Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Формирование зоны обнаруженияи измерение высоты (угла места) в РЛСс частотным сканированием лучаВ РЛС с частотным сканированием луча по углу места применяетсяступенчато-частотно-модулированный или ЛЧМ ЗС и антенна с частотнойчувствительностью в угломестной плоскости. На излучение и прием используется одна антенна. Такая антенна формирует на излучение один узкий в обеих плоскостях луч, положение которого по углу места определяется частотой подведенных к ней колебаний.
Поскольку в течение длительности импульса передатчика его частота изменяется от fmin до fmax, то заэто время луч антенны последовательно перемещается по углу места отεmin до εmax (рис. 4.22). В результате сканирования луча цель, находящаясяпод некоторым фиксированным углом места εц, облучается лишь частьюЗС. Отраженный сигнал представляет собой «вырезку» из ЗС. Его длительность τэс определяется шириной ДНА по углу места и скоростью скаτ ΔεΔf Δεнирования: τэс = зс 0,5 , а девиация частоты Δf зс = зс 0,5 , где ∆εск –ΔεскΔεскширина сектора качания луча; ∆ε0,5 – ширина ДНА в угломестной плоскости в направлении на цель; τзс /∆εск – удельное время облучения единицыугла места; ∆fзс – полная девиация частоты ЗС.Особенностью работы на прием антенны с частотным сканированием,по сравнению с антенной с механическим сканированием, является то, чтоона остается неподвижной в угломестной плоскости сканирования и способна принимать сигналы одновременно с любого углового направления насоответствующей этому направлению частоте при любом их запаздывании.Если при использовании остронаправленной антенны с механическим сканированием переместить луч в новое направление (за счет качания антенны)можно лишь после того, как будет принят отраженный сигнал от самой удаленной цели, то в антенне с частотным сканированием передающий луч212Глава 4.
Принципы построения и структура радиолокационных средствможет перемещаться в новое направление, не дожидаясь прихода эхосигналов с предыдущего направления. Можно быстро, в течение зондирующегоимпульса, произвести сканирование передающего луча в заданном секторе∆εск, а затем в течение паузы до следующего зондирующего импульса антенна «соберет» эхосигналы со всех угломестных направлений. В этомсмысле можно считать, что сканирует лишь передающий луч, а на приемантенна формирует набор неподвижных парциальных лучей, причем направлению максимума каждого луча соответствует своя частота сигнала.РЛС с частотным сканированием производит практически одновременный(параллельный) обзор по углу места и последовательный обзор по азимуту(путем вращения антенны).Достоинством рассматриваемой РЛС является возможность адаптации обзора в соответствии со складывающейся воздушной и помеховойобстановкой путем изменения параметров ЗС.
Так, выбором достаточнодлинного сигнала с определенной средней частотой и малой девиациейчастоты можно производить длительное зондирование определенных угломестных направлений, обеспечив тем самым обнаружение сигналовв шумовых помехах повышенной плотности.На рис. 4.23 приведена упрощенная структурная схема приемногоустройства РЛС, а на рис.
4.24 – графики, поясняющие принцип обработкисигналов. На рис. 4.24, а изображены законы изменения частоты ЗС и двухэхосигналов, полученных от целей, находящихся на одной дальности, нона разных углах места. Как следует из рисунка, каждому углу места целисоответствует своя центральная частота эхосигнала, что и используетсядля измерения угла места цели.εεmaxffmaxfзсТп∆fзс∆fэс2Дtз =сεскF(ε)fminεminfэсτэсτзсtРис.
4.22. Эпюры, поясняющие принцип частотногосканирования луча антенны213Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыПУПУСхемаИЛИПУУФУВЧСМГетеродинУПЧДФАДТгУФАДТгУФАДТгУстановка нуля (ИЗ)СхемаопросаканаловИЗРис. 4.23.
Структурная схема приемного тракта РЛС с частотнымсканированием: УВЧ – усилитель ВЧ; СМ – смеситель; ДФ – дисперсионныйфильтр; УФ – узкополосный фильтр; АД – амплитудный детектор; Тг – триггер;ИЗ – импульс запуска; ПУ – пороговое устройствоПринятые сигналы с выхода антенны поступают на УВЧ. Ширина егополосы пропускания выбирается не менее девиации частоты ЗС Пувч > ∆fзс,поэтому он обеспечивает усиление на высокой частоте сигналов, принятыхс любого угла места. После преобразования на промежуточную частоту сигналы усиливаются в широкополосном УПЧ (ШУПЧ) и подаются на дисперсионный фильтр, согласованный со спектром ЗС. Его времячастотная характеристика fдф (τ) (зависимость времени задержки в фильтре от частоты входного сигнала) изображена на рис.
4.24, б. В фильтре осуществляется сжатиесигналов, принятых с любого угла места, до длительности τсж > 1 / ∆fзс. Приэтом, как следует из анализа времячастотной характеристики ДФ, сигналы,принятые от целей, находящихся на одной дальности, но в разных углах места, на выходе ДФ появятся одновременно (рис.
4.24, в).Таким образом, ДФ устраняет неопределенность «дальность – уголместа», которая имела место на выходе приемника и была вызвана неодновременностью зондирования разных угломестных направлений.После обработки в ДФ сигналы становятся демодулированными почастоте, но имеют разную несущую частоту в зависимости от угла местацели (рис. 4.24, г). Для определения угла места целей необходимо провестиспектральный анализ сигналов на выходе ДФ, для чего может применятьсянабор узкополосных фильтров, перекрывающих диапазон частот, равныйдевиации частоты ЗС. Ширина полосы пропускания узкополосного214Глава 4.
Принципы построения и структура радиолокационных средствфильтра должна быть согласована с шириной спектра сигнала, т. е.∆fуф = 1 / τсж = ∆fэс, а общее число фильтров Nф = ∆fзс / ∆fэс = ∆εск / ∆ε0,5. Последовательно включенные ДФ и узкополосный фильтр осуществляют оптимальную фильтрацию сигналов, принятых с определенного угла места(ДФ производит оптимальное сжатие сигнала, но не обеспечивает максимального отношения сигнал/шум, так как ширина его полосы пропусканиязначительно больше ширины спектра эхосигнала).
После детектированиясигналы всех угломестных каналов через ПУ подаются на схему ИЛИ и с еевыхода на устройство обнаружения и измерения плоскостных координат.f дфf зса∆f зсτзc∆f эсц1ц2бτ0τ0τзсttτсжUвых дфвtf2f1гfвых дфU(f2)U(f1)tРис. 4.24. Эпюры, поясняющие принцип обработки сигналов в РЛСс частотным сканированием луча: а – законы изменения частоты ЗС и двух ЭС;б – зависимость времени задержки в фильтре от частоты входного сигнала; в – сигнална выходе ДФ во временнóй области; г – сигнал на выходе ДФ в частотной областиИзмерение и индикация угла места и высоты целей в РЛС с частотным сканированием может производиться теми же методами, что и в РЛСс парциальными ДН. Однако реализация поочередного опроса каналов задлительность импульса встречает значительные технические трудности,так как длительность сжатого импульса мала (в некоторых РЛСτсж = 1/3 мкс), вследствие чего устройство опроса должно быть быстродействующим, а весь последующий тракт, включая индикатор высоты, широкополосным.
Поэтому в РЛС с частотным сканированием примененяется215Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыследующий метод индикации угла места. На выходе каждого канала в качестве запоминающих устройств (рис. 4.23) включены триггеры ( Тг ), которые в начале каждого периода зондирования импульсами запуска РЛСустанавливаются в исходное (нулевое) состояние.Появившийся эхосигнал переводит триггер соответствующего канала в единичное состояние, которое сохраняется до конца периода следования. В конце каждого периода следования осуществляется поочереднойопрос всех триггеров. Очевидно, такой опрос можно производить ужес невысокой скоростью, выделив для опроса необходимое время в концепериода следования.
Однако при таком методе считывания угломестнойинформации оказывается потерянной информация о дальности цели, которая также необходима для расчета высоты цели. Эту информацию получают из тракта определения плоскостных координат. На индикаторе высотыРЛС создаются две растровые развертки (рис. 4.25): в нижней части экранаразвертка в координатах «азимут – дальность», а в верхней – в координатах «азимут – угол места».εОтметкацелиβДРазверткапо Д и εβРис. 4.25. Вид разверток на экране индикатора высотыВ каждом периоде следования импульсом запуска РЛС запускаетсягенератор развертки дальности и луч вычерчивает вертикальную линию,начиная от нижнего края экрана.
В это время на модулирующий электродтрубки с выхода схемы ИЛИ для индикации подаются объединенные сигналы каналов. При достижении развертки дальности по вертикали положения,соответствующего максимальной дальности, начинается опрос триггеровугломестных каналов. С этого момента вертикальная развертка становитсяуже разверткой угла места, с ее скоростью синхронизирована скорость опроса каналов. На модулирующий электрод трубки в это время подаютсясигналы с выхода устройства опроса угломестных каналов. Таким образом,на экране индикатора высоты от каждой цели будет по две отметки:в нижней и в верхней части экрана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
