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卫星时钟信号功分网络对锁相环电路干扰分析

更新时间:2009-03-28

时钟信号功分网络是卫星进行时间信息管理的重要组成部分,卫星的时频管理单元输出一路时钟信号,经功分网络输出至各设备。各设备共用一个微波网络,就会存在共网络干扰的风险,尤其是网络中存在包含锁相环电路等对信号相位变化敏感的设备。功分网络对信号传输特性的影响,明显体现在对信号相位的影响[1];当功分网络的端口阻抗不匹配时,对信号相位的影响更加明显;在实际工程中,端口理想匹配的网络并不存在,总有端口出现阻抗失配的情况[2-3]。此干扰问题的发生,基于特定的电子系统使用环境,具有一定的特殊性,目前国内外对相同问题的分析研究较少。

本文首先通过理论推导,建立了一种共网络干扰的数学机理模型;其次,通过Matlab软件编程,仿真分析了各个变量对干扰强弱的影响;然后,根据分析结果,明确了主要干扰因素,设计了系统改进方案;最后,通过设备的系统联试验证了改进方案的有效性。

1 干扰产生的机理

1.1 同频不同相信号的产生

卫星时钟信号的功分网络为多端口微波网络,其在输出端口处能产生同频不同相的叠加信号,本节以三端口网络为例解释叠加信号产生的机理。假设图1所示的三端口网络,在端口3处出现阻抗失配,此时端口阻抗取任意值Zl,如图1所示。

 

注:a1a2a3为归一化入射波,b1b2b3为归一化反射波。

图1 失配三端口网络示意图

Fig.1 Schematic diagram of impedance mismatched

three port microwave network

当信号传输至端口3时,因阻抗失配产生信号反射,反射系数此时信号在各端口间的传输关系与网络本身的S参量和失配端口的反射系数有关[4-7]。端口1至端口2信号传输关系表达为

船慢慢地绕着榕树航行。突然,一个小男孩大声叫道:“看,树上有一只大白鸟!”大家顺着他手指的方向望去,果然有一只大鸟在树上歇息,而它身后的树枝上,也落满了鸟儿。林中还有一个小岛,上面的鸟儿就更多了,大的、小的、白的、黑的,让人目不暇接。有的在岸上悠闲地吃着虫子,有的在水中找小鱼小虾吃,还有的吃饱了在空中盘旋着……

 

(1)

当GNSS与载荷设备时钟信号入口驻波趋于一致时,波动区幅度变化范围增大。假设GNSS与载荷设备端口驻波相等,则GNSS时钟信号入口反射系数变化时(图5方框中不同幅度值指GNSS时钟信号入口反射系数的幅度),星间链路输入时钟信号相位变化如图5所示。

假设端口2为匹配,a2=0,所以,

通过测取的试件中自制测力锚杆各测点应力应变数据,可以得到对应位置锚杆的轴力。依据前文2.2界面剪应力分析,将锚杆轴力作为锚杆、锚固剂复合体承受的轴向载荷,两测点间锚杆轴力差由锚固剂-围岩界面剪应力提供,视两测点间界面剪应力均匀分布,即可得到锚固剂-围岩界面剪应力沿锚固长度分布情况。以锚固长度0.8 m、张拉载荷为30 kN的C-3试件为例,将理论分析、数值模拟、张拉试验中得到的锚固剂-围岩界面剪应力数值进行对比分析,如图8所示。

 

(2)

与端口3匹配的情况相比,在端口2处叠加了一个同频不同相的信号。其中,便是由于端口3失配反射引起,串扰至端口2的同频不同相的信号,其信号特性可以由分配网络本身的S参量和失配端口的反射系数确定。

1.2 同频不同相的信号对锁相环电路的影响

锁相环电路是一个跟踪输入信号相位的控制系统,输入信号通过其瞬时相位控制输出信号的瞬时相位[8]。基本的锁相环路构成如图2所示,是一个由输入和输出相位差控制的负反馈系统[9]

  

注:PD为鉴相器,LF为环路滤波器,VCO为压控振荡器。图2 锁相环电路原理图Fig.2 PLL circuit schematic

图2中,θ1(t)和θ2(t)是基于锁相环内被控振荡器频率为参考的输入、输出相位,表示信号波在输入、输出时刻的相角。当信号进入锁相环时,鉴相器比较θ1(t)和θ2(t)的相位差,由相位差产生误差电压,经过滤波器过滤后形成控制电压,从而控制压控振荡器产生频率偏移,来跟踪输入信号的频率,直到两者相等,环路稳定下来,达到锁定。

对于一个锁定状态的锁相环路,如果在信号输入端突然叠加一个同频不同相的信号,会导致相位差的突然变化,鉴相器识别此相位变化,会产生一个控制电压,从而控制振荡器的频偏[10]。这个频率的误跟踪会导致锁相环路的失锁,当输入信号稳定后,锁相环路通过相位跟踪会恢复稳定状态,恢复锁定。

2)生活习性。苹小食心虫在渭北果区每年发生2代,以老熟幼虫在树皮裂缝、剪锯口四周皮缝、吊枝绳等隐蔽处结茧越冬。渭北6月初越冬代成虫羽化,卵多产于果实胴部,卵期7天。孵化后蛀入果实20多天后,由原蛀孔边缘脱果,沿树干在隐蔽处做茧化蛹。7月中旬发生第1代成虫,7月下旬至8月上旬发生第2代,卵期4~5天,孵化后造成二次为害。9月上旬幼虫脱果越冬。成虫对糖醋液有趋性。

2 影响相位变化的因素分析

2.1 数学模型的建立

以卫星上全球导航卫星系统(GNSS)接收机加断电会造成星间链路设备的瞬时失锁为例建立数学模型。此时功分网络可以用图3所示的二分四微波网络表示,端口1和端口6为时钟信号输入,端口2至端口5为时钟信号输出,分别连接卫星的星间链路设备、GNSS、载荷设备和应答机。实际工作时,两路输入只有一路工作,且应答机开关机前后端口匹配很好,驻波在1.05左右,因此假设端口5和端口6为匹配状态。

对于任何一个网络,其在多个端口失配情况下的信号传输关系,都可以通过求解,得到

b2=(S21+S23·S31·Γ3·A+S24·S31·Γ4·

C+S23·S41·Γ3·B+S24·S41·Γ4·Da1

第三,积聚农村闲散资金,提高资金使用效率。随着我国经济的高速发展,农民的收入逐步提高,农村拥有越来越多的可支配资金。但我国目前的投资渠道较为狭窄,绝大多数的农民都是将富余资金存在银行,而银行存款的利率较低,甚至低于通货膨胀率,再加上缺乏相应的理财知识,这些剩余资金难以找到合适的投资渠道。非正规金融的存在打破了正规金融的垄断格局,其存款方式灵活、简便,利息也比银行存款利息高,吸引了一些寻找更好收益率的农村资金。在为农村投资者提供了一种有效金融投资渠道的同时,非正规金融集聚了农村闲散资金,并借贷给农村中小企业,满足其融资需求,引导资金的有效配置,促进了农村经济发展。

(3)

式中:ABCD为计算的过程变量;Γ4为端口4的反射系数,其表示端口4反射波电压与入射波电压的比值。

  

图3 失配六端口网络示意图Fig.3 Schematic diagram of impedance mismatched six port microwave network

 

(4)

则端口2输出信号的相位为

φ=Arg(S21+S23·S31·Γ3·A+S24·S31·

Γ4·C+S23·S41·Γ3·B+S24·S41·Γ4·D)

(5)

2.2 卫星实例分析参数的确定

信号相位变化是引起锁相环电路失锁的关键,分析的目的是要明确哪些参数是引起时钟信号相位波动的主要因素。本次仿真分析模拟GNSS加断电时,其设备时钟信号入口反射系数变化,对星间链路输入时钟信号相位的影响。功分网络的S参量及载荷设备时钟信号入口的驻波为分析的边界条件。通过测试得出卫星时钟信号分配网络的S参量见表1。

 

表1 时钟分配网络S参量Table 1 S parameter of clock distribution network

  

名称S22S33S44S43S34S32S23S42S24S31S41S21幅度/dB-16.8-16.5-16.5-36.0-36.0-34.0-34.0-34.0-34.0-12.0-11.0-11.0相位/(°)-73.0-74.0-74.0-78.0-78.0-95.0-95.0-96.0-96.01.81.81.8

2.3 分析结果

[4] 沈志远.微波技术[M].北京:国防工业出版社,1981

工程从规划、设计、施工到决算的每一步,虽都有专门部门进行材料成本管理,但部门间的横向联系、相互衔接工作做的还不够,未能达到密切配合、相互监督的高度.虽都已认识到成本管理是全员控制和全过程控制的工作,但在具体的工作实践中,还是存在各部门间因横向联系不畅或信息传递不及时,达不到精细化管理要求的情况.

载荷设备正常工作时,设备时钟信号入口驻波为1.5,利用Matlab软件编程,计算GNSS设备时钟信号入口反射系数Γ3幅度(对应图4方框中的不同幅度值)和相位变化时,星间链路输入时钟信号相位的变化趋势。仿真结果如图4所示,GNSS加断电前后,如果其时钟信号入口的反射系数在两个波动区变化,必然会造成星间链路输入时钟信号相位的明显变化。

  

图4 Matlab软件仿真曲线一Fig.4 Simulation curve of phase with Matlab software

2)影响相位波动区幅度范围的因素分析

式中:Sij(ij=1,2,3)为三端口网络的归一化散射参量。

  

图5 Matlab软件仿真曲线二Fig.5 Simulation curve of phase with Matlab software

当GNSS与载荷设备时钟信号入口反射系数趋于反相时,波动区幅度变化范围增大。GNSS和载荷设备正常工作的时钟信号入口驻波分别为2和1.5,当载荷设备端口反射系数取不同相位时,星间链路输入时钟信号相位的变化,如图6所示。

  

图6 Matlab软件仿真曲线三Fig.6 Simulation curve of phase with Matlab software

3)功分网络端口隔离度增加对星间链路输入时钟信号相位的影响

(3)增加功分网络各输出端口的隔离度,改进指标见表4。

在工程施工过程中,如缺乏有效的规章制度约束,会造成任务分工不明确、管理秩序混乱等问题,突出表现为施工现场无人指导、无人监管,施工人员随意施工、步骤节奏混乱。其后果是整个工程周期被打乱,严重影响施工有序安全进行。

  

图7 Matlab软件仿真曲线四Fig.7 Simulation curve of phase with Matlab software

3 抑制干扰的设计改进及试验验证

2.3节所分析的是一个电子系统的电磁兼容问题,各设备因共用一个功分网络而产生一个特定的电磁环境,其重要属性是经过此电磁环境的信号相位发生变化,这是干扰锁相环电路的原因。要抑制此干扰,就需要改变各设备共处电磁环境的属性,从而实现对信号相位变化的控制,变化的幅度越小,其对锁相环电路的影响就越小,直至干扰消失。

此电磁环境控制相位变化大小的主要因素是各设备时钟信号入口的驻波、反射系数相位和网络各端口的隔离度,而不同设备在此三类指标上的数量关系,是控制干扰强弱的变量,驻波一致、相位反相、隔离度太小都会造成较强的干扰。为了实现系统电磁兼容,抑制干扰,电子系统中的相关设备需要在上述三类指标上进行协调设计,而协调的关键就是指标间的数量关系。在保证各设备功能正常的前提下,为了实现系统电磁兼容,驻波、反射系数相位和隔离度指标改进如下。

在沙特拉比格项目部,经过一年的实践应用,充分体现了TOFD和相控阵的可靠性、实用性、高效率、低成本,储存数据和提高生产率的优点,同时也是提高公司TOFD和相控阵超声波应用水平和开展技术研究是一项绝好的机会。

(1)将各设备时钟信号入口的驻波设计不同值,在满足信号强度要求的前提下尽可能相差大一些,改进指标见表2。

环渤海是我国大气污染治理的首要地区,能源消费总量占全国的18.9%,其中山东省能源消费总量位居全国第一,河北省位居第三;煤炭消费总量占能源消费总量的72.4%,其中北京、天津煤炭消费占比较低,河北达到86%,山东为79%;北京天然气消费占比达到29%,天津达到10%以上,河北和山东天然气消费占比不足4%。根据大气污染治理“控制煤炭消费量,提高天然气等清洁能源消费占比”的总体方向,该地区是未来天然气发展的潜力市场。

坚持具体问题具体分析的原则,对不同的经营管理行实行差异化的监督,根据各支行不同的经营情况进行不同重点的监督,具体来说,就是将每次的检查内容纳入到下一次的检查方案中,深入贯彻一整套审计流程,杜绝同类问题的再次发生。

 

表2 驻波改进指标Table 2 Index of stand wave

  

状态GNSS端口驻波载荷端口驻波改进前测试值2.01.5改进后指标3.01.2

(2)将各设备时钟信号入口的反射系数相位设计为趋于同相,改进指标见表3。

分析功分网络增加GNSS端口和星间链路端口隔离度,对星间链路输入时钟信号相位的影响。出现干扰问题时此两个端口的隔离度为34 dB,当增加此隔离度值时,星间链路端输入时钟信号的相位受GNSS加断电的影响变小。取GNSS和载荷设备时钟信号入口驻波分别为2和1.5,仿真结果如图7所示,只有当隔离度增加到-60 dB时,串扰才会被完全抑制。

多个设备共用信号功分网络容易产生干扰锁相环电路的现象,产生的原因是各设备状态变化时,引发网络输出信号相位变化,造成锁相环电路失锁。通过理论分析及试验验证,采取设计各设备时钟信号入口驻波趋于不同值,反射系数相位趋于反相,同时增加网络各端口隔离度至-45 dB以上,能有效抑制此类干扰,可为卫星时钟信号功分网络设计提供参考。

 

表3 端口反射相位改进指标Table 3 Index of reflection phase

  

状态GNSS端口反射系数相位载荷端口反射系数相位改进前测试值/(°)-78.015.6改进后指标/(°)-120.0-140.0

 

表4 网络隔离度改进指标Table 4 Index of isolation

  

状态GNSS端-星间链路端载荷端-星间链路端改进前测试值/dB-34-34改进后指标/dB-45-45

 

表5 试验验证结果Table 5 Results of test

  

状态GNSS加断电50次,锁相环电路的失锁次数改进前50只改进网络隔离度16完全改进0

4 结束语

各设备更改指标后上星复测,干扰现象消失。试验结果见表5,改进前GNSS每次加、断电都会造成锁相环电路的失锁;只按照表4措施完成改进后,GNSS加断电50次,出现16次失锁现象;按照表3、表4措施改进后,GNSS加断电50次,未出现失锁现象。

根据上述参数要求,通过分析常用形式的机构,从平面四杆机构入手进行分析,设计出机械本体由车体平台和轮腿移动机构两部分构成的四轮腿挖沟机,机构如图3所示.当挖沟机遇到障碍时或者在高低不平的地面行走时,通过改变正向或侧向轮腿的夹角,从而达到调节、稳定车体姿态的效果,使得挖沟机具有更强的适应性、机动性和越障能力.

参考文献 (References)

[1] 闫润卿,李英惠.微波技术基础[M].北京:北京理工大学出版社,2004

Yan Ruiqing, Li Yinghui. Basis of microwave technology[M].Beijing: Beijing Institute of Technology Press,2004 (in Chinese)

[2] 廖承恩.微波技术基础[M].北京:国防工业出版社,1994

员工是企业发展的关键,企业发展的动力是广大员工,企业员工的管理工作十分重要。当然,在知识经济的大环境下,对员工管理所存在的各种问题,人们逐渐有了全新的认识。当前社会,很多企业都十分关心企业客户的满意度。随着整个市场竞争活动的不断加剧,越来越多的企业认识到完善的经营理念并非只有外部因素。因此,企业经营者不仅需要关注外部环境的要求,还需要关注客户与企业内部的员工管理活动,探索适合当前企业经营的新道路。

Liao Chengen. Basis of microwave technology[M].Beijing: National Defense Industry Press,1994 (in Chinese)

[3] 廖承恩,陈达章.微波技术基础(上册)[M].北京:国防工业出版社,1979

Liao Chengen, Chen Dazhang. Basis of microwave technology[M].Beijing: National Defense Industry Press,1979 (in Chinese)

1)GNSS设备时钟信号入口反射系数变化对星间链路输入时钟信号相位的影响

Shen Zhiyuan. Microwave technology[M].Beijing: National Defense Industry Press,1981 (in Chinese)

[5] 尚洪臣.微波网络[M].北京:北京理工大学出版社,1988

Shang Hongchen. Microwave network[M].Beijing: Beijing Institute of Technology Press,1988 (in Chinese)

[6] 吴万春,梁昌洪.微波网络及其应用[M].北京:国防工业出版社,1980

尽管内部控制上强调招聘人员要从职业道德修养和专业胜任能力双方面标准来选拔和聘用财务人员,但是行政事业单位很难做到。例如,在行政事业单位中,有部分会计与财务工作人员在工作时并未取得相关证书,理论和实践根本无法同步,导致相关内部控制政策执行起来困难。同时,在行政事业单位中从事会计工作的人员年龄层次普遍偏大,接受新事物的能力与意识相对缺乏,但社会快速发展下,会计制度与理论知识也同样在发展,学习能力低下的问题必然产生各种不良影响。

Wu Wanchun, Liang Changhong. The application of microwave network[M].Beijing: National Defense Industry Press,1980 (in Chinese)

[7] Omp Gandhi. Microwave Engineering and applications[M]. Oxford: Pergamon Press,1981

[8] 余志平,周润德.射频微电子[M].北京:清华大学出版社,2008

Yu Zhiping, Zhou Runde. RF microelectronics[M].Beijing: Tsinghua University Press,2008 (in Chinese)

[9] 曾兴雯,刘乃安,陈健.高频电路原理与分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002

Zeng Xingwen, Liu Naian, Chen Jian. Principle and analysis of high frequency circuit[M].Xi’an: Xi’an Electronic and Science University Press,2002 (in Chinese)

[10] 万心平,张厥盛,郑继禹.锁相技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,1995

在野外作业一天,实在太疲劳了,再加上一天只吃了一顿冷饭,个个都渴望吃顿可口的饭菜,洗个澡,然后美美地睡一觉。可是工地上,质量检查小组这时还在认真地逐段检查。他们突然发现,由于工序衔接不好,有一处防腐接头没有进行胶带缠绕就下沟埋土了,必须挖土返工。

Wan Xinping, Zhang Juesheng, Zheng Jiyu. Phase lock technology[M].Xi’an: Xian Electronic and Science University Press,1995 (in Chinese)

 
高杰,韩浪,纪文章,袁仕耿
《航天器工程》 2018年第02期
《航天器工程》2018年第02期文献

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