Главная > Теория автоматического управления > Теория автоматического управления, Ч.II (Воронов А.А.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Структурная схема частотно-импульсного модулятора.

Частотно-импульсная модуляция предполагает изменение частоты следования импульсов в линейном соответствии с модулирующим воздействием. При этом частота следования импульсов понимается как мгновенная частота синусоидальных частотно-модулированных колебаний, у которых фазовые значения

совпадают по времени с моментами появления импульсов [3]. ЧИМ достаточно удобно интерпретировать геометрически в комплексной плоскости, как это сделано в работе [4].

Модулируемый вектор (рис. 8.5)

при отсутствии модулирующего воздействия: вращается с постоянной скоростью

Рис. 8.5

Воздействие линейно управляет скоростью изменения фазы вектора :

где

Так как рассматриваемая ЧИМ является однополярной, то скорость изменения фазы вектора и не должна менять знак, т. е. должно выполняться условие

Зафиксируем в комплексной плоскости вектор V, совпадающий с положением модулируемого вектора и в момент начала модуляции и определенный с точностью до

Тогда общая картина ЧИМ представляется следующим образом. Скорость изменения фазы модулируемого вектора и изменяется в линейном соответствии с внешним воздействием точно так же, как в случае непрерывной модуляции гармонического сигнала. Но в отличие от нее ЧИ-модулятор фиксирует положения модулируемого вектора и дискретно в моменты его совмещения с неподвижным вектором т. е. когда выполняется равенство

Таким образом, ЧИ-модулятор фиксирует моменты изменения фазовой функции вектора u на величину . Указанным моментам времени соответствуют моменты появления импульсов на выходе модулятора.

Подставляя в. уравнение (8.8) соотношения (8.5) — (8.7), получаем соотношение для определения

Из геометрической интерпретации ЧИМ и уравнения (8.9) вытекает структурная схема ЧИ-модулятора (рис. 8.6). Она представляет собой последовательное соединение интегрирующего звена, нелинейного элемента квантования приращений (НЭ) и формирователя прямоугольных импульсов с передаточной функцией На вход схемы подаются два

сигнала: входное воздействие и некоторый постоянный сигнал

Величина кванта нелинейного элемента

Таким образом, на выходе модулятора (рис. 8.6) получается последовательность прямоугольных импульсов длительностью у, амплитуда импульсов определяется величиной вертикальной ступени характеристики Н Э, а моменты их появления определяются уравнением (8.9).

Выше рассмотрены уравнения и структурная схема однополярной ЧИМ, которая достаточно широко распространена в системах связи. Как указывалось выше, в системах автоматического управления удобнее двухполярная ЧИМ. Структурную схему для такого ЧИ-модулятора достаточно легко получить, используя схему однополярного ЧИ-модулятора.

Действительно, если положить и предположить, что полярность выходных импульсов определяется полярностью входного сигнала х, то уравнение учетом обозначения (8.11) можно привести к виду

Здесь

Рис. 8.6

Рис. 8.7

На интервале одного периода импульсной последовательности уравнение (8.12) запишется в виде

Структурная схема двухполярного ЧИ-модулятора, построенная согласно уравнению (8.13), приведена на рис. 8.7. В отличие от схемы рис. 8.6 в ней отсутствует сумматор, а нелинейный элемент квантования представлен гистерезисной характеристикой, у которой нижняя ветвь определяет формирование импульсов положительной полярности, а верхняя — отрицательной.

Нелинейный элемент квантования приращений (рис. 8.8, а) обладает характеристикой, имеющей ряд общих моментов с характеристикой квантования по уровню. Принципиальное отличие состоит в том, что у характеристики квантования

Рис. 8.8

Рис. 8.9

приращении значения по оси абсцисс соответствуют не текущей величине входного сигнала у, а разности его со значением входного сигнала в момент начала преобразования. На рис. 8.8, б иллюстрируется во времени процесс преобразования сигнала нелинейным звеном. Выходная величина представляет собой ступенчатую функцию, моменты переключения которой совпадают с моментами определения переменного параметра импульсной последовательности. В настоящее время термин двухтактная или двухполярная ЧИМ практически не употребляется. Модуляция, определяемая уравнением (8.13), называется интегральной ЧИМ (ИЧИМ).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление