Измерители скорости (1014416), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Узкополосный тракт УТ выделяет из импульсного сигнала составляющую спектра с частотой F_пд + F_д, где F_пд – частота подставки, необходимая для сохранения знака доплеровского сдвига частоты.

Информация о дальности R, скорости V и угловых координатах  и , а также сигнал обнаружения СО подаются (обычно в цифровой форме) в ЭВМ РЛ, где вырабатываются сигналы управления самолетом и его оружием, управления режимами работы РЛ, а также поступающие потребителям информации ПИ. Эта ЭВМ вырабатывает, в частности, сигнал УС-1, служащий для управления частотой повторения зондирующих импульсов, и сигнал УС-2, используемый в режиме поиска цели.

Структурная схема канала скорости. Упрощенная схема рассматриваемого канала показана на рис. 1.4. Образующийся в смесителе См-2 сигнал разностной частоты F_пд+F_д выделяется усилителем доплеровских частот УДЧ и подается на следящий измеритель частоты СИЧ. Построенный по схеме, показанной на рис. 1.4, следящий измеритель частоты практически эквивалентен оптимальному и для его расчета можно использовать соотношения, приведенные в ([2], с. 530-531). Для снижения влияния шума и помех на точность измерения частоты в СИЧ с помощью узкополосного фильтра УПФ осуществляется фильтрация сигнала перед подачей его на частотный дискриминатор ЧД. В целях облегчения узкополосной фильтрации частота сигнала повышается (например, до f_н=500кГц). На частоту f_н настраиваются УПФ и ЧД. На смеситель См-3 вместе с сигналом с выхода УТ поступает сигнал управляемого генератора УГ, частота которого f_у.г является функцией управляющего напряжения U_упр, снимаемого с экстраполятора Э.

Рис. 1.4

В режиме поиска сигнала по частоте (по скорости) на экстраполятор Э со схемы поиска СП подается, например, постоянное напряжение U_п. Под действием U_п изменяется U_упр, а следовательно и f_у.г. Частота f_у.г меняется до тех пор, пока сигнал не попадет в полосу пропускания УПФ. Если сигнал на выходе УПФ имеет достаточную мощность, то срабатывает схема захвата СЗ. При этом в СП отключается U_п и замыкается цепь, по которой на Э подается сигнал рассогласования по частоте с ЧД. В режиме слежения за частотой F_д (за скоростью) частота сигнала на выходе См-3 поддерживается равной f_н путем соответствующего изменения частоты f_у.г управляемого генератора. Носителем информации о измеряемой частоте F_д, а следовательно и о радиальной скорости цели, является частота f_у.г. Сигнал, имеющий частоту f_у.г, преобразуется в импульсную последовательность, частота повторения импульсов которой равна f_у.г, и подается в ЭВМ РЛ. Последнее преобразование может выполняться и в ЭВМ РЛ.

Следует отметить, что схема поиска и захвата СПЗ вместе с элементами СИЧ, участвующими в процессе, поиска сигнала, представляют собой обнаружитель движущихся целей и могла бы использоваться вместо основного ОДЦ, если бы не жесткие ограничения на время обнаружения цели. Рассматриваемая СПЗ основана на последовательном анализе частот, где предполагается присутствие сигнала. При поиске сигнала по частоте, требующем в данном случае большего времени ([1], с. 158), цель должна находиться в пределах ДНА, что требует, в свою очередь, снижения скорости сканирования антенны или ее ДНА, а следовательно и увеличения времени обнаружения.

С другой стороны, узкополосная фильтрация способствует снижению пороговой мощности сигнала, а следовательно и увеличению дальности обнаружения при той же мощности передатчика РЛ. Однако при оценке получаемого за счет применения УПФ энергетического выигрыша нужно учесть, что здесь используется только одна составляющая спектра импульсного сигнала, что приводит к пропорциональному скважности уменьшению доли мощности сигнала, используемой для обнаружения последнего.

1.2. Расчет параметров антенной системы.

Примем, что в рассматриваемом РЛ используется фазированная антенная решетка (ФАР) с круглой апертурой. При такой антенне упрощается построение углового датчика как при амплитудном, так и при фазовом методах пеленгации. Поскольку считается, что в РЛ используется моноимпульсный радиопеленгатор с суммарно-разностным дискриминатором, то разрешающая способность РЛ по угловым координатам . Где = или  в зависимости от рассматриваемой координатной плоскости, связана с шириной суммарной ДНА соотношением ([6], с. 56-57)

_. (1.5)

Антенна с круглой апертурой имеет одинаковую ширину ДНА как в азимутальной, так и в угломестной плоскостях и ее коэффициент усиления при _, выраженной в градусах, будет ([7], т. 2, с. 56)

, (1.6)

где принято, что КПД антенны _а=0,78.

Если известна длина волны зондирующего сигнала , то с помощью G_a можно найти активную площадь антенны

. (1.7)

1.3. Расчет параметров сигналов и помех

В данном разделе рассчитываются параметры принимаемых сигналов и помех, а так же параметры модуляции зондирующего сигнала. Если длина волны последнего не задана, то расчет следует начать с определения , используя соотношение, связывающее ширину ДНА ФАР, имеющей круглую аппретуру диаметра d_a, с длиной волны ([7], т.2, с. 61)

. (1.8)

Параметры принимаемого сигнала и помех. Выполняемый здесь расчет преследует цель найти границы области частот, свободной от пассивных помех, создаваемых отражениями от земной поверхности (см. рис. 1.2, в). Расчет выполняется при углах визирования цели, равных _min и _max, присваивая соответствующим величинам индекс “i”, равный “1” или “2” в зависимости от того, относятся результаты расчета к минимальному или максимальному значению .

При аппроксимации ДНА главным лепестком, имеющим ширину _, и окружностью, соответствующей боковым лепесткам, как показано на рис. 1.2, а, частота F_д.з, ограничивающая сверху пораженные помехой области частот вблизи f₀  kF_п, где F_п – частота повторения зондирующих импульсов, а k=1,2,3,…, будет

F_дз=(F_до+0,5F_д)K_з, (1.9)

где F_д – ширина спектра помехи, создаваемой отражениями от участка поверхности, попадающего в пределы ДНА, K_з – коэффициент запаса^*). Величина F_д рассчитывается, как и в доплеровском измерителе скорости, по формуле ([1], с. 247; [8], с. 16)

. (1.10)

где_ - ширина ДНА, выраженная в градусах. Соотношение (1.10) можно легко получить, если найти разности доплеровских сдвигов частоты в направлениях 0,5_эф с учетом того, что _эф составляет несколько градусов и sin(0,5_эф) можно заменить его аргументом (коэффициент 57,3 в знаменателе служит для перевода радиан в градусы). При указанных вычислениях используется эффективная ширина ДНА .

Результаты расчета параметров пассивной помехи целесообразно представить в виде таблицы, форма которой показана ниже, и по ней выбрать наихудшую ситуацию, когда свободная от помех область наиболее узкая. Соответствующие этой ситуации параметры (F_доi, F_дi и F_дзi) используются в дальнейших расчетах.

i	Fдоi	Fдi	Fдзi	Fдцi
1
2

В этой таблице F_дц – доплеровский сдвиг частоты отраженного от цели сигнала (1.2).

Параметры модуляции зондирующего сигнала. Первоочередной задачей при расчете параметров модуляции является выбор такой частоты повторения импульсов F_п, при которой, во-первых, обеспечивается расположение спектральных составляющих отраженного от цели сигнала в свободных от пассивных помех частотных областях, а во-вторых, выполняется условие однозначности измерения скорости:

. (1.11,а)

В целях определенности целесообразно неравенство (1.11,а) заменить равенством

, (1.11,б)

где K_з – коэффициент запаса; F_п.р – расчетное значение частоты повторения импульсов.

В рассматриваемой ситуации, когда и носитель радиолокатора, и цель являются скоростными ЛА и движутся навстречу друг другу, выполнения условия (1.11) обычно достаточно и для вывода спектра сигнала в свободную от пассивных помех частотную область. В этом все же следует убедиться, анализируя данные указанной выше таблицы.

Длительность импульса зондирующего сигнала определяется разрешающей способностью РЛ по дальности R:

. (1.12)

По полученным значениям F_п.р и _и находится скважность зондирующих импульсов, расчетное значение которой

. (1.13)

Значение Q_и.р следует заменить ближайшим меньшим целым числом Q_и. Это значение Q_и и соответствующие ему T_п и F_п используются в последующих расчетах.

1.4. Выбор параметров устройств обработки сигналов

Задача данного раздела заключается в нахождении частоты подставки, параметров фильтров, участвующих в обработке сигнала по частоте (по скорости).

Частота подставки. Частота F_пд необходима, как уже указывалось, для сохранения знака доплеровского сдвига частоты, а следовательно и знака измеряемой скорости. При отсутствии F_пд на выходе смесителя См-2 (см. рис. 1.4) действует сигнал, частота которого равна абсолютному значению разности частот поступающих на смеситель сигналов, т.е. F_д. Если сдвинуть частоту сигнала гетеродина на F_пд, то при

(1.14)

частота сигнала на выходе См-2 будет меняться от F_пд-(F_дц)_max до F_пд+(F_дц)_max и информация о знаке скорости сохраниться.

Следует отметить, что в ситуации, представленной на рис. 1.2, доплеровский сдвиг частоты всегда имеет положительный знак и необходимость в частоте подставки отсутствует. Включение F_пд является своего рода “подстраховочным” мероприятием, расширяющим возможности РЛ и позволяющим использовать его в ситуациях, отличных от показанной на рис. 1.2, а.

Фильтры приемно-усилительного тракта. В состав ПУТ, как следует из рис. 1.3 и 1.4, входят фильтры УПЧ широкополосного тракта и усилителя доплеровский частот узкополосного тракта.

Полосу пропускания УПЧ можно рассчитывать по приближенной формуле:

Характеристики

Список файлов книги