Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Поскольку Umnc > Uт2 то ср^ - » (рпс, не несущей информации одальности. Для уменьшения влияния просачивающегося сигнала применяют пространственный разнос приемной и передающей антенн илипереходят к системам с активным ответом и трансформацией частоты вответчике.Другой особенностью фазового радиодальномера является возможность многозначного отсчета дальности, когда одному измеренномузначению фазы срА соответствуют несколько значений R, отличающихся,как следует из (10.2), на &(ЛМ/ 2), где к = 1, 2,... . Причина многозначности в том, что из за цикличности фазы ИФ выдает один и тот же результат (рА при (рА+к 2 к. Во избежание этого явления необходимо выполнение условия однозначности отсчета фазы (рАтах = Ци*лтах < 2 п . Отсюдаусловие для выбора масштабной частотыFm Ф R ^ / c ) - ' .Пределы однозначного измерения дальностиЧто касается разрешающей способности фазовых дальномеров, тоони не обладают разрешением по дальности.263Т очн ость изм ерения дальностиИз (10.2) следует AR/R =АМ/М + А(рА/<рА или (при независимостиАМ и АрА)где (т^ и (jp —дисперсия изменения масштабного коэффициента и измерения фазы соответственно.Составляющая сгм устраняется при постоянстве масштабного коэффициента, что достигается стабилизацией масштабной частоты (например, применением ГМЧ с кварцевой стабилизацией), при которойQ M= const на интервале измерения tR.
Тогда crR = М а(р , откуда следует, что для повышения точности РД следует уменьшить Л/, т.е. увеличивать масштабную частоту Q M .Таким образом, в фазовом радиодальномере существуют противоречивые требования к выбору масштабной частоты: увеличении Q Mспособствует повышению точности, но приводит к неоднозначностиизмерения дальности. Обычно в фазовых активных и пассивных радиодальномерах это противоречие разрешают с помощью многошкальных(т.е. работающих на нескольких масштабных частотах) измерителей:2г.с=^ с = Я^однактL2M^ ’IЛ однпас^'Ч л тМасштабная частота QMr, необходимая для однозначного, но «грубого» измерения дальности Rom, не всегда обеспечивает требуемую точность измерения дальности <j r^ при реально достижимой погрешностиизмерения фазы, поэтому точные, но не однозначные измерения производятся на более высокой масштабной частоте QMточн > Q Mф .
Для ее выбора определяется коэффициент запаса к3 =Л0днточн / ( a *i)rp из уравнениявероятности сбоя Рс6 = 1-Ф(/г3) по заданной вероятности сбоя Рсб в разрешении неоднозначности. Затем рассчитывают однозначно измеряемуюдальность на точной шкале /?одн г = К{&1ъ)гр, по которой определяют QMючн ипо формулам вычисляют (о^Уючнх- Если полученная величина (<т^)точн1 >о R , то по той же методике находят QMТочн2 > ОМТОчн1 и т.д. При этом пред-264Рис. 10.2. Схема следящего фазового радиодальномераВ этих условиях выходное напряжение фазового детектораl /ф.
= k^mPm2 C 0S(^ ~(Р2),где А:фд - коэффициент передачи фазового детектора.Так как (рх-<р2 = щ ъ+ k/2 -Q . j r , и выходное напряжение ФДи фл ^ кфаи т1и т2 ^ п (<Рфв - ^ « ^ ) ’ то формируется дискриминационнаяхарактеристика с нулем в точке <р^в = Ом/Л , положительной ветвью при265#>фв >Q .MtRи отрицательной при ^фв<C lMt R.
Напряжение £/фд поступает на экстраполягор Э, состоящий обычно из определенного числа интеграторов и вырабатывающий управляющее синтезатором напряжение. Вкачестве синтезатора используется управляемый фазовращатель сошкалой, проградуированной в значениях дальностиПринцип действия цифрового измерителя <|азы(фазового радиодальномера)Измерение разности фаз в этом случае основано на преобразовании фазового сдвига <рА во временной интервал tA и заполнении этогоинтервала счетными импульсами.
В простейшей схеме цифрового измерителя фазы (рА (рис. 10.3) опорный сигнал от генератора масштабнойчастоты и сигнал с выхода приемника поступают на формирователиопорных ФОИ и сигнальных ФСИ импульсов соответственно.а)б)Рис. 10.3. Схема цифрового измерителя разно<ти фаз (а)и сигналы в ее характерных точках (б)Опорный импульс ОИ открывает электронный ключ ЭК и разрешает поступление счетных импульсов с генератора ГсчИ на счетчик Сч.Сигнальный импульс СИ закрывает ЭК и прекрапдет подачу счетныхимпульсов на счетчик. Число подсчитанных импульсов N =\tA/TCH[ , гдеТсч - период их следования, а знак ]•[ означает округление до ближайшего меньшего целого числа.С выхода счетчика снимается код, содержащий оценку дальностиДоц, получаемую в соответствии с выражением Ron=0,5cTC4N.Цифровому методу измерения свойственна погрешность дискретизации AR=0,5cTC4} которая тем меньше, чем выше шетота следованиясчетных импульсов.
Следует иметь в виду, что повьшение точности приболее высокой частоте следования счетных импульсов требует увеличения быстродействия и емкости счетчика.26610.2. Частотные радиодальномерыПринцип действия частотного радиодальномераПолучение зависимости частоты преобразованного сигнала (сигнала «биений» отраженного и зондирующего сигналов) от R основанона использовании модулированных по частоте зондирующих сигналов.При линейном законе частотных радиодальномеров (рис.
10.4, а)из-за запаздывания отраженного сигнала на время tR, мгновенная разность излучаемой f\ и принимаемой^ частот сигналов F === (dJ[t)/dt)tR. На практике применяют периодические законы частотныхрадиодальномеров (рис. 10.4, б - г ) , так как передатчики и приемникиимеют ограниченный диапазон перестройки частоты.В простейшем частотном радиодальномере (рис. 10.5, а) звуковойгенератор задает частоту модуляции FMи вместе с частотным модулятором формирует ЧМ-сигнал, частота которого изменяется по симметричному пилообразному закону с девиацией частоты А/Рис.
10.4. Законы изменения частоты в частотном методе дальнометрии:а - монотонный; б, в, г - периодическиеМодулированные по частоте колебания ГРЧ на несущей частоте f 0(рис. 10.5, б) излучаются антенной А ь В результате запаздывания отраженного сигнала на tR на выходе балансного смесителя возникают биения с частотой F6 = \fx- f 2\ . Сигнал биений усиливается и подается наизмеритель частоты. Зависимость частоты биений от дальности можетбыть получена из рис. 10.6, соответствующего участку графика / 12(t)на рис.
10.5,6. Из подобных треугольников АВС и ADE следует, что267б)Рис. 10.5. Схема частотного радиодальномера (а) и графики изменения частотыв различных точках радиодальномера (б)F6= ^ M j ± r(10.3)СОсновное уравнение частотного радиодальномера для симметричных законов модуляции (гармонического или симметричной пилы) имеет видR = - ^ - = MF6,44/F m(10.4)где М - масштабный коэффициент.Для несимметричных законов модуляции, например несимметрич-cFной пилы, R = ---- — = M /v Последующее изложение материала ведется2АfFuприменительно к симметричным законам модуляции.Частоту модуляции FMвыбирают из условия однозначности отсчета дальности в пределах заданной дистанции Лтах. При периодических268законах модуляции (симметричная пила на рис. 10.5, 6) получаемFM< с / 4 - для симметричной пилы и2Rmax - для несимметричной (10.5).Кроме того, измеритель частоты измеряет F6 или ^ ( f6) , поэтому для того, чтобы F6 незначительно отличалась от F6, определяемой(10.3), в частотных дальномерах выбирают TM» t Rmax.
При этом соотношение (10.5) всегда выполняется.Особенностью частотных радиодальномеров является дискретныйхарактер зависимости измеренной дальности /?и от фактической /?ф (рис.10.7), что вызывается периодичностью закона ЧМ, а также периодичностью смены фазовых соотношений сигналов щ и м2 на входе смесителя.Поэтому спектр сигнала биений содержит частотные компоненты, толькократные частоте модуляции, причем характер нарастания частоты биенийзависит от взаимного расположения векторов сигналов щ и и2. Дискрет подальности ЛЛд можно найти из выражения (10.4). Так как наименьшаячастота биений F6min= Fw то минимальное измеряемое расстояниеРис. 10.6. Изменение частоты излучаемого (— )и принимаемого (---- ) сигналов за период модуляцииРис.
10.7. Зависимость измеренной частотным радиодальномеромдальности от фактической дальности269“ m inл ь г4Af'При увеличении R в спектре периодического сигнала биений последовательно появляются частоты 2Р м, 3FMи т.д., поэтому частота биений изменяется каждый раз на FM, а дальность - на AR%=Rmm. Дополнительные скачки на ±Rmin обусловлены изменением фазовых соотношений принятого и опорного сигналов.В частотных дальномерах верхний предел интервала измерениясТсдальности равен Rmnx < — —, а нижний - Rm- > ---------.max 4(2)m,n 4(2)А/Частотный радиодальномерс разрешением целей по дальностиЕсли необходимо разрешать цели по дальности или измерятьдальность всех целей, расположенных на дистанции, то в качестве измерителя частоты используют анализатор спектра. В этом случае на выходе смесителя и усилителя низкой частоты присутствуют сигналы биений всех целей (биения «отраженный сигнал иС1- опорный сигнал и0») исигналы биений на комбинационных частотах (биения «отраженныйсигнал uci - отраженный сигнал иск>)\N/=1NN/=1 к=\где uci - отраженный сигнал от /-й цели; щ - опорный сигнал.Поскольку Um0 » Umh то l)miUm0 >> UmiUmk и двойной суммойможно пренебречь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
