Рис. 8.4. Амплитудно-импульсный элемент первого рода.
Рис. 8.5. Последовательности импульсов на выходе амплитудноимпульсного элемента первого рода с длительностью импульсов
Если модулируемый параметр остается постоянным в течение времени существования импульса, то имеем импульсную модуляцию первого рода — ИМI, если же он изменяется в соответствии с текущим значением модулирующей функции, то имеем импульсную модуляцию второго рода — ИМII. Импульсные элементы в зависимости от вида и рода импульсной модуляции подразделяются на амплитудные, широтные и временные импульсные элементы соответственно первого и второго рода.
В амплитудном импульсном элементе происходит амплитудноимпульсная модуляция (АИМ). Если на вход амплитудного ИЭ, осуществляющего АИМ (рис. 8.4), подать непрерывный сигнал
то на выходе будем иметь последовательность импульсов постоянной длительности с периодом повторения Т, амплитуда которых пропорциональна значениям модулирующего (входного) сигнала в равноотстоящие дискретные моменты времени (в моменты возникновения импульсов). Частными случаями амплитудного импульсного элемента с АИМ являются: а) ИЭ, выходные импульсы которого имеют длительность
значительно меньшую, чем период повторения
(рис. 8.5, а); б) ИЭ, длительность импульсов которого равна периоду повторения Т импульсов (рис. 8.5, б). Такой импульсный элемент получается в результате «растягивания» (запоминания) кратковременных импульсов на время периода с помощью схемы фиксатора.
При АИМП амплитуда импульса изменяется в течение времени существования импульса в соответствии с текущим значением модулирующего сигнала (рис. 8.6).
Рис. 8.6. Амплитудно-импульсный элемент второго рода.
Рис. 8.7. Широтно-импульсный элемент первого рода.
Рис. 8.8. Временной импульсный элемент первого рода.
Полезная информация на выходе амплитудного импульсного элемента выражена огибающей амплитудно-модулированной последовательности импульсов. Для получения этой информации необходимо выделить огибающую последовательности импульсов.
В широтном импульсном элементе происходит широтно-импульсная модуляция (ШИМ) (рис. 8.7). ИЭ с ШИМ формирует последовательность импульсов с периодом повторения Т одинаковой амплитуды, но ширина импульсов
пропорциональна значениям модулирующего (входного) сигнала
в моменты возникновения импульсов.
Временной импульсный элемент осуществляет временную импульсную модуляцию. Если на вход временного ИЭ первого рода (ВИМ) (рис. 8.8) подать непрерывный сигнал
то на выходе будем иметь последовательность импульсов одинаковой амплитуды и ширины, сдвиг которых по времени (по фазе)
относительно дискретных моментов времени квантования
соответствует значениям входного сигнала в эти дискретные моменты времени. Временно-модулированную последовательность импульсов можно рассматривать как фазо-модулированную последовательность импульсов.
В зависимости от вида и рода (первого и второго рода) импульсного элемента системы автоматического управления подразделяются на три типа: амплитудные импульсные системы (АИС); широтные импульсные системы (ШИС), временные импульсные системы (ВИС).
Импульсные САУ получили широкое распространение в технике. Они, например, используются для автоматической регулировки усиления, автоматической подстройки частоты приемников импульсных сигналов, автоматического сопровождения цели по дальности, автоматического сопровождения целей по угловым координатам при работе радиолокационной станции в режиме кругового обзора, автоматического управления движением транспорта на магнитном подвесе и т. д.
Параметры импульсного элемента
Коэффициент усиления импульсного элемента — отношение величины модулируемого параметра выходной последовательности импульсов к величине входного сигнала
в соответствующий
Рис. 8.9. Различные формы импульсов: а — прямоугольная; б — треугольная; в — синусоидальная; г — экспоненциальная.
Рис. 8.10. Характеристика импульсного элемента.
дискретный момент времени. Например, коэффициент усиления амплитудного импульсного элемента
(где А — амплитуда импульса;
— соответствующее дискретное значение входной величины).
Период повторения импульсов Т или частота повторения импульсов
Длительность импульсов
(где у — скважность импульсов, показывающая, какую часть периода повторения импульсов занимает длительность импульса) или относительная длительность импульса
Форма импульса
может быть прямоугольной, треугольной, синусоидальной, экспоненциальной (рис. 8.9) и т. д. Перечисленные параметры импульсного элемента показаны на рис. 8.9.
Характеристика импульсного элемента — зависимость величины модулируемого параметра выходной последовательности импульсов от соответствующих дискретных значений входной величины (рис. 8.10). На линейном участке крутизна характеристики импульсного элемента равна коэффициенту усиления импульсного элемента (для малых значений входного сигнала):
Импульсные элементы разнообразны по конструкции (механические, электромеханические, фотоэлектрические, электронные). В качестве импульсного элемента может быть простейший ключ и сложное устройство, например, радиолокационная станция. Наиболее широкое применение на практике получили амплитудные импульсные элементы, осуществляющие амплитудно-импульсную модуляцию первого и второго рода. В дальнейшем рассматриваются импульсные системы с амплитудным импульсным элементом первого рода. В качестве примера импульсной системы рассмотрим систему автоматического сопровождения цели по дальности импульсной радиолокационной станции.