Обозначив fln коэффициент n-й гармоники разложения т(Ф), получим приближенное выражение для лучистого потока F, проходящего через модулирующий растр и обусловленного этой гармоникой:

2апяЕ cos[nm (Фо -

fnmd\

(5.7)

Из выражения (5.7) следует, что изменение во времени потока Fn является синусоидальным. Амплитуда f зависит от расстояния ро между центром модулирующего диска и центром изображения объекта. В том случае, когда центр окружности, описываемой изображением объекта, сдвинут, на расстояние / от центра растра (рис. 5.33, б), имеем

(5.8) (5.9)

= Ур + г? -f 2lr cos at;

, r sin at

Фо = arctg ---.

1+ rcosat

Подставляя соотношения (5.8) и (5.9) в уравнение (5.7) и обозначая llr = А, находим

2па Е - + 2Д cos at+lli (-

X cos-

jnm arctg (-

sin at

2Д cos at + I

(5.10)

A + cosof/

Таким образом, f изменяется по синусоиде, модулированной одновременно по амплитуде и частоте. Мгновенная частота й определяется дифференцированием аргумента косинусоидального члена уравнения (5.10):

Q = пта{1 + Acos + 2Acos <i,t+ Д^). (5.11)

Формула (5.11) показывает, что отклонение Д, вызванное смещением объекта от оси координатора, сильно влияет на частоту й.. Кроме изменения й, как показывает уравнение (5.10), значительно изменяется и амплитуда сигнала. Для того чтобы пропустить такой сигнал, требуется широкая полоса частот.

При малых углах рассогласования, когда О < Д < I, радикалы в правой части выражения (5.10) близки к единице, поэтому амплитуду сигнала можно считать постоянной. Что касается частоты сигнала, то при Д < I она выражается приближенной зависимостью:

Q nmco(l - Acosco().

Следовательно, при малых углах рассогласования сигнал на выходе приемника имеет чисто частотную модуляцию, что обеспечивает высокую точность определения угловых координат объекта.

На рис. 5.34 изображен еще один вращающийся растр для частотно-фазовой модуляции, применение которого ограничено.

3. КООРДИНАТОРЫ

С ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ

Различают амплитудно-импульсную и время-импульсную модуляцию потока, падающего на приемник излучения координатора. При амплитудно-импульсной модуляции импульсы меняют свою амплитуду в зависимости от угла рассогласования (или его составляющих в двух взаимно перпендикулярных плоскостях), сохраняя неизменными форму, длительность и положение. Такой вид модуляции не получил распространения, так как при его

Рис. 5.34. Вращающийся растр для частотно-фазовой модуляции

использовании получаются большие потери энергии по сравнению с системами непрерывной модуляции.

При времяимпульсиой модуляции импульсы сохраняют свою амплитуду и форму, но при изменении угловых координат теплоизлучающего объекта сдвигаются от фиксированного положения (фазоимпульсная модуляция - ФИМ), изменяют свою длительность или длительность пауз(широтно-импульс-ная модуляция - ШИМ), либо меняют частоту следования (частотно-импульсная модуляция - ЧИМ).

Координаторы с фазоимпульсной модуляцией

в состав координатора с фазоимпульсной модуляцией (рис. 5.35) входят сбъектив.модулятор, выполненный в виде диска с вырезом, охватываемым

У

Рис. 5.35. Схема координатора с фазоимпульсной модуляцией, обеспечиваемой полупрозрачным диском:

1 - объектив; 2 - модулятор; 3 - приемник излучения; 4 - двигатель; Б -. кольца со щетками; 6 - коллекторный переключатель; 7 - усилитель

углом 180°, двигатель привода модулятора, коллекторный переключатель и усилитель.

При вращении модулятора излучение от объекта периодически перекрывается, и в цепи приемника возникают импульсы тока. Резонансный усилитель выделяет первую гармонику тока, фаза которой зависит от положения изображения объекта в фокальной плоскости, где расположен модулирующий диск. Синхронно с модулятором вращается коммутатор, состоящий из колец и коллектора. По кольцам скользят щетки, на которые подают напряжение с выхода усилителя; иа коллектор наложены четыре диаметрально расположенные щетки, с которых снимают выходные напряжения координатора. Коммутатор разделяет напряжение рассогласования на выходе усилителя фототока по двум каналам.

На рис. 5.36 показаны графики формирования импульсов фототока и вы-ходаых напряжений рассмотренного координатора Uy и для трех случаев расположения изображения объекта на. модулирующем диске, соответствующих углам фазирования Ф = л/2, О < Ф < л/2 и Ф = 0. При О < Ф < л/2 постоянные составляющие этих напряжений

и

Unt sin [сс - (л/2 - Ф)] da sin Ф;

т sin [ct - (Л/2 - ф)] da = - = cos Ф.

Так как значение Um не зависит от угла рассогласования, то координатор выдает сигналы, зависящие только от направления рассогласования.

Если угол рассогласования равен нулю [(изображение находится в точке пересечения оптической оси с центром модулирующего диска), в цепи приемника протекает постоянный ток, так как при вращении модулятора все

время открыта половина изобра-ИзсСрач/ение жения объекта, и постоянные со-оЬьекта ставляющие напряжений Uy и равны нулю.

В том случае, когда модулирующий диск вращается с угловой скоростью <D и имеет вырез, охватываемый углом ¥ = ¥2 - ¥i, его функция пропускания П (О является периодической функцией времени. При разложении в ряд функции П {t) получаем [621

Изо1рвтнае оЪьеито

n, = + S

(-1)

X cos

(29+l)(Df--j

29+1

ИзоШшение одьента

где q == 0,1, 2,...

Напряжение, на выходе усилителя фототока (если считать его линейным звеном) пропорционально лучистому потоку, проходящему через модулирующий диск и воспринимаемому приемником излучения. В процессе прохождения через усилитель постоянная составляющая тока в цепи приемника исключается, и величина тока / , проходящего через нагрузочный резистор усилителя, про-

Рис. 5.36. Графики формирования импульсов для случаев Ф = я/2 (а), О < Ф<г:/2 (б), Ф = О (е)

порциональна переменной части функции пропускания модулирующего диска. Например, для диска с вырезом, окватываемым углом - ¥1 = я, при ¥i = О (за начало отсчета времени t принят момент возникновения импульса фототока), имеем

в

J2g-f I

(29+1)ю/-2

(9 = 0, 1, 2, ...).

где В - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами приемника излучения и электронного тракта.

Если предположить, что данный модулированный сигнал рассеивается на единичном сопротивлении, то средняя за период колебаний мощность по