Радиолокационные и радионавигационные измерители угловых координат, страница 10

Усилитель промежуточной частоты (см. § 2.4 данного пособия). С целью достижения наибольшего возможного в данной ситуации отношения мощностей сигнала и шума на входе фазового детектора - чувствительного элемента углового дискриминатора рекомендуется использовать УПЧ в качестве квазиоптимального фильтра и выбирать его полосу пропускания из соотношения

. (3.10)

При такой полосе пропускания потери энергии сигнала из-за неоптимальностн фильтра составляют 1,12 или примерно 0,5 дБ.

При разработке требований к элементам угломерного тракта следует учесть, что доплеровский сдвиг частоты отраженного сигнала компенсируется с помощью АПЧ, и указать возможные пределы изменения доплеровского сдвига частоты , используя формулу

, (З.11)

где - максимальная скорость носителя радиолокатора (истребителя). Поскольку значение в исходных данных не приводится, рекомендуется задаться этим значением или принять =1980 км/ч, используя для пересчета в систему СИ соотношение (1.3).

Устройство МАРУ. Это устройство выполняет функцию нормировки сигналов, снижая тем самым погрешности, вызываемые флуктуациями амплитуд принимаемых сигналов. Нормировка выполняется по суммарному сигналу, длительность которого равна . Поэтому время срабатывания МАРУ не должно превышать . При разработке требований рекомендуется указать минимальное значение, полосы пропускания устройства МАРУ.

3.5. Расчет погрешностей

В данном разделе рассчитываются погрешности следящего измерителя угла ; погрешности, вызываемые угловым шумом, и аппаратурные погрешности, а также полная погрешность угломерного канала.

Погрешности следящего измерителя. В соответствии с заданием точность следящего измерителя угла характеризуется средней квадратической погрешностью (1.21).

Значение погрешности определяется как на дальности пуска бортового оружия , так и на максимальной дальности при оптимизации следящего угломера для дальностей и .На основании расчета выбирается тот вариант оптимизации и соответствующая ему полоса пропускания следящего измерителя , при которой достигается максимальная точность на заданной дальности.

Решение поставленной задачи производится при условиях и допущениях, изложенных в § 1.6 данного пособия. Критерием оптимальности измерителя является минимум суммы дисперсий флуктуационной и динамической погрешностей (1.23). Оптимальная полоса пропускания следящего измерителя определяется из табл.1.1 с учетом того, что рассматриваемый измеритель имеет обычно астатизм 1 порядка. Входящая в приведенные в табл. 1.1 формулы величина представляет собой эквивалентную спектральную плотность флуктуаций (на нулевой частоте) на выходе фазового детектора (ФД), вызванных шумом, действующим на входе ФД. Величина имеет размерность град²/Гц и в предположении равномерности спектра флуктуаций в пределах полосы пропускания следящего измерителя рассчитывается по формуле

, (3.12)

где П - пеленгационная чувствительность; -период повторения импульсов, a - отношение мощностей сигнала и шума на выходе тракта усиления суммарного сигнала.

Пеленгационная чувствительность П имеет размерность град^-1, и в амплитудном суммарно-разностном радиопеленгаторе равна

. (3.13)

Рис. 3.4

Во избежание ошибок при расчете П целесообразно перенести начало координат на рис. 3.1 в точку, соответствующую максимуму диаграммы , как показано на рис. 3.4. Тогда , и

. (3.14)

Величина 1/П выполняет функцию масштабного коэффициента. Включение этой величины в (3.12) отображает тот факт, что проникающий на выход ФД шум воспринимается следящей за углом системой как случайное изменение угла и является источником флуктуационной погрешности пеленгатора.

Погрешности угломерного канала рекомендуется выражать в угловых секундах (1 угл.с=1/3600 градуса). Поэтому значение можно выражать в (угл.с)²/Гц и вместо (3.12) использовать формулу

. (3.15)

В формулы табл. 1.1 входит угловая скорость цели . Для нахождения значения следует воспользоваться соотношением (1.2). При этом значения рассчитываются для всех дальностей, в пределах от до , участвующих в последующих расчетах. Рекомендуется принимать = 3 км.

Вычисление погрешностей рекомендуется проводить по методике, изложенной в подразделе "Порядок расчета" § 1.6 данного пособия, используя схему "алгоритма" расчета, показанную на рис.1.9. Ниже приведены особенности расчета в проектируемом пеленгаторе.

1. Если в исходных данных задана погрешность на дальности , то на первом этапе расчета принимается, что ; ; ; и вычисляются значения и , соответствующие дальности . Принимается, что следящий измеритель оптимизирован для дальности , т.е. .

2. На втором этапе расчета определяется погрешность следящего измерителя, оптимизированного для дальности , на дальности . Для расчета отношения мощностей сигнала и шума на входе фазового детектора при служит соотношение (1.31).

3. На третьем и четвертом этапах рассчитываются погрешности и , имеющие место в оптимизированном для дальности измерителе на дальностях и соответственно.

Результаты расчета следует представлять в виде таблицы, форма которой аналогична форме табл. 1.3:

Таблица 3.1

Расчеты должны иллюстрироваться графиком, на котором представляются зависимости от относительной дальности , одна из которых соответствует , а другая - , т.е. оптимизации измерителя для дальностей или соответственно.

Погрешность углового шума. Погрешность , вызываемая угловым шумом (см.§ 1.6), рассчитывается (в радианах) по формуле

, (3.I6)

где - максимальный размер цели.

При переходе к угловым секундам (3.16) принимает вид

. (3.17)

Аппаратурная погрешность. Расчет выполняется с помощью соотношения (3.3), которое можно использовать непосредственно или записать в более привычном виде

. (3.18)

Рекомендуется сначала рассчитать при заданных значениях неидентичностей , и (см.§ 3.1) и учесть при этом, что максимальное значение имеет место при разных знаках и , если , и при одинаковых знаках этих фазовых сдвигов, если . В дальнейших расчетах принимается во внимание наихудший случай. Следует иметь в виду, что округление результатов может привести к грубым ошибкам при вычислениях.

После этого следует найти относительную аппаратурную погрешность и сравнить ее с допустимым значением , указанным в исходных данных. Если полученная относительная погрешность превышает заданную, то это свидетельствует о необходимости применения коррекции неидентичностей.

Если коррекция производится путем введения дополнительного фазового сдвига в разностный сигнал, то затем следует определить максимально допустимый фазовый сдвиг в ПУТ- , при котором еще сохраняется заданное значение . Получить можно, варьируя значением в соотношении (3.18), предварительно положив . Задача решается при указанных в исходных данных и с учетом высказанного выше замечания о знаках базовых сдвигов и .

В заключение рассчитывается диапазон изменения по экстремальным значениям этого фазового сдвига, равным

. (3.19)

Полученные при расчете данные используются при проектировании устройства коррекции.

Полная погрешность. Полная погрешность рассчитывается с помощью соотношения

(3.20)

по результатам определения составляющих этой погрешности, полученным в данном параграфе. Исключение составляет аппаратурная погрешность , значение которой должно соответствовать остаточной аппаратурной погрешности, имеющей место после проведения коррекции. В соотношении (3.20) используется то значение , которое получено при выбранном варианте оптимизации следящего измерителя угла .

Результаты расчета точностных параметров угломерного канала представляются в виде таблицы и графика, построенного с помощью этой таблицы у отображающих зависимость погрешностей от дальности. Головка таблицы должна иметь следующую форму:

где относительная дальность берется с дискретом 0,1, а дальность меняется от = 3 км до . На графике представляется зависимость относительной погрешности от относительной дальности , меняющейся с дискретом и в пределах, указанных выше.

3.6. Расчет энергетических параметров

Под энергетическими параметрами в данном разделе понимаются минимальное значение принимаемой мощности , при котором обеспечивается заданная или расчетная точность угломерного канала, и соответствующее значение мощности передатчика .