Дисципліни:
Лабораторна робота №3
На тему:

Радіовіддалемір з імпульсним методом вимірювання віддалі.

Дисципліна: Основи теорії радіотехнічних систем
ВНЗ:НУ «ЛП»
Формат: Word Doc

Переглядів: 1372 Додано: 2015-02-28




Частина тексту

1. Мета роботи

Метою роботи є вивчення радіовіддалеміра з імпульсним методом вимірювання віддалі, його основних характеристик, переваг і недоліків.

2. Теоретична частина

Суть імпульсного методу вимірювання віддалі полягає у вимірюванні часу затримки tз між зондуючим і перевипроміненим або відбитим від об’єкта радіоімпульсом (рис.1), та переведенням його за допомогою перевідного коефіцієнта Мп у віддаль:

Радіоімпульс проходить віддаль R між об'єктом і радіовіддалеміром двічі, тому час затримки відбитого імпульсу відносно зондуючого дорівнює:

Для точнішого вимірювання часу затримки tз і відображення процесу на екрані електронно-променевої трубки (ЕПТ) використовують послідовність радіоімпульсів з періодом слідування Тс . Можна також вимірювати час затримки без застосування ЕПТ.

На рис. 2 наведена найпростіша структурна схема технічної реалізації імпульсного методу, в якій вимірювання здійснюється за допомогою ЕПТ. Відхилення електронного променя ЕПТ, який висвічує на екрані трубки світну пляму, починається від моменту випромінювання зондуючого радіоімпульсу. Світла пляма рухається по екрану зі швидкістю розгортки Vp, і за час запізнення відбитого імпульсу проходить на екрані ЕПТ віддаль l . За цей час зондуючий радіоімпульс пройде віддаль 2R і після прийому його приймачем відобразиться амплітудною позначкою b на екрані трубки (рис. 2).

Якщо період відхилення електронного променя зробити таким, який дорівнює періоду слідування зондуючого радіоімпульсу (Тр=Тc), а довжину шкали lшк на екрані ЕПТ узгодити з максимально вимірюваною віддалю Rmах так, щоб прийнятий сигнал не виходив за межі екрана, то записуємо співвідношення:

Тепер шкалу на екрані ЕПТ можна проградуювати безпосередньо в мірничих одиницях віддалі.

Відлік вимірюваного значення віддалі, згідно із такою шкалою матиме похибку, пропорційну похибці відліку і буде тим точніший, чим більший масштаб відхилення. В першому наближенні можна визначити середньоквадратичну похибку такого індикатора ?інд з механічною шкалою за формулою:

3. Опис лабораторної установки.

Лабораторна установка складається з імпульсного радіовіддалеміра, генератора подвійних імпульсів, регульованої лінії затримки, генератора високочастотних коливань, імітатора радіоканалу, генератора завад, двопроменевого електронного осцилографа і хвилеміра (рис. 4).

Імпульсний радіовіддалемір складається з двох окремих конструкцій: приймально-передавального пристрою (рис. 5) і індикаторного пристрою (рис. 6). Вони з’єднані між собою багатопровідним екранованим джгутом. На верхню панель індикаторного пристрою виведені контрольні гнізда для знімання осцилограм, на передній панелі приймально-передавального пристрою розміщені роз’єми для під'єднання приймальної і передавальної антен, гніздо для синхронізації, а також перемикач масштабу вимірювання віддалі.

ПРИЙМАЧ радіовіддалеміра виконаний за схемою гетеродина з одним перетворенням частоти коливань. Підсилювач проміжної частоти приймача має смугу пропускання 4 МГц на частоті коливань 30 МГц і шість каскадів підсилення для того, щоб забезпечити при такій смузі великий коефіцієнт підсилення.

ПЕРЕДАВАЧ радіовіддалеміра забезпечує генерування високочастотних радіоімпульсів в діапазонах 420...450 МГц, тривалість їх 0,5...1 мкс, а частота повторення залежно від діапазону вимірюваних віддалей становить 100 кГц - для віддалей до 1000 м і 10 кГц - для віддалей до 10000 м.

ІНДИКАТОРНИЙ ПРИСТРІЙ забезпечує вимірювання і індикацію віддалі до об’єкта за допомогою колової розгортки електронного променя ЕПТ. Синхронізація початку розгортки з випромінюванням радіоімпульсу відбувається за допомогою синхроімпульсу, який надходить у гніздо СР від задаючого генератора передавача. Генератор розгортки генерує два гармонічні коливання частоти 100 кГц або 10 кГц, які зсунуті за фазою одне відносно одного на 90°.

Відеопідсилювач підсилює продетектовані у приймачі радіоімпульси, які надходять на керуючий електрод ЕПТ. На лінії колової розгортки електронно-променевої трубки висвічується позначка, яка відображає отриманий сигнал.

За допомогою РЛЗ позначку можна установлювати на будь-яку віддаль в межах 0,5-10 км, імітуючи цим відбитий від об’єкта сигнал.

Сигнал можна роздвоїти, ввімкнувши генерування подвійних імпульсів, В такому режимі визначається роздільна здатність радіовіддалеміра.

4. Зміст лабораторної роботи

1. Ознайомитися з імпульсним методом вимірювання віддалі за допомогою часових діаграм, які потрібно зрисувати з екрана осцилографа під час підведення його до контрольних точок макету лабораторного устаткування. Збільшуючи затримку відбитого радіоімпульсу, позначити його переміщення по лінії розгортки індикатора в напрямку збільшення віддалі. Підсилюючи сигнал радіовіддалеміра (ручка підсилення розміщена на індикаторі) або потужність завади, лінія розгортки спотворюється реалізацією завади і при низькому відношенні сигнал/шум відбитий імпульс зникає в шумах.

2. Дослідити зміну абсолютної похибки вимірювання віддалі у випадку, коли час затримки зондуючих імпульсів tз є більший за період їх слідування Тс. Виміряти по шкалі індикатора радіовіддалеміра значення віддалі і порівняти з істинним. Істинне значення віддалі визначити через час затримки, який приблизно відрахувати за шкалою лінії затримки, і далі уточнити його, вимірюючи осцилографом. Виміри провести для кількох значень tз<Tc.

3. Визначити середньоквадратичну похибку вимірювання віддалі радіовіддалеміра і порівняти її з похибкою, яку вирахувати, використовуючи формули (5), (6), (11). Необхідне для цього відношення енергії сигналу до енергії шуму q визначити за формулою:

Для визначення середньоквадратичної похибки вимірювання віддалі скористатися формулою:

4. Зняти залежність абсолютної похибки вимірювання віддалі ? від величини затримки відбитого радіоімпульсу tз для неспотвореної (колової) і спотвореної (еліпсоподібної) розгортки. Спотворення розгортки досягається вмиканням у гнізда 4, 5 (рис. 4), які знаходяться в індикаторному пристрої конденсатора. Він змінює фазові співвідношення між напругами горизонтальних і вертикальних відхильних пластин, внаслідок чого розгортка стає еліпсоподібною.

Час затримки відбитого радіоімпульсу змінюють за допомогою лінії затримки і вимірюють його значення осцилографом.

5. Визначити реальну роздільну здатність радіовіддалеміра і порівняти її з розрахованою за формулою (12), (14), (15), (18). Необхідну для розрахунків тривалість зондуючого імпульсу виміряти за допомогою осцилографа, а величину світної плями dП у рівнянні (15) замінити шириною позначки ?b , яка дорівнює:

Для визначення реальної роздільної здатності необхідно ввімкнути генерування подвійних імпульсів і звести затримку між ними до такого значення, при якому роздвоєння імпульсу на індикаторі радіовіддалеміра зникає. Реальна роздільна здатність дорівнює половині добутку цієї затримки на швидкість поширення радіохвиль, яка дорівнює 3*108 м/с.

Висновок: на даній лабораторній роботі я навчився працювати з радіовіддалеміром з імпульсним методом вимірювання віддалі, а також розглянув його основні характеристики, переваги і недоліки.