Радиолокационные и радионавигационные измерители угловых координат, страница 7

Вариант схемы коррекции, основанный на управлении фазовым сдвигом , наиболее, эффективен, так как непосредственно входит в (2.4) и наиболее сильно влияет на . Схема устройства коррекции при этом подобна, представленной на рис. 2.4.

2.2.Расчет длины волны и параметров ФАР

При использовании в РЛ квадратной ФАР со стороной 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 . (2.6)

Тогда длина волны зондирующего сигнала может быть найдена из соотношения

. (2.7)

Коэффициент усиления рассматриваемой ФАР при выраженной в градусах, будет

, (2.8)

где принято, что КПД антенны .

Обоснование размера базы Б антенн. Размер базы антенн в фазовом суммарно-разностном радиопеленгаторе выбирается из компромиссных соображений. Дело в том, что увеличение отношения с одной стороны приводит к повышению точности пеленгации, а с другой - к снижению уровня суммарного сигнала на равнофазном направлении и, как следствие, к уменьшению отношения мощностей сигнала и шума и сокращению дальности действия РЛ.

Оптимальное значение размера базы соответствует условию:

. (2.9)

Это условие совпадает с (1.14) и является общим для фазовых моноимпульсных радиопеленгаторов. В проектируемом радиопеленгаторе выполнение этого условия не только обеспечивает заданную точность при умеренном сокращении дальности действия РЛ, но и позволяет, как показано в § 1.3, устранить неоднозначность при определении угловых координат цели.

2.3. Расчет параметров сигнала

В данном разделе рассчитываются длительность и период повторения зондирующих импульсов.

Длительность импульса определяется из заданной разрешающей способности РЛ по дальности :

. (2.10)

Период повторения импульсов выбирается из условия однозначности отсчета дальности (2.1), которое с целью конкретизации расчета рекомендуется заменить равенством

, (2.11)

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

2.4. Выбор параметров устройств обработки сигналов

Основными устройствами, подлежащими рассмотрению в данном разделе, как следует из рис. 2.4, являются усилитель промежуточной частоты и устройство мгновенной автоматической регулировки усиления.

Усилитель промежуточной частоты.. Усилитель промежуточной частоты в проектируемом РЛ является единственным устройством, фильтрующим сигнал перед чувствительным элементом углового дискриминатора - фазовым детектором. Поэтому от полосы пропускания этого устройства в существенной степени зависят точность и дальность действия угломерного канала. Для достижения наибольшего возможного в данной ситуации отношения мощностей сигнала и шума на входе фазового детектора рекомендуется использовать УПЧ в качестве квазиоптимального фильтра и выбирать его полосу пропускания из соотношения

. (2.12)

При такой полосе пропускания потери энергии сигнала из-за неоптимальности фильтра составляют всего 1,12, т.е. значение уменьшается при прохождении сигнала через УПЧ в 1,12 раза или примерно на 0,5 дБ по сравнению с оптимальным фильтром.

Следует иметь в виду, что применить УПЧ с полосой, определяемой соотношением (2.12), можно только в том случае, когда доплеровский сдвиг частоты скомпенсирован тем или иным способом (см. §1.5). Такая компенсация предусмотрена заданием на проектирование. Поэтому при разработке требований к основным элементам угломерного канала следует указать возможные пределы изменения доплеровского сдвига отраженного сигнала, используя формулу

, (2.13)

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. Как указывалось в § 2.1, данное устройство принципиально необходимо в проектируемом угломерном канале для нормировки усиливаемых сигналов. Нормировка производится по самому сигналу, время существования которого ограничено длительностью импульса . Поэтому время срабатывания МАРУ не должно превышать . В этом смысле регулировка усиления и называется мгновенной. При разработке требований рекомендуется указать и минимальное значение полосы пропускания устройства МАРУ.

2.5. 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 (I.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 (на нулевой частоте) флуктуаций на выходе фазового детектора ФД, вызванных шумом, действующим на входе ФД. Величина имеет размерность рад²/Гц и в предположении равномерности спектра флуктуаций в пределах полосы пропускания измерителя рассчитывается по формуле

, (2.14)

где - масштабный коэффициент; - период повторения импульсов, a - отношение мощностей сигнала и шума на выходе канала усиления суммарного сигнала.

Масштабный коэффициент , как следует из (1.26), имеет размерность рад /рад или град /град . Значение М рассчитывается в соответствии с (2.4) по формуле

. (2.15)

Включение масштабного коэффициента в (2.14) отображает тот факт, что проникающий на выход ФД шум воспринимается следящей за углом системой как случайное изменение угла и является источником флуктуационной погрешности пеленгатора.

При расчете погрешностей угломерного тракта следует обращать внимание на размерности используемых величин. В частности, размерность ,равная рад²/Гц, получается из-за того, что в (2.14) входит сомножитель , где - дисперсия оценки фазы, характеризующая потенциальную точность измерения фазы и имеющая размерность рад².

Погрешности угломерного канала рекомендуется выражать в угловых секундах (1 угл.с = 1/3600 градуса). Поэтому значение можно выражать в (угл. с)²/Гц и использовать вместо (2.14) формулу

(2.16)

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 при анализе проектируемого угломерного канала.

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 нахождения 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. 1.2:

Таблица 2.1

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