Vvedenie_v_radiolokatsiyu_MGTU (Рекомендованные учебники), страница 11

Периодом обзора Tобзназывается отрезок времени, необходимый для однократного перемещения луча по всей зоне обзора. Иногда в период обзоравключают и то время, которое требуется для перемещения луча повсей зоне обзора и его возврата в начальное положение.Период обзора Tобз является важной тактической характеристикой РЛС. С одной стороны, необходимость накапливать энергию отраженных от целей сигналов для улучшения условий ихнаблюдения при наличии помех заставляет увеличивать периодобзора.

Чем больше Tобз , тем выше достоверность обнаружениясигналов (при прочих равных условиях).С другой стороны, время Tобз — интервал между двумя последовательными измерениями координат цели — должно быть минимизировано. За это время цель, движущаяся со скоростью Vц , перемещается на расстояние VцTобз . Очевидно, что чем меньше Tобз , темменьше скачки при перемещении отметки цели по экрану индикатора РЛС и выше точность измерения координат (траектории) цели.Рассмотрим соотношения, определяющие минимально допустимый период обзора, при котором облучение каждой цели позволяет накапливать определенную энергию отраженных сигналов.Пусть имеется точечная цель, время облучения которой (времянакапливания энергии отраженных сигналов) равно Tобл . Допустим, что условие (6.1) выполняется, т.

е. продолжительность обзора цели Tобл значительно превышает время запаздывания отра79женных сигналов. Будем считать, что обзор зоны, ограниченноймаксимальной дальностью Dmax и секторами обзора Ф аз и Ф у.м ,ведется идеальным лучом, имеющим вид пирамиды с угловымиразмерами Θ аз и Θ у.м (рис.

6.1).Рис. 6.1. Зона обзора и траектория движениядиаграммы направленности антенныЛуч движется по строке 1 с постоянной угловой скоростью.Дойдя до конца строки, луч мгновенно перемещается на строку 2и т. д. и движется в обратном направлении с той же скоростьюИдеализация системы обзора обеспечивает строгое постоянствовремени облучения целей Tобл в любой точке зоны обзора.При оговоренных допущениях период обзора определяется соотношениемФ аз Ф у.мmin(6.2)Tобз= Tобл.Θ азΘ у.мЕсли на всей протяженности зоны обзора Dmax происходит последовательный обзор и по дальности (на каждом угловом направлении последовательно просматриваются отрезки дальности ΔD),то требуемое значение минимально допустимого периода обзоравозрастает и становится равнымmin= TоблTобз80Ф аз Ф у.м Dmax.Θаз Θ у.м ΔD(6.3)Формулы (6.2 и (6.3) показывают, что уменьшение периода обзора РЛС может быть достигнуто следующими тремя способами:1) сокращением времени облучения цели Tобл ;2) расширением угловых размеров Θ аз и Θ у.м луча диаграммынаправленности антенны РЛС;3) уменьшением размеров зоны обзора Ф аз , Ф у.м и Dmax .Длительность периода обзора Tобз заданного пространстваобычно задается техническими требованиями к разрабатываемойРЛС.

А для обеспечения необходимого времени накопления сигналов Tобл варьируют параметрами в правой части формул (6.2)или (6.3). Выбор параметров системы обзора должен быть основанна всестороннем учете особенностей разрабатываемой РЛС.В реальных условиях продолжительность облучения целейTобл не остается постоянной, а изменяется в зависимости от положения цели в зоне обзора. Минимально необходимое время накопminления энергии сигналов Tоблустанавливается для наихудшихусловий. Поэтому в лучших условиях наблюдения сигналы будутнакапливаться дольше по сравнению с минимально необходимымminTобл ≥ Tобл, что приведет к лишнему увеличению периода обзора.Непостоянство продолжительности облучения может быть связанос изменением скорости движения диаграммы направленности,например, на краях зоны обзора, когда луч должен останавливаться и изменять направление движения.

Кроме того, время облучения цели зависит от значения угла поворота луча антенны, в пределах которого облучается цель.На рис. 6.2 показаны сечения луча РЛС на соседних строках 1и 2 его траектории. Цель А облучают во время поворота луча наугол Θ аз , а цель Б выходит из луча при повороте последнего назначительно меньший угол Θ аз.Б и соответственно будет облучаться меньшее время.Чтобы не пропустить цель при обзоре, шаг траектории Ψ (угловое перемещение луча при переходе от одной строки траекториик другой) должен быть меньше ширины луча. При этом некоторыецели (например, цель Б) будут облучаться дважды (при прямом и81обратном проходе). Эти факторы существенно увеличивают продолжительность обзора в реальной системе Tобз по сравнению сminидеальной системой Tобз.

Это различие характеризуют коэффициентом потерь при обзоре:kобз =Tобз.minTобзЧисловые значения этого коэффициента находятся в пределахот 1 до 3. Учитывая величину kобз , следует скорректировать формулы (6.2) и (6.3). При последовательном обзоре по угловым координатам период обзора будет определяться выражениемminTобз= kобзTоблФ аз Ф у.мΘ азΘ у.м,(6.4)а при введении еще и последовательного обзора по дальности —и выражениемmin= kобзTоблTобзФ аз Ф у.м Dmax.Θ азΘ у.м ΔDРис. 6.2.

Схема перекрытия сечений луча РЛСна соседних строках его траектории82(6.5)Таким образом, из выражений (6.3) и (6.5) следует, что есликоэффициент потерь при обзоре равен, например, kобз = 2, то время обзора заданного пространства увеличивается вдвое.6.3. Виды последовательного обзораОбзор плоским лучомПлоским называется луч, у которого угловой размер в однойплоскости (например, в азимутальной) значительно меньше угловогоразмера в другой плоскости (например, по углу места).

Простейшимвидом обзора плоским лучом является круговой обзор (рис. 6.3).Луч непрерывно вращается с постоянной угловой скоростью Ωвокруг вертикальной оси О–О. Сектор обзора по азимуту составляет 360°, а по углу места — Θ у.м . При таком обзоре потери времени очень малы, поэтому коэффициент потерь при круговом обзоре приближается к единице (kобз ≈ 1) .Если скорость вращения лучаOΩ (град/с) задана, то время обзораможно определить по одной изследующих формул:Tобз =360°60или Tобз =,ΩnOгде n — скорость вращения луча(об/мин).Рис. 6.3. Схема круговогоКруговой обзор дает возможобзора плоским лучомность получить плоскую картинурасположения целей в пространстве, поскольку измеряются только ихдальность и азимут, а по углу места разрешение целей отсутствует.Если плоский луч перемещают в секторе Ф, меньшем, чем360°, то обзор называют секторным.

При секторном обзоре лучсовершает колебательное движение, останавливаясь в крайних положениях заданного сектора. Угловая скорость луча Ω — величина не постоянная. В общем виде период обзора и время облучениямогут быть определены из соотношений:83φ+ФTобз =∫φdφи Tобл =Ω(ϕ )φ +Θ∫φdφ,Ω(ϕ )где φ — текущее значение угловой координаты.Задаваясь средним значением угловой скорости луча, получаемTобз=ФΩ сри Tобл =Θ.ΩсрИз-за необходимости осуществлять реверс механизма вращения антенны (при механическом сканировании) возникают дополнительные потери времени, приводящие к увеличению коэффициента потерь при обзоре kобз до 1,30…1,50.Обзор иглообразным лучомЛучи РЛС, симметричные относительно направления максимального излучения, для которых справедливо соотношениеΘаз ≈ Θ у.м ≈ Θ, называются иглообразными. Ширина таких лучейизменяется от 1…2° до 25…30°. Основными видами обзоров иглообразным лучом являются:• винтовой,• зигзагообразный,• спиральный• поступательно-конический.При винтовом обзоре лучбыстро вращается в горизонтальной плоскости и относительномедленно изменяет свое положение в вертикальной плоскости(рис.

6.4).За каждый оборот в горизонтальной плоскости луч смещаетсяпо вертикали на угол Ψ, которыйдолжен быть меньше шириныРис. 6.4. Схема винтовоголуча: Ψ = (0, 7...0,8)Θ. Если треобзора иглообразным лучом84буемое значение сектора обзора в вертикальной плоскости равноΦ у.м , то угловое перемещение луча по вертикали должно бытьФ у.м − Θ. Число строк по вертикали будет равно (Ф у.м − Θ) / Ψ.При угловой скорости горизонтального перемещения луча Ωгорпериод обзора Tобз и время облучения цели Tобл можно определить по формуламTобз =360 Ф у.м − Θ 360Ф у.м≈и Tобл =ΩгорΨΩгор ΨΘ.ΩгорОсновными преимуществами винтового обзора являются:• возможность кругового обзора на 360° в горизонтальнойплоскости;• простота изменения размера сектора обзора по углу места ввертикальной плоскости;• относительно малые потери (kобз = 1,1...1,3), определяющиеся,главным образом, перекрытием сечений луча на соседних строках.Если сектор обзора в горизонтальной плоскости составляет180° или 120°, то винтовой обзор одним лучом использовать нецелесообразно ввиду отсутствия непрерывности обзора.

Выгоднееприменить антенное устройство, создающее два или три луча, которые смещены в горизонтальной плоскости относительно другдруга соответственно на 180° или на 120°. При вращательномдвижении антенного устройства каждый луч будет использоватьсяв течение половины или трети периода одного оборота антенны,обеспечивая непрерывность обзора.Зигзагообразный обзор является разновидностью секторного обзора.

Луч совершает относительно быстрое возвратно-поступательное движение по одной угловой координате и медленно изменяет свое положение по другой (рис. 6.5).Если угловая скорость и сектор обзора для быстрого перемещения луча соответственно равны Ωб (ϕ ) и Фб, то период обзора ивремя облучения целей можно вычислить по формуламTобзФ −Θ= мΨм(φ + Фб )∫φdφи Tобл =Ωб (ϕ )φ +Θ∫φdφ,Ωб (ϕ )85где Ф м и Ψм — соответственно угловой размер сектора обзора ишаг траектории луча в направлении медленного перемещения.Рис. 6.5.

Схемы зигзагообразных обзоров:а — при горизонтальном расположении строк; б — при вертикальномрасположении строкДля среднего значения угловой скорости быстрого перемещения луча (при Ωб = Ωср ) получимTобз =ΘФм − Θ Фб Фм Фби Tобл =.≈ΩсрΨ м Ωср Ψ м ΩсрЕсли луч перемещается плавно по азимуту, то по углу места ондвижется скачками (рис. 6.5, а, точки 1, 2, 3, 4 и т. д.). Скачкообразное передвижение луча приводит к дополнительным ошибкамизмерения угловой координаты.