Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 40
Текст из файла (страница 40)
В результате на вход анализатора поступает столькобиений частоты Р 6/, сколько целей (0 находится на дистанции.При использовании параллельного анализатора спектра (рис. 10.8,а и б) получаем многоканальную систему с числом каналов, равнымчислу элементов разрешения: N = (F6max - F6min)/AF$ = (/?max - Rmin)/<5R.Время анализа определяется инерционностью фильтров: Тг = 1/(ДРф) == \/(SF6), где ДРф - полоса пропускания фильтра, a <$F6 - разрешающаяспособность по частоте биений.При последовательном анализе спектра (рис. 10.8, в, г) аппаратурасущественно упрощается, но возрастает время анализа, так как последовательный просмотр дистанции пугем перестройки фильтра может выполняться со скоростью dFo/dt, при которой за время установления процесса на выходе фильтра густ частота настройки фильтра изменится неболее, чем на ЛРф, т.е.
(dF^/dt) туст< АРф. Так как густ = 1/ДРф, то (dF^Jdt) <<AF*2.270в)г)Рис. 10.8. Схемы и идеализированные частотные характеристики фильтров анализаторов спектра сигналов в частотном РДРис. 10.9. Схема приемной части частотного РДс последовательным анализатором спектраОбычно в анализаторах спектра избегают изменения АЧХ фильтрапри перестройке и изменяют частоту подаваемого на него сигнала с помощью преобразователя частоты (рис. 10.9). Такого же эффекта можнодобиться и без преобразователя с помощью дополнительной вобуляциидополнительного изменения частоты модуляции FMили девиации частоты Д/(рис. 10.10). В этих дальномерах скорость поиска целей равна:при вобуляции частоты модуляцииГ „ = ^ < ( Д / у 2;при вобуляции девиации частотыV = ^ ^ < ( Д F J 2.п АК271б)в)Рис.
10.10. Структурная схема частотного радиодальномера (а)и изменения частоты сигналов при вобуляции частоты модуляции (б)и девиации частоты (в)При этом время поиска или анализа диапазона частот в частотныхдальномерахгде tox - время возвращения устройства поиска в первоначальное положение (обратный ход) в синтезаторе.Разрешающая способность частотного радиодальномера характеризуется дискретным характером отсчетов дальности, т.е.
скачками наSR = Rmin= c/4Af и разрешающей способностью анализатора спектра (см.табл. 10.1).Чтобы спектральные компоненты двух целей не попали в полосупрозрачности фильтра анализатора, необходимо выполнение условия<$F6 = ^62 - ^61 ^ А/*ф. Отсюда с учетом (10.4) получаем272С1АГ.SR > ----- .4A/FMОднако улучшение SR за счет уменьшения АЕ'ф ограничено дискретностью измерения дальности и, следовательно, не может бытьменьше SR = —— .4А/Таким образом, разрешающая способность частотного радиодальномера тем выше, чем больше девиация частоты, т.е.
чем шире спектрзондирующего сигнала.Точность измерения дальностиНа основании (10.4) и в предположении случайного характера инезависимости составляющих суммарной погрешности получаем=(^62сГм+ М2СТр2)'/2.В частотных радиодальномерах принимают меры для поддержанияМ = const, стабилизируя величины FM и А/ Тогда <jr = MaF, и дляуменьшения <j r стремятся увеличить частоту модуляции F Mи девиациючастоты Af, а для неискаженной передачи закона ЧМ переходят на несущие частоты f o » А/Погрешность измерения частоты биений можно оценить как (см.гл. 9) af = k J { ^ t CK), гдек но- коэффициент, учитывающий отличиесхемы РД от оптимальной и зависящий от типа измерителя; q - отношение сигнал/шум по мощности на входе измерителя частоты;Г 00J /2|«(о2|аtnv =Л 1/2------------\ \ uЕсли- среднеквадратическая длительность сигнала.{ t ) 2 \d tк но=1, то<j f=------ jj z ----- , что справедливо для оптималь-(E/N 0y 2xtCKной обработки сигнала с неизвестным временем прихода, случайной начальной фазой и флуктуирующей амплитудой.
При этом потенциальнаяточность частотного радиодальномера характеризуется погрешностьюс1_с4A/FM (E/N0)>/22Л СК ” 8*A/FMfCK^ '273Рис. 10.11. Влияние эффекта Доплерана частоту сигналов в частотном РДВ частотных дальномерах сказывается ошибка метода измерения(методическая погрешность), связанная с дискретным характером отд„ссчета со скачками AR = ----- =, что имеет значение только при то4 А/черной цели.Для уменьшения влияния дискретности отсчета можно использовать одновременную модуляцию частоты зондирующего сигнала нескслькими частотами.Наконец, при относительном движении цели со скоростью V, появляется доплеровский сдвиг частоты Fa=-2Vr/A, который может внестипогрешность в измерение дальности.
Для учета этой погрешности используют симметричные законы частотного радиодальномера и раздельную обработку сигнала в двух половинах периода модуляции (рис.10.11). Тогда на первой половине периода частоты модуляции F61 = FRа на второй F 62 = FR + F A, откудаFr = 0,5(F62 + F 6i); Fд = 0,5(F62 - F 6i),где^л и Fд - частота, пропорциональная дальности и скорости.Принцип действия следящего частотного радиодальномераДля автоматического сопровождения целей по дальности в частотных радиодальномерах применяют системы автоподстройки частотыАПЧ. В соответствующем частотном радиодальномере (рис. 10.12) сигнал биений с балансного смесителя (БС) после фильтрации поступает начасготный дискриминатор. Сигнал ошибки, пропорциональный отклонению F 6 от точки перехода через нуль F 60 дискриминационной характеристики, после интегрирования в экстраполяторе подается на управ274ляемый генератор ЗГ и изменяет F m д о тех пор, пока не наступит равенство F 6=/r6o.
В этот момент Тм = [4A/V (с F60)]R и по значению Тм можносудить о дальности до цели.В заключение следует отметить, что частотные радиодальномерычасто используют в качестве радиовысотомеров малых частот на различных летательных аппаратах.Принцип действия частотного радиодальномерас цифровым анализом спектраИзмерение дальности в таких радиодальномерах основано на дискретном преобразовании Фурье, с помощью которого можно реализовать параллельный анализатор спектра, подобный показанному нарис.
10.8, а. Из анализируемого сигнала предварительно формируютсяквадратурные сигналы, которые затем подвергаются аналогоцифровому преобразованию. Число выборок N каждого квадратурногосигнала должно быть достаточным для однозначного представления исследуемого сигнала. Например, при частотно-модулированном сигналес постоянной амплитудой число отсчетов фазы сигнала длительностьюТс должно составлять N = TJtd = AFCTC, где AFc - ширина спектра сигнала, a At = F'„c - интервал дискретизации, причем Fwc > Fc = T ~l .При использовании алгоритма ^/-точечного ДПФ анализатор спектрасостоит из гребенки узкополосных фильтров с центральными частотамиFk = kAFc = kFwc, где к = 0, 1, 2,..., N - 1; Fmc - частота дискретизации сигнала; полоса пропускания каждого фильтра порядка 1/Тс = \/(NAt).Обнаружение и оценку частоты сигнала производят по номеру канала ДПФ, в котором накопленный сигнал превысил порог обнаружения. Для вычисления коэффициентов ДПФ применяют алгоритмы дискретного или быстрого преобразования Фурье, что позволяет анализировать спектр в реальном масштабе времени.
Структурная схема анализатора спектра подобна приведенной на рис. 10.8.27510.3. Импульсные радиодальномерыПринцип действия импульсного радиодальномераЗондирующий сигнал в импульсном радиодальномере (рис. 10.13)формируется ГРЧ, на который подаются импульсы модулятора или генератора импульсов. Синхронизатор Синх обеспечивает одновременностьзапуска модулятора и генератора пилообразного напряжения, создающегоразвертку на экране в выходном устройстве.
Импульсы радиочастоты(зондирующий сигнал) через переключатель прием-передача поступают вантенну и излучаются в пространство. Отраженные сигналы принимаются той же антенной и после усиления и преобразования в приемнике направляются в аналоговое или цифровое выходное устройство.Рис. 10.13.
Схема импульсного радиодальномера с аналоговым ВУРис. 10.14. Цифровой измеритель времени запаздывания tR276При использовании аналогового выходного устройства эти импульсы подаются на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ для измерения времени tR. На горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТприходит пилообразное напряжение развертки от генератора пилы Г.Импульсный генератор подсвета используется для включения яркостиЭЛТ только на время прямого хода развертки.В современных импульсных радиодальномерах используют цифровые выходные устройства (рис. 10.14).Принцип действия импульсного радиодальномерас цифровым выходным устройствомВ цифровых выходных устройствах временной интервал tR преобразуется в цифровую форму (рис. 10.15).
В момент запуска передатчикаимпульс синхронизатора запускает триггер Тр открывая схему И и разрешая прохождение счетных импульсов от ГСчИ на счетчик Сч. Триггер закрывается импульсом tRmax.Рис. 10.15. Сигналы в характерных точках схемы рис. 10.14Отраженный сигнал с приемника открывает схемы И, стоящие после счетчика, и разрешает считывание кода, записанного в счетчике завремя tR.
Сброс счетчика и перевод триггера в исходное состояние выполняет следующий импульс синхронизатора. Схема измерения реализует разрешение целей по дальности, причем ее разрешающая способность и точность ограничены интервалом дискретизации по времени,т.е. периодом счетных импульсов Тсч.
Показания счетчика в соответствующем коде: N = ]tR/TC4[. Таким образом, дискретность следованиясчетных импульсов приводит к методической погрешности ARM, равной277ARM= сТсч / 2. При произвольном расположении начала отраженногоимпульса относительно ближайшего счетного дисперсия погрешностиравна о \ = Т*Ч/ 12. Если цель точечная, то выбор точки отсчета tR наогибающей импульса зависит от отношения мощностей сигнала и шумаq.
При q < 1 для повышения точности требуется оптимальная обработкасигнала, при которой форма выходного импульса совпадает с модулемкорреляционного интеграла зондирующего сигнала (см. гл. 3). Следовательно, при точечной цели целесообразно вести отсчет tR в точке, соответствующей максимальному значению q , т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
