Радиолокационные и радионавигационные измерители угловых координат, страница 12

- - неидентичность коэффициентов передачи ПУТ-1 и ПУТ-2.

Сигнал на выходе углового дискриминатора (4.1) при неидентичных трактах приема и усиления сигналов принимает вид

. (4.2)

При нахождении цели на РСН, когда , сигнал отличен от нуля и ДНА продолжает свое движение до тех пор, пока за счет возникающего приращения амплитуд и не будет достигнуто условие .

Таким образом при неидентичных трактах радиопеленгатора РСН в установившемся состоянии системы слежения за углом , когда , отличается от направления на цель на некоторый угол , который и является аппаратурной погрешностью радиопеленгатора. Приравнивая нулю значение в соотношении (4.2), можно получить формулу для расчета аппаратурной погрешности амплитудно-амплитудного радиопеленгатора:

. (4.3)

Источники и методы снижения аппаратурной погрешности моноимпульсных радиопеленгаторов (в том числе и рассматриваемого типа) детально описаны в работе. Для уменьшения аппаратурной погрешности можно использовать также коррекцию неидентичностей трактов приема и усиления сигналов.

На рис. 4.3 показан простейший вариант УК, основанный на управлении коэффициентом путем изменения коэффициента передачи одного из ПУТ при . Схема компенсации аналогична схеме автоматической регулировки усиления, чувствительным элементом которой является схема вычитания СВ угломерного канала.

Коррекция выполняется в специально выделяемом интервале времени в конце периода повторения , когда прием отраженных сигналов не ожидается, т.е. за пределами , где - максимальная дальность цели. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете периода повторения импульсов.

Момент включения устройства коррекции определяется управляющим сигналом УС-1, поступающим с ЭВМ РЛ (см. рис. 4.1 и рис. 4.3). По этому сигналу включается генератор пилот-сигнала ГПС и коммутатор К разрывает цепь обратной связи от СВ к УУДН. Пилот-сигнал несущей частоты через делители мощности подается на выходы модулей ФАР, заменяя сигналы этих модулей. При этом коррекции подвергаются все неидентичности от точки включения пилот-сигнала до выхода СВ. Возможно также использование специального излучателя пилот-сигнала, установленного перед ФАР на равносигнальном направлении.

В режиме коррекции на выходе СВ действует сигнал ошибки, описываемый соотношением (4.2). Этот сигнал после аналого-цифрового преобразователя АЦП подается на цифровой интегратор ЦИ, выполняющий Функцию устройства, запоминающего сигнал ошибки на время, равное периоду повторения зондирующих импульсов. Изменение коэффициента передачи ПУТ производится с помощью управляемого дискретного аттенюатора УДА. Использование цифровой техники приводит к тому, что в общем случае не удается свести к нулю аппаратурную погрешность. Остаточная аппаратурная погрешность зависит от дискрета регулировки коэффициента передачи и увеличивается с ростом этого дискрета.

Операцию коррекции можно осуществить и с помощью аналоговой схемы. При этом сразу за схемой вычитания СВ включается коммутатор, который направляет сигнал ошибки с СВ либо на схему коррекции, либо на АЦП, который требуется для управления ДНА ФАР. Однако в таком устройстве коррекции требуется учет особенностей, свойственных аналоговым схемам.

При проектировании устройства коррекции необходимо обеспечить такое быстродействие элементов этого устройства, при котором время коррекции не превышает 0,1 от периода повторения зондирующих импульсов. Полученное в конце данного периода повторения значение корректирующего коэффициента используется на следующем периоде повторения и сохраняется для этого в цифровом интеграторе ЦИ.

Кроме рассмотренного метода коррекции коэффициентов передачи ПУТ, при котором устанавливается такое значение , при котором обеспечивается заданное значение аппаратурной погрешности, возможно также воздействие на коэффициенты передачи и . Однако при этом требуется установка аттенюатора в высокочастотные цепи, что не целесообразно из-за возникающих потерь энергии.

Следует иметь в виду, что при любом методе коррекции обычно остается некоторая аппаратурная погрешность, вызываемая несовершенством либо используемого метода, либо устройства его реализующего. Это относится и к методам снижения аппаратурных погрешностей, например, к методу, основанному на объединении приемных трактов, рассмотренным в работе. Остаточное значение аппаратурной погрешности следует учитывать при оценке точности угломерного канала.

4.2. Расчет длины волны и параметров ФАР

При использовании в РЛ круглой ФАР с диаметром ширина ДНА в азимутальной плоскости и в угломестной плоскости одна и та же, т.е. . Значение определяется из заданной разрешающей способности РЛ по угловым координатам, которая составляет

(4.4)

Тогда длина волны зондирующего сигнала может быть найдена из соотношения

. (4.5)

Коэффициент усиления рассматриваемой ФАР при , выражен­ной в градусах, будет)

, (4.6)

где принято, что КПД антенны .

Угол смещения максимумов ДНА (см. рис. 3.1), характеризующий отклонение максимумов диаграмм и от равносигнального направления, выбирается из компромиссных соображений (см.§ 3.2 данного пособия). Рекомендуется принимать

. (4.7)

При таком значении диаграммы и пересекаются на уровне, близком к уровню половинной мощности.

4.3. Расчет параметров сигнала

В данном разделе рассчитываются длительность и период повторения зондирующих импульсов.

Длительность импульса определяется из заданного значения разрешающей способности РЛ по дальности :

. (4.8)

Период повторения импульсов выбирается из условия однозначности дальнометрии:

,

которое с целью конкретизации расчета рекомендуется заменить равенством

, (4.9)

где коэффициент запаса . Появляющийся при этом дополнительный интервал времени, равный , где - максимальная дальность цели, целесообразно использовать для коррекции неидентичностей приемных трактов, обеспечив соответствующее быстродействие устройства коррекции.

4.4. Выбор параметров устройств обработки сигналов

Основным устройством, подлежащим рассмотрению в данном разделе, как следует из рис. 4.3, является логарифмический усилитель промежуточной частоты ЛУПЧ.

Рекомендуется использовать ЛУПЧ в качестве квазиоптимального фильтра (см. .§ 2.4 данного пособия) и выбирать его полосу пропускания из соотношения

. (4.10)

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

, (4.11)

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).

Кроме того, используя соотношение (4.3), в требованиях следует указать, какой дальности должен соответствовать входной сигнал при (см.рис. 4.4).

4.5. 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 схемы вычитания (СВ), вызванных шумом, действующим на входе СВ. Величина имеет размерность град²/Гц и в предположении равномерности спектра флуктуаций в пределах полосы пропускания следящего измерителя рассчитывается по формуле

, (4.12)