ных промежутков между полосами. Поэтому при модуляции потока излучения с частотой следования непрозрачных полос растра накладывается дополнительная модуляция, связанная с изменением длительности сигнала в зависимости от угла фазирования. Эту модуляцию преобразуют в синусоидальный сигнал, фаза которого определяется углом фазирования, т. е. положением плоскости рассогласования.

Синусоидальный сигнал сравнивают с напряжениями опорного генератора на фазовом детекторе, который разделяет сигнал по двум каналам. На рис. 5.30 показаны графики выходных сигналов при двух положениях изображения объекта на растре (рис. 5,29, б).

Детали электронной схемы координатора крепят между платами в герметизированном цилиндре и заполняют смолой. Этот метод монтажа-обеспечивает высокую надежность, но затрудняет устранение неполадок и регулировку отдельных узлов. Недостаток этой конструкции координатора заключается в сложности изготовления модулирующего растра, материал которого должен быть достаточно прочным, прозрачным для инфракрасных лучей и пригодным для применения микротравления.

Рассмотрим основные соотношения для частотной модуляции, осуществляемой растром, изображенным на рис. 5.29, б. Если угловая ширина секторов, на которые разделен растр, изменяется по синусоидальному вакоиу, то частотно-модулированный сигнал можно представить в виде

1ллл/ша

-£-?-

г

Рис. 5.30. Графики сигналов:

1,2 - при положении изображение объекта соответственно в точках А, Б на рйс. Б.29, б; 3 -спорное напряжение; 4 - сигнал на выходе электронного усилителя -преобразователя

f (t) = Ло Sin (2ji/ f -f М sin 2nfJ),

(5.4)

где j4q - амплитуда переменной составляющей модулированного сигнала; - несущая частота; - частота модуляции; М = tfJf - коэффициент модуляции; А/ адс - ширина полосы частот.

Уравнение (5.4) эквивалентно выражению

/ W = 0 {0 т sin 2nfJ + h {Щ [sin 2з1 (/ + fj t - sin 2з1 (/ - t\ + -f h {Щ [sin 2л (/ + 2U t sin 2л (/ - 2/J t\ + h (Щ [sin 2я (/ + 3/J + -f sin( -3fj.]+ ...},

где 1п(Щ - функция Бесселя первого рода п-го порядка аргумента М.

Если предположить, что данный модулированный сигнал рассеивается на единичном сопротивлении, то мощность по каждой спектральной составляющей сигнала равна квадрату ее амплитуды. Обозначим через (/ -f nf) и (/ - nf п-ю пару гармоник, тогда амплитуда каждой гармоники равна AIn Щ), а мощность, приходящаяся на данную пару гармоник, Р„ = 2 [/ (М)].

Полная (возможная для использования) мощность сигнала в пределах бесконечного широкой полосы частот . .

/г=1 ==1

Обозначим Рщ мощность шума в полосе частот Д/х = 2/,. Тогда для белого шума произведение пР, выражает эффективную мощность шума в полосе шириной nAfi- Для нахождения оптимальной полосы частот nAfi при заданном крэффициенте модуляции М нужно для каждого значения М определить такую

величину п, для которой справедливо условие

= макс.

(5.5)

Рис. 5.31. График, определяющий оптимальное значение коэффициента модуляции

Решив уравнение (5.5), можно построить зависимость отношения мощностей сигнала и ТГ* шума от коэффициента модуляции М. Соглас-но графику (рис. 5.31) оптимальное значение М равно 1,8. При отклонении коэффициента модуляции от оптимального значения эффективность системы резко падает.

Если предположить, что отношение мощностей сигнал/щум немодулированного сигнала равно единице, то при коэффициенте модуляции М = 1,8 это отношение модулированного сигнала составит 0,676, а отношение напряжений сигнал/шум - 0,822 (с учетом коэффициента k = 0,45 перехода от постоянного сигнала к средним квадратическим значениям при вычислении эквивалентной мощности шума).

Изменение частоты модулированного сигнала от величины угла рассогласования можно получить также при движении изображения объекта по окружности в плоскости установки неподвижного секторного растра (рис. 5.32). Частотная модуляция происходит при возникновении рассогласования между центром окружности, по которой вращается изображение, и центром растра. Если объект находится на оси координатора (угол рассогласования равен нулю), его изображение описывает окружность, центр которой совпадает с центром модулирующего растра. В этом случае сигнал на выходе приемника излучения, размещенного за модулирующим растром, не модулирован по частоте (рис. 5.32, б). При наличии угла рассогласования центр окружности, описываемой изображением объекта, смещается относительно

Рис. 5.32. Получение частотно-фазовой модуляции с помощью неподвижного секторного растра (а) и графики модуляции потока излучения при отсутствии (б) и наличии (е) угла рассогласования:

7 - траекто1й1я движения изображения объекта; 2 -. растр: 3 - изображение объекта

В

центра растра, и на выходе приемника появляется частотно-модулированный сигнал (рис. 5.32, е). Этот сигнал преобразуется частотным детектором в синусоидальное напряжение, при сравнении которого с опорным сигналом получают напряжение рассогласования в двух плоскостях.

Определим величину лучистого потока F, проходящего через модулирующий секторный растр. В общем случае

F=E\ %(Ф)da,

(5.6)

где Е, о - соответственно энергетическая освещенность и площадь изображения объекта; т(Ф) - функция пропускания растра, образованного прозрачными и непрозрачными секторами. Функция т(Ф) может быть разложена в ряд Фурье:

COS [пт (Ф - W],

где т - число прозрачных (или непрозрачных) секторов; ij) - угол, измеряемый в направлении, противоположном движению модулирующего диска между опорной линией и серединой первого прозрачного сектора.

О . S

f Рис. 5.33. К определению лучистого потока, проходящего через модулирующий секторный растр

В соответствии с обозначениями на рис. 5.33, а, имеем

Pi + Pa

Pt и Рз можно определить из соотношения

б' = р1 + Р?-2рРаСоз(Ф-Ф„). . г-.-

Pi. 3 = Р2 cos (Ф - Фо) ± 1р^С05?(Ф-Фо)-(р^-б2).

в полученном выражении pj - меньший из корней; рз - больший; б - радиус изображения, следовательно.

.) da

Рз -Pi

dO = 2ро cos (Ф - Фо) К Ро cos (ф - ф,) - (р1 - 62) dФ.

Ро = Ра-

Подставляя полученное значение до в выражение (5.6) и учитывая, что Фх = Фо - arcsin 6/ро; Фа = Ф^ -f arcsin 6/ро,

находим

Ф,-1-агс51п5/ро

F = 2£ро [ т (Ф) cos (Ф-Фо) VpI cos5 (Ф - Ф^) (р^ - 6?) dO. o-arcsin5/p.