Введение
Радиопередающие устройства (РПдУ) применяются в сферах телекоммуникации, телевизионного и радиовещания, радиолокации, радионавигации. Стремительное развитие микроэлектроники, аналоговой и цифровой микросхемотехники, микропроцессорной и компьютерной техники оказывает существенное влияние на развитие радиопередающей техники как с точки зрения резкого увеличения функциональных возможностей, так и с точки зрения улучшения ее эксплуатационных показателей. Это достигается за счет использования новых принципов построения структурных схем передатчиков и схемотехнической реализации отдельных их узлов, реализующих цифровые способы формирования, обработки и преобразования колебаний и сигналов, имеющих различные частоты и уровни мощности.
1. Частотные и переходные характеристики систем авторегулирования
Частотная и переходная характеристики замкнутой системы являются показателями качества при гармоническом и скачкообразном воздействиях. Если задающее воздействие гармоническое:
xз(t) = Acoswt,
то выходной процесс линейной системы тоже гармонический:
y(t) = AKз(w)cos(wt + jз(w)),
где Кз(w) и jз(w), соответственно, - АЧХ и ФЧХ замкнутой системы.
d(t) = xз(t) – y(t) = Acoswt – AKз(w)cos(wt + jз(w))
будет равна нулю только при Кз(w) = 1 и jз(w) = 0. Это требование к идеальной частотной характеристике замкнутой системы. Если все составляющие спектра задающего воздействия попадают в область частот, где частотная характеристика идеальна, то воздействие отрабатывается без ошибки. В противном случае возникает динамическая ошибка.Для оценки качества регулирования по АЧХ замкнутой системы используется показатель колебательности М = Кмакс/Кз(0) (см. рис. 1). Обычно величина показателя колебательности меньше 2.
Рис.1
Так как АЧХ будет близка к 1, если Кр(w)>>1, независимо от вида частотной характеристики разомкнутой системы в этой области частот.
Для примера рассмотрим системы авторегулирования разного типа: статическую и астатические первого и второго порядка, передаточные функции которых описываются выражениями:
,
, .(1)
Рис.
Их логарифмические амплитудные характеристики, как видно из рис. 2, значительно отличаются в области нижних и верхних частот. Однако если запасы устойчивости в этих системах одинаковы, то различие в амплитудно-частотных характеристиках замкнутых систем невелико (см. рис. 3). Запас устойчивости по фазе для каждой из этих систем определяется выражениями:
Δφ1 = 180 – arctg10ωсрT1 – arctgωсрТ1,
Δφ2 = 90 – arctgωсрT2, (2)
Δφ3 = arctgωсрТ3.
По форме АЧХ можно судить о переходной характеристике системы. Так, если АЧХ будет монотонной, то и переходная характеристика монотонна, если в АЧХ будет подъем в области верхних частот, то переходная характеристика будет колебательной.
Переходная характеристика является показателем качества при быстро изменяющемся воздействии. Для систем авторегулирования лучшей считается колебательная переходная характеристика с быстрым затуханием колебаний на вершине (рис. 4).
Рис.
Обычно используются следующие числовые параметры переходной характеристики:
время достижения первого максимума tm,
время регулирования tрег,
период колебаний на вершине Тв,
перерегулирование Δhm/hуст.
Рис.
Так как частотная характеристика замкнутой системы однозначно связана с ЛАХ и ЛФХ разомкнутой системы, то можно установить связь, по крайней мере, качественную, между логарифмическими частотными характеристиками разомкнутой системы и параметрами переходной характеристики замкнутой системы. ............
