Радиолокационные и радионавигационные измерители дальности, страница 10

Режим слежения. В этом режиме используются те же устройства, которые принимали участие в поиске сигнала. Разница заключается только в том, что изменением задержки теперь управляет сигнал, про­порциональный Μ_Δ, снимаемый с устройства квадратурной обработ­ки УКО. При этом сигнал обнаружения СО включает устройство слеже­ния за задержкой, входящее в УУЗ, которое плавно изменяет t_M в пределах дискрета Δ по сигналу Μ_Δ.

Значение R определяется по снимаемому с УУЗ коду, содержаще­му информацию о установившемся значении t_M = t_R.

Генерирование кода Хаффмана. Вопросы получения кодов хаффмана (М-последовательностей) выходят за рамки данного пособия, пос­кольку они рассматриваются в соответствующих курсах. Ниже приво­дится только пример, преследующий цель напомнить читателю основ­ные принципы построения генераторов такого кода. В качестве при­мера выбран простейший генератор кода Хаффмана с "памятью" m = 4 и формирующим полиномом вида p(x) = х⁴ + х + 1 ([16], гл.4).

Структурная схема генератора выбранного для примера кода показана на рис. 4.4. Основой генератора является регистр сдвига PC с обратными связями, необходимыми для реализации правила (4.3) вычисления символов кода d_i. Число триггерных ячеек регистра должно быть равно "памяти" последовательности m.

РИС. 4.4

По первому после включения AП синхросигналу СC в регистр с помощью устройства УВНБ вводится выбранный начальный блок последо­вательности. На время его ввода цепь подачи на PC тактовых импуль­сов ТИ обрывается электронным ключом ЭК. Тактовые импульсы служат для сдвига двоичных символов, записанных в ячейки PC. При исполь­зовании правила (4.3) умножение на а₁, ... ,а_m означает на­личие (при а_i = 1) или отсутствие (при а_i = 0) связи соответст­вующей триггерной ячейки с сумматором Σ. Суммирование выполня­ется по модулю 2.

Заметим, что генерируемая последовательность может сниматься не только с выхода сумматора, но и с любого триггера PC. При этом получаемая последовательность будет иметь тот же вид, что и пос­ледовательность, снимаемая с выхода сумматора, но будет сдвину­та относительно ее. Так последовательности, снимаемые с соседних триггерных ячеек PC будут сдвинуты друг относительно друга на τ_к, что можно использовать для получения опережающего и запаздывающего кодов в рассмотренной выше АП.

4.2. Расчет длины волны и параметров антенны опорной станции

Примем, что на опорной станции используется прямоугольная ФАР, имеющая размер l_α в азимутальной плоскости и l_β - в угломестной. Опорная станция обслуживает сектор в азимутальной (го­ризонтальной) плоскости, угловые размеры которого определяются шириной диаграммы направленности ФАР в этой плоскости, равной φ_α. Тогда длина волны излучаемого опорной станцией сигнала может быть найдена из соотношения ([12], т.2, с. 61)

. (4.12)

С помощью этого соотношения рассчитывается и ширина ДНА в угломестной (вертикальной) плоскости:

. (4.13)

Коэффициент усиления рассматриваемой ФАР при φ_α и φ_β, выраженных в градусах, будет ([12], т.2, с. 56)

, (4.14)

где принято, что КПД антенны η_а = 0,8.

Активная (эффективная) площадь ФАР рассчитывается по формуле

(4.15)

4.3. Расчет параметров сигнала

В данном разделе рассчитываются параметры используемого ко­да Хаффмана: период повторения кода Т_п.к, число элементов кода N_э и длительность одного элемента τ_к.

Значение Т_П.К определяется из условия однозначности изме­рения дальности (4.1). Для определенности рекомендуется заме­нить (4.1) равенством, введя коэффициент запаса К_з = 1,1:

. (4.16)

Для нахождения N_э и τ_к можно использовать соотношения (4.4) и (4.2) соответственно.

По заданному значению "памяти" последовательности m сле­дует записать формирующий код полином и, выбрав начальный блок кодовой последовательности, записать последнюю в двоичной форме, используя правило (4.3).

4.4. Выбор параметров устройств обработки сигналов

Тракт обработки сигнала включает все устройства, показанные на рис. 4.3. В данном разделе определяются основные параметры только наиболее существенных из этих устройств: усилителя проме­жуточной частоты, устройства корреляционной обработки и генерато­ра кодов, а также параметры поиска сигналов.

Усилитель промежуточной частоты . Одним из основных парамет­ров УПЧ, влияющих на качество обработки сигналов, является поло­са пропускания Δf_упч. В целях достижения максимального значения отношения мощностей сигнала и шума на входе следащего измерителя дальности требуется согласовать полосу пропускания УПЧ с шириной спектра сигнала ΔF_c (4.6), т.е. выполнить условие

. (4.17)

Устройство корреляционной обработки. Здесь следует опреде­лить число n обрабатываемых в одном цикле (за время Т_R ) периодов повторения кода Т_пк и значение Т_к. Основой для вы­бора этих параметров служат соображения, высказанные в §4.Ι дан­ного пособия.

Генератор кодов. При проектировании данного устройства необ­ходимо составить структурную схему генератора на основе получен­ного в § 4.3 формирующего код полинома и определить число триггерных ячеек регистра сдвига, а также число и место обратных связей. Кроме того, надо решить, как организовать получение опережающе­го и запаздывающего кодов и найти частоту следования тактовых им­пульсов, учитывая при этом, что кодовые последовательности в режи­ме поиска сигнала должны дискретно сдвигаться на Δ = τ_к.

Параметры поиска сигналов. Основным параметром, характери­зующим режим поиска, является, как указывалось, время поиска T_R. Для нахождения Т_R можно воспользоваться соотношением (4.11).

4.5. Расчет погрешностей

Точностные параметры рассматриваемого РД можно рассчитывать по методике, использованной в § 3.5 для определения погрешностей следящего импульсного радиодальномера. Основанием для этого яв­ляется аналогичный характер корреляционных функций кода (в преде­лах основного выброса) и прямоугольного импульсного сигнала.

При расчете по указанной методике следует:

1. Заменить R_max на R˚_max; R_п на R = 0,5 R˚_max (или на другое заданное значение второй дальности оптимизации R₀) и τ_и на τ_к.

2. Определять значение эквивалентной спектральной плотности флуктуации на выходе дискриминатора следящего измерителя задерж­ки по формуле ([4], § 7.6)

, (4.18)

справедливой для пассивной системы и подобной соотношению (3.18).

3. Рассчитывать значение q_э, используя соотношение

(4.19)

На рис. 4.5 показан график функции q_э(q), которым можно воспользоваться для облегчения расчета.

4.Учесть, что в пассивной системе значения q пропорцио­нальны R^-2 ([l], п.3.I.I), т.е.

. (4.20)

5. Иметь в виду, что значение q_min соответствует тому значе­нию q, которое требуется на дальности R˚_max для достижения заданной точности дальнометрии.

6. При построении графиков σ_Σ ( R / R˚_max) выбирать диапа­зон дальностей в пределах от R_min до R˚_max, где R _min - минималь­ная дальность, заданная в исходных данных к проекту.

4.6. Расчет энергетических параметров

Особенность проводимого в данном разделе расчета заключает­ся в том, что здесь находится та максимальная дальность R_{и max}, на которой обеспечивается заданная точность при известной мощнос­ти передатчика опорной станции Р_ос. Значение R_{и max} определяет дальность действия системы и может оказаться меньше, чем R˚_max.

Требуемое значение минимальной мощности принимаемого сигнала, при котором точность измерения дальности еще сохраняется в задан­ных пределах, рассчитывается с помощью соотношения (3.22).

При этом значении Р_2min искомая дальность действия системы определяется как ([1], п. 3.1.1):

, (4.21)

где L_Σ - коэффициент потерь энергии во всех высокочастотных элементах опорной станции, кроме антенны, потери в которой учте­ны ранее коэффициентом полезного действия. В формуле (4.21) учте­но, что на ЛА используется ненаправленная антенна с коэффициентом усиления G_a2 = 1, а затухание электромагнитных волн в осадках пренебрежимо мало (см . рис .1.5).

Следует иметь в виду, что при расчете энергетических параметров все величины, выраженные в децибелах, подставляются в приве­денные выше формулы в абсолютных единицах.

4.7. Расчет вспомогательных параметров

В данном разделе рассчитываются параметры, необходимые при разработке требований к элементам РД с ФМС (см. Приложение Π I): параметры выдаваемого дальномером двоично-десятичного кода даль­ности и требуемая стабильность частоты эталонного (опорного) ге­нератора, входящего в синтезатор частот аппаратуры потребителя.

Параметры двоично-десятичного кода дальности. Искомые парамет­ры можно найти, используя методику § 2.7 данного пособия, заменив σ_п на σ_Σ и ΔΗ на цену младшего разряда кода ΔR_Т. Однако при этом получаются не требующиеся на практике слишком малые значения ΔR_Т· Поэтому рекомендуется вести расчет, исходя из того, что в УУЗ применяется цифровой синтезатор задержки кода t_M со схемой уточнения (см. § 3.1). Выбрав коэффициент уточнения К_уТ = ΔR_гр / ΔR_Т из условия простоты реализации этой схемы, определяем ΔR_Т, учи­тывая, что ΔR_гр соответствует дискрету по задержке ΔΊ_Μ = τ_к, используемому при поиске сигнала. Число декад и разрядов кода рассчитывается, как и в § 2.7. В заключение следует определить погреш­ность дискретизации σ_дск по формуле (2.33).

Параметры эталонного генератора. Расчету подлежат частота f_эт и относительная нестабильность δ f_эт этой частоты.

Номинальное значение частоты определяется из соотношения

(4.22)