§ 10.11. ИМПУЛЬСНЫЕ СИСТЕМЫ

Системы РА, в которых сигналы преобразуются в последовательность импульсов, называют импульсными. В таких системах длительность импульсов обычно не равна периоду их следования. Наиболее широко применяются системы, в которых генерируются импульсы постоянной длительности с амплитудой пропорциональной входным сигналам в дискретные, равноотстоящие друг от друга моменты времени (рис. 10.25, а). Подобный процесс преобразования называют амплитудно-импульсной модуляцией с коэффициентом амплитудной модуляции

Рис. 10.25. Виды импульсной модуляции: а — амплитудная; широтная; время—импульсная

Если импульсный элемент преобразует непрерывный сигнал в последовательность импульсов с постоянной амплитудой длительностью пропорциональной дискретным значениям входного сигнала, то имеет место широтно-импульсная модуляция (рис. 10.25, б) с коэффициентом преобразования

Импульсный элемент, который генерирует импульсы постоянной амплитуды и длительности, но сдвинутых относительно дискретных моментов времени на значение пропорциональное дискретным значениям входного сигнала, осуществляет время-импульсную модуляцию (рис. 10.25,в) с коэффициентом

Наибольшеё распространение нашли импульсные системы с амплитудно-импульсной модуляцией, для анализа и синтеза которых могут быть использованы рассмотренные методы исследования цифровых систем РА.

Импульсный элемент также можно представить в виде последовательного соединения дискретизатора и экстраполятора, передаточная функция которого аналогична выражению (10.5):

где скважность работы импульсного элемента; длительность и период следования импульсов.

Проиллюстрируем особенности анализа импульсных систем РА.

Рассмотрим импульсную систему автоподстройки частоты, которая нашла широкое применение в различных радиотехнических устройствах. Передатчики, собранные по такой схеме, используются в системах радиосвязи и радиолокации. Функциональная схема системы изображена на рис. 10.26, а. Автогенератор системы работает в импульсном режиме и обеспечивает необходимую мощность колебаний. Стабилизацию частоты колебаний обеспечивает маломощный эталонный генератор а импульсный режим работы системы автоподстройки частоты — импульсный модулятор (ИМ).

Рис. 10.26. Импульсная система автоподстройки частоты: а — функциональная схема; структурная схема

Перестройка частоты автогенератора осуществляется управляющим элементом (УЭ), На рис. 10.26, а УПЧ - усилитель промежуточной часто» ты, ЧД - частотный дискриминатор.

Частота колебаний автогенератора подстраивается только в ограниченные промежутки времени, соответствующие длительности модулирующих импульсов. В промежутках между импульсами сигнал на выходе смесителя (СМ) отсутствует, т. е. система автоподстройки оказывается разомкнутой.

Передаточная функция непрерывной части системы (рис. 10.26,б)

где коэффициенты передачи дискриминатора и управляющего элемента; передаточная функция фильтра.

Передаточная функция приведенной непрерывной части системы

где

Передаточной функции приведенной непрерывной части соответствует импульсная переходная функция

Передаточная функция разомкнутой импульсной системы в соответствии с выражением (10.20)

Смещенная передаточная функция разомкнутой системы автоподстройки частоты определяется выражением (10.25) или (10.26).

Определим условие устойчивости автоподстройки частоты. Характеристическое уравнение системы в соответствии с (10.70) имеет вид

Условие устойчивости системы:

Критический коэффициент усиления найдем, приравняв последнее выражение минус единице. В результате получим, что

На рис. 10.27 показана зависимость рассчитанная при Из рисунка видно, что с уменьшением критический коэффициент усиления увеличивается и при оказывается равным бесконечности, так как при малых значениях свойства импульсной системы приближаются к свойствам непрерывной, при эти свойства совпадают. При критический коэффициент усиления также увеличивается, так как свойства замкнутой системы автоподстройки

Рис. 10.27, Зависимость критического коэффициента усиления от

частоты приближаются к свойствам разомкнутой системы, которая устойчива при любом коэффициенте усиления.

Дискретные значения переходного процесса определим из -преобразования для переходной функции системы:

где -передаточная функция замкнутой импульсной системы, рассчитываемая по (10.33).

При

Применив формулы (10.46) и (10.47), вычислим» переходный процесс в системе автоподстройки частоты по формуле

На рис. 10.28 построен переходный процесс, рассчитанный при заданных параметрах системы.

Статическая ошибка системы автоподстройки частоты, согласно (10.36),

где —начальное значение ошибки.

Если параметры системы автоподстройки частоты принять такими же, как и при определении переходного процесса, то

Рис. 10.28. Переходный процесс в импульсной системе РА