РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (1087875), страница 12
Текст из файла (страница 12)
При работе РЛС в режиме кругового обзора число оборотов антенны N в минуту должно выбираться из условия
, (9.6)
где 
- частота следования прямых сигналов имп/сек;
- ширина основного лепестка диаграммы направленности
в горизонтальной плоскости в градусах.
- число оборотов за 1 сек; 6N =
- угол за 1 сек;
- время прохождения главного лепестка;
Число импульсов за время прохождения главного лепестка:
;
;
После излучения прямого сигнала антенный коммутатор подключает антенну к приемнику, и отраженный от цели сигнал поступает в смесительный каскад, куда подается также сигнал от местного гетеродина.(супергетеродинный приемник).
С выхода смесителя сигнал промежуточной частоты (ПЧ) подается на УПЧ. УПЧ работают на частоте 30 или 60 МГц с коэффициентом усиления в сотни тысяч или миллионы единиц.
Одновременно с полезным сигналом УПЧ усиливает и шумы антенны, каскадов предварительного усилителя и смесителя. При отсутствии внешних шумов на входе приемника действует тепловой шум антенны с мощностью 
, где k – постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура, 
- ширина полосы пропускания приемника, равная ширине полосы УПЧ.
Требуемая ширина полосы УПЧ определяется длительностью
импульсного сигнала станции:
,
где а – постоянная величина. Максимальное отношение сигнал/шум на выходе УПЧ получается при а = 1,37.
Отношение сигнал/шум на выходе УПЧ меньше, чем на входе приемника, так как ко входным шумам добавляются шумы смесителя и УПЧ. Уменьшение этого отношения при прохождении сигнала через приемник характеризуется коэффициентом
шума приемника 
, который увеличивается с ростом частоты
(рис.1.5).
При многих расчетах удобно считать приемник идеальным (не имеющим шумов), а уменьшение отношения сигнал/шум в приемнике учитывать увеличением мощности входного шума в
раз, т.е. 
Рис.9.5. Зависимость коэффициента шума от частоты
Для нормальной работы РЛС, необходимо, чтобы мощность 
отраженного целью сигнала на выходе УПЧ приемника в определенное число раз, зависящее от типа детектора и оконечного устройства РЛС, превышала мощность шума
(9.9)
где 
- постоянное для данной РЛС число.
С выходом УПЧ связан амплитудный детектор, выделяющий огибающую принятого сигнала. Продетектированный сигнал после усиления в видеоусилителе подается на индикаторное устройство, имеющее обычно электроннолучевую трубку.
Когда РЛС работает в режиме кругового обзора, луч на
экране трубки движется по радиусу от центра к периферии. На-
чало каждого цикла движения совпадает с моментом излучения очередного импульсного сигнала.
Синхронизация между началом развертки и излучением сигнала обеспечивается блоком синхронизатора. Он периодиче-
ски вырабатывает команды, по которым одновременно происходит формирование модулирующего сигнала в блоке модулятора и запускается генератор развертки индикатора, вырабатывающий пилообразное напряжение (или ток), управляющее движением луча по экрану. Однако трубка отпирается лишь на то время, в течение которого на индикатор подается отраженный от цели сигнал. В это время на экране образуется светящееся пятно.
При каждом цикле обзора приемник РЛС принимает серию отраженных сигналов, поэтому засветка экрана усиливается пропорционально числу сигналов в серии. Поскольку шумы имеют хаотический характер, яркость засветки, вызванная шумами, возрастает медленнее.
Если скорость движения луча по радиусу экрана постоянна, то расстояние между центром экрана и светящимся пятном с отметкой цели, пропорционально временному интервалу между моментами излучения прямого и приема отраженного сигнала, т.е. пропорциональна дальности до цели.
Если экран индикатора в радиальном направлении калиброван в единицах дальности, то можно непосредственно по шкале, нанесенной на экран, определять расстояние между РЛС и целью.
Светящийся радиус экрана индикатора вращается вокруг центра экрана синхронно с вращением антенны. Это позволяет одновременно с дальностью до цели определять ее азимут, для чего круговая шкала экрана проградуирована в градусах.
Дальность действия импульсной РЛС можно рассчитать следующим образом: при заданной импульсной мощности РЛС 
и антенной с КНД = G плотность потока мощности, падающей на цель, удаленную на расстоянии Д, равна
(9.10)
Цель можно рассматривать как объект, создающий вторичное излучение (из-за отражения падающего на него излучения) равномерное по мощности во всех направлениях
σ, (9.11)
где σ – эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цели, зависящая от конфигурации и геометрических размеров цели, положения ее в пространстве, длины волны РЛС и некоторых других факторов.
Мощность сигнала, принимаемого антенной РЛС, имеющая эффективную площадь А поглощения, равна
(9.12)
На предельной дальности 
(9.13)
Сравнивая соотношения (9.12) и (9.13) на предельной дальности, находим
, (9.14)
а с учетом (9.5)
(9.15)
Используя (9.7) и (9.8) получаем
, (9.16)
где 
- мощность входного шума приемника, приходящаяся на единицу полосы его пропускания (спектральная плотность мощности шума).
Таким образом, дальность действия РЛС при прочих равных
условиях тем больше, чем выше средняя мощность РЛС и чем
ниже уровень шума, действующего на входе приемника.
Радиолокационные станции обеспечивают сопровождение целей по направлению, дальности и скорости.
РЛС имеют режимы автоматического сопровождения цели (АСЦ) по одной или нескольким координатам. Такими координатами могут быть азимут и угол места цели, дальность до цели или ее скорость.
9.2. Автоматическое сопровождение цели
по направлению
В радиотехнических системах управления оружием используются два метода построения систем АСЦ по направлению: одноканальный – коническое сканирование и двухканальный – моноимпульсный.
При коническом сканировании основной лепесток диаграммы направленности антенны РЛС вращается в пространстве, причем ось его движется по образующей кругового конуса. Если ширина основного лепестка превосходит угол при вершине конуса, то вдоль оптической оси антенны образуется равносигнальное направление. Такое движение основного лепестка можно получить, например, тогда, когда антенна состоит из отражателя в виде части параболоида вращения, а облучатель смещен из фокуса параболоида и вращается вокруг его фокальной оси.
Если цель находится на оси конуса, то при симметричной форме основного лепестка величина отраженного сигнала не изменяется за счет вращения лепестка (рис.9.6).
Когда цель смещена с оси конуса, коэффициент усиления антенны в направлении на цель периодически изменяется с частотой вращения диаграммы (частотой сканирования). В связи с этим периодически изменяется (модулируется) амплитуда отраженного от цели сигнала. Глубина и начальная фаза модуляции зависят от углового положения цели относительно направления антенны и могут быть использованы для его определения.
Рассмотренный принцип иллюстрируется структурной схемой (рис.9.7).
Рис.9.6. Расположение главного максимума антенны РЛС в различные моменты времени при коническом сканировании; 1 – антенна, 2 – нулевая точка, 3 – ось антенны
Последовательность отраженных целью сигналов после усиления и детектирования в приемнике поступает на детектор сигнала ошибки. На выходе детектора сигнала ошибки возникает синусоидальное напряжение с частотой сканирования. Оно усиливается усилителем, настроенным на частоту сканирования и имеющим узкую полосу пропускания. Амплитуда выходного напряжения усилителя сигнала ошибки пропорциональна угловому отклонению цели от равносигнального направления, а начальная фаза зависит от направления этого смещения, отсчитываемого от некоторой опорной плоскости.
С выходом усилителя сигнала ошибки связаны два фазовых детектора, к которым от устройства, управляющего вращением антенны, подводятся опорные сигналы. В цель опорного сигнала одного фазового детектора включен фазовращатель, сдвигающий фазу на 
. На выходах фазовых детекторов создаются два напряжения, которые пропорциональны смещению цели относительно равносигнального направления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, например, в плоскости азимута и угломе
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
