдвинуты друг относительно друга на 90°.
Кривые 5 и 6 совмещены для случаев II и III так, что кривая 5 изображает изменение напряжения на щетке Щ1 в случае II и на щетке Щ2—в случае III, а кривая 6 показывает изменение напряжения ЫЩ2 для случая II и ищ1 для случая III. Кривые 4,7 и 8 показывают форму нанряжений на щетке ЩЗ, причем сплошная кривая соответствует отключенному конденсатору С, а штриховая линия — случаю, когда конденсатор включен. Из графиков следует, что в зависимости от положения изображения цели на ленте анализатора выходное напряжение коллекторного фазового детектора изменяется по величине и по знаку.
Постоянная составляющая этого напряжения определяется выражением
IUF
уг -
i^P
Рис. 131. Схема оптико-электронного прибора с секторным растром, обеспечивающего фазовую модуляцию:
1 — изображение цели; 2 — изображение источника опорного сигнала
Мвых0 ^ (2ujri) COS ф,
где ис — амплитуда синусоидального напряжения, действующего на щетках Щ1 и Щ2.
152
Точность измерения фазы различными схемами фазовых детекторов обычно составляет примерно в пространстве электрпче-ских сигналов. Однако в реальном пространстве это соответствует значительно большей точности, благодаря своеобразной «редукции» углов.
Действительно, рассмотрим, например, работу устройства с фазовой модуляцией, обеспечиваемой секторным растром, перед которым установлена диафрагма поля с отверстием в виде трапеции, охватывающим ровно два сектора (рис. 131).
Кроме излучения цели, формируемого объективом 0бх в плоскости диафрагмы поля ДП и растра Р, на растр объективом 0б2 проецируется изображение неподвижного источника излучения--лампочки Л, излучение которой модулируется растром с той же частотой, что и излучение цели, но имеет постоянную фазу модуляции. Потоки излучения от цели и опорного источника проходят через растр Р, конденсоры К±, К2 и попадают на раздельные приемники излучения: основной Прг и опорный Прг. Измерение положения цели осуществляется путем сравнения фазы напряжения сигнала ис и опорного напряжения иоп.
Полное изменение фазы напряжения сигнала на 360° соответствует значительно меньшему изменению угловых координат цели. Если, например, оптическая система выбрана таким образом, что диафрагма охватывает 15° поля зрения, а разность фаз между опорным напряжением и напряжением сигнала измеряется с ошибкой в Аср, то ошибка измерения направления на цель Да составляет
Да ^ Дер (157360°) = Дф/24,
т. е. при Дф =1° Да = 0,045° = 2,7'.
Таким образом, устройства, основанные на принципе фазовой модуляции, обеспечивают очень точную информацию о положении источника излучения при относительно грубых измерениях фазового угла.
§ 5. АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
Амплитудно-частотный растровый анализатор модулирует излучение цели так, что изменение частоты модулированного сигнала определяет знак угла рассогласования (угла между направлением на цель и оптической осью объектива прибора), а изменение имплитуды модулированного сигнала определяет величину угла рассогласования. Этим обеспечивается кодирование информации о положении цели.
Амплитудно-частотный растровый анализатор с ограниченной зоной линейности эксцентрического типа изображен на рис. 132, а. Он представляет собой металлическую или стеклянную пластину, Состоящую из двух концентрических поясов, имеющих различное число прозрачных и непрозрачных модулирующих полос.
