Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Для определения высоты оператор216Глава 4. Принципы построения и структура радиолокационных средствс помощью кнюппельного устройства вводит в спецвычислитель координаты цели, для чего совмещает электронный маркер с отметкой сначалав нижней, а затем в верхней части экрана, и после каждого совмещениянажимает кнопку съема данных. После расчета высоты спецвычислителемкоординаты цели (Д, β, Н) отображаются на световом табло.Недостатками РЛС с частотным сканированием луча ДНА являютсяневозможность использования перестройки частоты для защиты от прицельных помех и зависимость точности измерения угла места цели от еёрадиальной скорости.4.4.3. Особенности формирования зоны обнаруженияи измерение угла места в РЛС метрового диапазонаОсобенностью формирования ЗО в вертикальной плоскости в РЛСметрового диапазона является то, что в формировании ДНА принимаетучастие поверхность земли (рис.
4.26). При этом требования к допустимойвеличине неровностей, определяемые критерием Релея Н max ≤λ, для16sin εтиповых позиций РЛС обычно выполняются сравнительно легко. По этойпричине можно полагать, что в любую точку пространства приходят двеволны: прямая и зеркально отражённая от земли. Эти волны складываютсяв общем случае со сдвигом по фазе, который обусловлен изменением фазыволны при отражении от земли и разностью хода прямой и отражённой волндо рассматриваемой точки пространства. Под некоторыми углами места этиволны приходят в противофазе, что приводит к ослаблению результирующего поля. В результате ЗО РЛС в вертикальной плоскости приобретаетизрезанный (лепестковый) характер.FР(ε) = F(ε)Ф(ε)НДεм = 0F(ε)ДmaxРис.
4.26. Примерный вид результирующей ДНА РЛСметрового диапазона волн при горизонтальной поляризации сигнала217Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыЕсли максимум исходной ДНА F (ε) ориентирован вдоль линии горизонта (εм = 0), а модуль коэффициента отражения от земли равен (близок) единице, то максимум ДНА удваивается, но зато в провалах полеуменьшается до нуля (рис.
4.26). При этом положение и ширина лепестковзависят от отношения высоты антенны к длине волны: ha / λ. Чем большеэто отношение, тем ýже лепестки и тем в бóльшей степени они прижимаются к земле. В направлениях максимумов дальность обнаружения возрастает в два раза, но из-за наличия провалов непрерывность проводки обнаруженных целей нарушается. Здесь Ф (ε) – модуль интерференционногомножителя.Для формирования беспровальной ЗО в РЛС метрового диапазонаприменяют два метода: а) использование разнесенных по высоте антенн;б) подъем электрической оси антенны над горизонтом.Fв (ε)НFн (ε)+++ДРис. 4.27. Формирование результирующей ДНАс помощью разнесённых по высоте антеннθ2F(ε)θθ1ВLKhаθhаСθВ'∆rРис.
4.28. Формирование ДНА при участии земли218АГлава 4. Принципы построения и структура радиолокационных средствНFР(ε) = F(ε) Ф(ε)F(ε)Д12Рис. 4.29. Результирующая ДНА при наклонеэлектрической оси антенны к линии горизонтаФормирование ЗО с помощью двух разнесенных по высоте антеннприменяется в РЛС ДР с невысоким энергетическим потенциалом (П-12М,П-18), где используются антенны типа «волновой канал» с небольшими вертикальными размерами. Электрические оси этих антенн ориентируютсявдоль горизонта.
Высоты верхней и нижней антенн подбираются так, чтобыпровалы в ДНА были закрыты лепестками ДН другой антенны (рис. 4.27).В высокопотенциальных РЛС дальнего обнаружения и предупреждения этот способ не применим из-за больших габаритов антенн в вертикальной плоскости. В таких РЛС электрическая ось антенны поднята надгоризонтом на угол 4–5º.
Вследствие этого амплитуда отраженной волны(пропорциональная длине отрезка ВК на рис. 4.28) становится меньше амплитуды прямой волны (пропорциональной отрезку BL) и полной взаимной компенсации волн в тех направлениях, где они противофазны, не происходит. ЗО также имеет изрезанный вид (рис. 4.29), но провалы нулевыхзначений не принимают. В то же время не происходит и двойного увеличения дальности по интерференционным лепесткам за счет фазовых различий прямой и отраженной волн в точке А.Принципы измерения угла места в РЛС метрового диапазона.Измерение угла места в РЛС метрового диапазона рассмотрим на примере РЛС 55Ж6.
В канале измерения высоты используется ФАР, имеющая16 строк (рис. 4.30, а). Расстояние между строками равно d. В зависимости отугла места цели εц отраженный сигнал в каждой строке будет отличаться фа2π(n − 1) d sin ε цзой. Набег фазы от строки к строке будет составлять Δϕn =,λгде λ – длина волны ЗС; (n – 1) d sin εц = L sin εц = ∆Д – разность хода эхосигнала в 16-й строке относительно первой; n = 1, 2…, 16 – номер строки.219Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыL=(n–1)d12345678910111213141516L sin εεаУсилительАнализаторспектраUр (t)tτ0бφр (t)Δfmaxφ0 (t)tвS(f)ff0 + Δfmaxf00ºгε16ºРис. 4.30.
Графики, поясняющие принцип измерения угла места цели в РЛСметрового диапазона волн: а – общий вид 16-элементной линейной ФАР;б – результирующий сигнал на выходе усилителя; в – зависимость измененияфазы принятого сигнала для одной строки и для результирующего сигнала;г – спектры сигналов на выходе анализатора спектраВ течение одного цикла зондирования пространства в каждом кольцедальности с помощью быстродействующего коммутатора происходит опрос всех 16 строк. Результирующий сигнал на выходе усилителя показанна рис. 4.30, б; зависимость изменения фазы принятого сигнала для однойстроки φ0 (t) и для результирующего сигнала – на рис.
4.30, в. Как видно изрисунка, для различных εц (за счет запаздывания сигнала по строкам) фазарезультирующего сигнала будет изменяться с бóльшей скоростью относительно фазы сигнала, принятого, например, 1-й строкой.Максимальная разность фаз между этими сигналами ∆φmax == 2π (n – 1) d sin (εmax) / λ при n = 16. Так как частота сигнала представляетсобой производную фазы, то можно записать ∆ωmax = d∆φ / dt ≈ ∆φ / τ0.Таким образом, набег фазы результирующего сигнала сопровождается изменением частоты.
Поэтому отраженные сигналы, принятые ФАР подразными углами места на выходе усилителя, будут иметь разную частоту.220Глава 4. Принципы построения и структура радиолокационных средствМаксимальная разность частот между отраженными сигналами∆fmax ≈ ∆φmax / (2πτ0).Далее сигнал подается на анализатор спектра. По разносу частот(рис.
4.30, г) определяется угол места цели. По известному углу места поранее выведенному уравнению расчитывается высота цели. Недостаткомданного способа измерения угла места цели является то, что при малыхуглах места (εц ≤ 2º) на элементах антенны присутствуют одновременнодва ЭС: сигнал, отраженный от цели (сигнал, прошедший отрезок АВ,рис.
4.28), и сигнал, отраженный от цели, но прошедший путь до поверхности земли (отрезок АС) и отраженный от неё (отрезок СВ). Данное обстоятельство приводит к ошибкам измерения угла места цели. По этойпричине при измерении малых углов места (εц ≤ 2º) вносится дополнительная поправка на мультипликативный характер принятого сигнала.4.4.4. Измерение высоты цели методом V-лучаСущность метода измерения высоты цели с помощью V-луча состоитв следующем. Антенная система станции состоит из двух антенн, с помощью которых создаются две ДН, оси сечений которых вертикальной плоскостью расположены под углом γ (обычно γ = 45º) и образуют букву V(рис.
4.31).ОΔεАΔβЦельНγМВРис. 4.31. Схема, поясняющая принцип измерения высотыцели методом V-луча221Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыВертикальный луч служит для кругового обзора пространства, т. е.для определения азимута и дальности до целей, наклонный луч совместнос вертикальным – для измерения их высоты. Ширина ДНА в вертикальной плоскости должна быть достаточной для перекрытия заданного сектора. При вращении антенной системы цель вначале попадает в зону действия вертикального луча, а затем наклонного. Чем больше высота цели,тем больше времени проходит от момента пересечения цели вертикальным лучом до момента пересечения её наклонным. Угол ∆β, на которыйза это время поворачивается антенная система, позволяет определить высоту цели.Выведем необходимые расчетные соотношения, полагая, что положение цели в процессе измерения высоты практически не меняется.
Нарис. 4.31 введены обозначения: ОА = Д – наклонная дальность до цели;ОВ = Дг – горизонтальная дальность до цели. Из треугольника ОМВ имеемsin Δβ =НctgγНctgγ=,22ДгД −Н(4.33)откуда находим зависимость угла ∆β от высоты цели:Δβ= arcsinНctgγД2 − Н 2.(4.34)Чтобы получить зависимость ∆β от угла места ε, воспользуемся соотношениемH = Дsin ε .(4.35)Подставив это уравнение в (4.33), получим:Δβ= arcsin(tgε ctgγ) .(4.36)Отсчет ∆β может быть произведён по индикатору кругового обзоралибо по индикатору высоты, на котором в увеличенном масштабе выделенучасток просматриваемого пространства в координатах «азимут – дальность».
Перевод значения ∆β в значение Н происходит с помощью специального графика-шаблона.При определении высоты цели Н аналитическим путём в выражении(4.33) производят очевидную замену:HД2 − Н 2222= tgεГлава 4. Принципы построения и структура радиолокационных средстви получают следующее выражение:tgε =sin Δβ.ctgγ(4.37)Подставив в выражение (4.35) значениеsin ε =11=cosecε1+ ctg 2ε(4.38)и заменив ctg ε = 1 / tg ε, из соотношения (4.35) получим формулуsin ΔβH =Дsin 2 Δβ+ ctg 2 γ(4.39)для аналитического определения высоты Н по известной наклонной дальности Д и углу ∆β.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
