Казаков В. Д., Машошин Ф. Г., Бобнев М. П. Радиоэлектронные средства систем управления ПВО и ВВС. М., Воениздат, 1987, страница 12

При движении цели с постоянной радиальной скоростью $~р относительно РЛС частота принимаемого сигнала гол ! 2 Ш~ 2Ро мотр= =~>о~! + — /=по+ <оо (6.4) и ~ и! Частота вотр отличается от частоты излучениого сигнала доо на величину 2т'р (2д 2кпд =) мотр ~о! = о (6.5) т Радиальная скорость движения цели соответственно равна >. (6.6) 2 Из выражения (6.6) следует, что для определения радиальной скорости движения цели необходимо измерить доплеровское приращение частоты гд. В заключение отметим, что наряду с координатами цели Рц, ~ц, 6 и ее радиальной скоростью РЛС позволяют измерять также и их производные. 6.2. Основьые характеристики радиолокационных целей В основу активной и полуактивной радиолокации положено явление отражения (переизлучения) энергии ЭМВ, облучающих объекты. Отражение возникает в тех случаях, когда ЭМВ встречают на пути своего распространения объекты, электрические параметры (диэлектрическая н магнитная проницаемость или проводимость) которых отличаются от параметров среды распространения.

Первичная (падающая) ЭМВ наводит на поверхности объекта токи проводимости (в случае проводника) нли токи смещения (в случае диэлектрика). Этн токи являются источником вторичного излучения объектом ЭМВ в различных направлениях. Объект отражает лишь часть падающей энергии. Остальная энергия превращается в тепло. Особый интерес представляет отрад жение ЭМВ в обратном направлении (в направлении РЛС). Оно (6.7) оц=4мР цррфц, где Рц — дальность РЛС вЂ” цель; рр — плотность потока мощпости отраженной волны у антенны РЛС", рц — плотность потока мощности падающей волны у цели. Входящая в формулу (6.7) плотность потока мощности ЗМВ определяется выражением Р Р= > Фц0р (6.8) где Р†. мощность излучаемого или отраженного сигнала.

ЭПР является функцией направления облучения цели, т. е. характеризуется пространственной диаграммой вторичного излучения цели по мощности. Обычно ЭПР, представляемую в виде зависимости оц=ац(~р, В), называют диаграммой обратного рассеяния (ДОР). Аналитическим путем ЭПР может быть рассчитана только для тел сравнительно простой геометрической формы (металлический лист, шар, вибратор).

59 позволяет обнаруживать объекты, не являющиеся источниками собственных электромагнитных излучений, определять их координаты и параметры движения. В общем случае параметры (амплитуда, фаза, частота, поляризация, фазовый фронт) отраженного сигнала в различных направлениях отличаются от параметров зондирующего сигнала. Степень различия определяется отражающими свойствами цели. Указанные свойства зависят от размеров цели, ее конфигурации„электрических параметров материала поверхности, ее шероховатости, длины волны и поляризации ЭМВ, излучаемых РЛС, от направления облучения.

К основным характеристикам радиолокационных целей как отражающих объектов относятся: отражающая способность, законы распределения и спектры флюктуаций амплитуды (мощности) отраженного сигнала. Отражающая способность определяет способность объекта переизлучать (отражать) ббльшую или меньшую долю падающей на него электромагнитной энергии. В качестве количественного показателя отражающей способности объекта в том или ином направлении применяют так называемую эффективную поверхность оц рассеяния (ЭПР) цели, называемую также эффективной отражающей поверхностью (ЭОП). Под эффективной поверхностью рассеяния цели понимают некоторую фиктивную поверхность, которая, будучи помещенной в точку цели, создает у антенны РЛС такую же плотность потока мощности отраженного сигнала, что и реальная цель.

При этом предполагается, что данная поверхность является изотропиым и не поглощающим энергию переизлучателем. ЗПР цели в общем случае выражается формулой Ф о.= Х оа- С=1 Ряс. 6Д. Структурная схема импульс- ного дальномера Таблица 61 ЭПР некоторых реальных целей а иь ц ° Ролиолоиоциоииои цель Дальний бомбардировшик , Средняй бомбардировшик Истребитель Крылатая ракета 10 — 60 5 — 20 5 — 8 0,3 — 0,8 ю(Ц= — е' ! и, и,И1 Д (6.10) 61 Реальные цели (летательные аппараты, корабли, танки) имеют сложную конфигурацию, а их отдельные составные элементы могут быть изготовлены из материалов с различными электрическими параметрами. Учесть все факторы, влияющие на параметры сигнала, отраженного от целей, практически невозможно.

Их оценка может быть дана только статистическими методами. Реальная цель как отражающий объект упрощенно может быть представлена совокупностью большого числа независимых отражателей («блестящих» точек), расположенных случайным образом по поверхности объекта. В соответствии с этой физической моделью ЭПР цели будет равна сумме ЭПР 1-х отражателей При всяких изменениях взаимного пространственного положения РЛС и цели, вызяаиных, например, движением последней, будут изменяться случайным образом расстояния до этих отражателей и их ЭПР, а следовательно, и ЭПР цели. ЭПР реальной цели — случайная величина, определяемая ее средним значением оц. Средние значения ЭПР некоторых целей для сантиметрового диапазона волн приведены в табл.

6.1. Закон распределения ЭПР таких целей чаще всего является экспоненциальным: 1 -")Т тв(о„) = — е (6.9) ои Флюктуации оп реальных целей вызывают флюктуации амплитуд (огибающих) сигналов, отраженных от них. Закон распределения амплитуд сигналов совпадает с распределением Релея: где оа, — дисперсия амплитуды отраженного сигнала.

Отражающие свойства целей могут оказывать значительное влияние на эффективность функционирования РЛС вЂ” дальность ее действия, точность определения координат и параметров движения целей. 6.3. Методы определения координат и параметров движения объектов 63.1. Методы определения дальности до объектов В зависимости от того, какой из параметров принимаемого радиосигнала используется при измерении времени то, различают амплитудный, частотный и фазовый методы определения дальности.

Амплитудные методы основаны на использовании зондирующих сигналов с амплитудной импульсной модуляцией. Сущность импульсного метода заключается в периодическом излучении в направлении лоцируемого объекта радиоимпульсов с малой длительностью т и большим периодом повторения Т„и в приеме от,раженных от объекта сигналов между очередными посылками радиоимпульсов. Моменты излучения и приема раднонмпульсов на каждом периоде повторения Т фиксируются на временнбй развертке индикатора РЛС.

Поскольку время то пропорционально дальности до объекта, его измерение равносильно измерению дальности до объекта. Принцип действия дальномера, реализующего импульсный метод, поясняется схемой н графиками, изображенными на рис. 6.1 и 6.2. Импульсы синхронизатора Вс с периодом следования Т запускают передатчик, который генерирует последовательность радиоимпульсов и рд(1) длительностью т . Импульсы передатчика подводятся к антенне и излучаются ею в окружающее пространство. Сигналы, отраженные от обьекта, принимаются антенной и пвьи Рнс. 6ап Графики, поясняющие принцип дейстиия импульсного дальномера поступают на вход приемника. На выходе приемника образуется последовательность видеонмпульсов Уемк с периодом Т . Время запаздывания каждого принятого радионмпульса относительно момента излучения зондирующего импульса равно то.

Видеоимпульсы с выхода приемника подаются на измеритель времени то. В качестве измерителей времени то используются электронно-лучевые индикаторы, цифровые измерители дальности и системы автоматического слежения по дальности (АСД). В электронно-лучевых индикаторах могут использоваться электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с амплитудной (рнс. 6.3, а) или яркостной отметкой. Запуск развертки индикатора осуществляется импульсами синхронизатора. Таким образом, начало развертки и момент излучения зондирующих импульсов взаимно синхронизированы во времени. Длительность развертки (рис. 6.2,д) выбирается немного меньше периода повторения зондирующих импульсов Т . Поэтому к моменту излучения следующего импульса передатчика рисующее пятно на экране индикатора успевает возвратиться в исходное положение.

Сигналы с выхода приемника подаются на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Под действием этих сигналов на ее экране (рис. 6.3, б) формируется амплитудная отметка цели, совпадающая по форме с выходными сигналами приемника. Развертка индикатора грв- 62 дуяруется непосредственно в единицах ')га))йиости. Поэтому по положению отметки цели (отраженного 'сигнала) на развертке ЭЛТ можно определить дальность до цели. При использовании цифровых измерителей дальность определяетсн путем счета импульсов на интервале времени то, следующих с периодом, существенно меньшим периода Т . Начало счета задается импульсом синхронизатора, а окончание — выходныМ сигналом приемника. Данные отсчета запоминаются устройством памяти. Рнс.

6.3. Стйуктурная схема электронного индикатора с ампли- тудной отметкой (а); изображение на экране ЭЛТ (б) В системах автоматического сопровождения целей по дальности (АСД) определение дальности осуществляется путем автомвтическоро непрерывного слежения за положением принимаеМого сигнала на некотором временнбм интервале (интервале дальности). Принцип функционирования системы АСД рассматривается ниже. Импульсный метод измерения дальности позволяет однозначно определять время то в пределах от 0 до Т . При этом диапазон однозначного измерения дальности определяется неравенст- вом 0(Вн оп„(0,5 с Т . (6.11) В РЛС с квазннепрерывным излучением (РЛС с малой скважностью) однозначность измерения дальности обеспечивается дополнительным кодированием импульсов, например использованием нескольких частот повторения.

При частотном методе измерения дальности РЛС излучает непрерывные колебания с частотной модуляцией (ЧМ). Дальность до цели определяется путем измерения разностной частоты ггр излучаемого и отраженного сигналов. упрощенная структурная схема дальномера с ЧМ приведена на рис.

6.4. Графики, поясняющие ее работу, изображены на рнс. 6.6. Передатчик генерирует высокочастотные колебания, частота 4, которых периодически изменйется по какому-либо закону оных(р) гр л1ель и 5 Зак. 5034 , (иапример, по закону симметричиой пилы). Закон изменения частоты отраженного сигнала тот же, что и излучаемою, ио смещеи по оси времени иа время то. Принятые и излучаемые колебания подаются иа смеситель приемника, иа выходе которого образуется колебание разиостиай частоты гр. После усиления и фильтрации колебание с частотой гр (рис.