Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 41
Текст из файла (страница 41)
посередине отраженногосигнала. Если q » 1, то оптимальная обработка не требуется, полосупропускания приемника выбирают гораздо более широкой, чем при оптимальной обработке, и отраженный импульс на выходе системы обработки сохраняет форму огибающей зондирующего сигнала. При этом tRотсчитывают по переднему фронту импульса.Если цель протяженная, то tR также удобно отсчитывать по переднему фронту.Минимальная дальность дальнометрии, или мертвая зона, определяется качеством работы переключателя прием - передача переключателя прием-передача. Обычно из-за его неидеальной работы переключателя прием-передача антенна отключается от приемника не только навремя зондирующего импульса ги, но и на время восстановления исходного состояния переключателя гВос (эис.
10.16,а), поэтомуtRmin = r„ + гвосИЛИRmm = 0,5с(ги +).(10.5)Максимальная дальность дальнометрии определяется условиемоднозначного отсчета (рис. 10.16, б), т. е. необходимо, чтобы tRmax <Тпили F n< (2Rmax/c )~l. Пределы измерения дальности даются соотношео„ > Ф ^ + ТШ )ниями / Ч п а х —2’inin —2Таким образом, целесообразно использовать низкие частоты повторения F n. Однако уменьшение Fu снижает пороговую мощность, таккак, например, при обработке пачки из п когерентных импульсов^пор ^пор [No/{пти)J ,где <7пор _ пороговое отношение сигнал/шум; N0 - спектральная плотность мощности шума.Число импульсов в пачке<Рр,5г<Ро,5гК«оЛ^скгде ^ь,5г - ширина ДНА; QCK- скорость ее сканирования.278Рис.
10.16. Влияние ги,гвос и Tn(Fn) на минимальную (Rmin) (а),максимальную (Лтах) (б) и измеряемые дальностии на разрешающую способность (Ж) (в) импульсного РДЕсли заданная дальность обнаружения Rmax обеспечивается чувствительностью Рпорт, ТО*7пор^0^п о р^^пор>Wmin^^пор^О(^"пор/и^и)*IтIОбычно wmin = 5 ... 10, откуда Fn > пт[пПск / ( ^ 5г).Объединяя требования к частоте повторения импульсов радиодальномера, получаем12W c( 10.6)■> Fn > П™пПск^0,5гРазрешающая способность импульсного радиодальномера (рис..
,в)10 16S t R = (lR 2 - *Kl)mi„= T « > S R = CT J2•Потенциальная разрешающая способность импульсных дальномеСров определяется по соотношению SR]пот = ~^jr =СТ•Алгоритмы расчета SRn0T даются в прил. 4.За счет ограниченных возможностей выходных устройств дальномеров реальная разрешающая способность SRp ухудшается (см. табл.).ТаблицаУхудшение разрешающей способностиИмпульсный дальномерс визуальным индикатором< 4 = SK* +=V^^пот /= yKSRm ,где SRim = ^ ; M,ro =Р М,кр’*Р 0,90,^Импульсный цифровойдальномерSRv = ^ f- ПРИусловии279Здесь обозначены: ур - коэффициент ухудшения разрешающей способности,SR3Kp - разрешающая способность экрана индикатора, D3Kp - диаметр экранаиндикатора, dn - диаметр светового пятна на экране индикатора, М - масштабизображения на экране индикатора, Т - период следования счетных импульсов.В прил.
9 приведены алгоритмы расчета разрешающей способности по дальности и скорости импульсных дальномеров, а также пределов однозначного измерения этих параметров.Точность импульсных радиодальномеровПри визуальном индикаторе, выполненном на ЭЛТ, отсчитываемыйинтервал времени между зондирующими и отраженными сигналами^отс —с^~^ап>где tc - задержка синхронизации, т.е. разница между началом зондирующего импульса и моментом запуска развертки ЭЛТ; tan - время запаздывания отраженного импульса в аппаратуре радиодальномера.Тогда tR = tmc- tb n - tc и относительная погрешность определенияЗдесь первое слагаемое дает относительную погрешность отсчетавремени запаздывания по индикатору РД. Нижняя граница этой погрешности определяется потенциальной точностью измерения временизапаздывания сигнала и при оптимальной обработке сигнала и отношении сигнал-шум q = E/N0, где Е - энергия сигнала, определяется поформулам4rUt.где / С2К=Г / !( и л | ) V(10.7)- среднеквадратическая ширина спектра S(J)сигнала.Выражение (10.7) справедливо для сигнала с известной несущейчастотой и случайной начальной фазой.
При этом дальномерная погрешность{ /г Л1/2СГо = —2 я /с к* 2 v^oy280В прил. 10 приведены соотношения для расчета среднеквадратической ширины спектра сигнала и потенциальной точности для различныхзондирующих сигналов.Если ввести масштаб изображения М —Ir/R = 2V/c , где lR- расстояние до отраженного сигнала по шкале ЭЛТ; Vp - скорость развертки, тоЗдесь первое слагаемое 07// - погрешность отсчета, зависящая от диаметра пятна на экране ЭЛТ, длительности фронта импульса, скоростидвижения пятна и отношения мощности сигнала и шума; второе слагаемое (Гм/M - нестабильность масштаба шкалы экрана ЭЛТ, влияние которой можно уменьшить, используя радиодальномер со стабилизациеймасштаба или его калибровкой; третье слагаемое otJtR определяется нестабильностью взаимной синхронизации начала зондирующего импульса и начала развертки или шкалы отсчета ВУ. Для уменьшения влиянияatc в радиодальномере используют специальный генератор пусковыхимпульсов - синхронизатор (рис.
10.13), управляющий работой всегорадиодальномера, в том числе модулятора и измерителя времени.Для устранения otc необходимо использовать в модуляторе безынерционные («жесткие» электронные приборы); четвертое слагаемое o tJ tRхарактеризует непостоянство времени запаздывания в аппаратуре радиодаьномера. Наибольший вклад в ot^ вносит приемное устройство, в котором непостоянство запаздывания сигнала связано с флуктуацией и изменением наклона фазочастотных характеристик. Для уменьшения влиянияэтого явления применяют параметрическую, температурную и электрическую стабилизации, а также герметизацию приемного устройства.Принцип действия следящегоимпульсного радиодальномераДля автоматического сопровождения целей по дальности служатвыходные устройства со следящими измерителями времени (рис.
10.17).Временной дискриминатор сравнивает временные положения отраженного импульса и селекторных импульсов или временные интервалы tR и/м и в зависимости от величины разности х = tR- t Mвырабатывает сигналошибки - два биполярных импульса с разной при временном рассогласовании длительностью х Ф 0 (рис. 10.18). Информация об х преобразуется экстраполятором Э в управляющее напряжение Uynp и подается насинтезатор задержки (временной модулятор).Под воздействием Uynp синтезатор изменяет задержку tMселекторных импульсов.
Равновесие в замкнутом кольце регулирования наступает при х = 0 , следовательно, tM= tR.281Рис. 10.17. Обобщенная схема следящего измерителя времени ВУимпульсного радиодальномераРис. 10.18. Сигналы в различных точках радиодальномера рис. 10.17В этом режиме Uynp ~ R. Временной дискриминатор (рис. 10.19, а)представляет собой две схемы И, на каждую из которых поданы отраженный сигнал и один из селекторных импульсов. Полярность снимаемых с дискриминатора сигналов совпадения импульсов (рис. 10.19, б)противоположна.Экстраполятор в простейшем случае - интегрирующая цепочка.Процессы перезаряда емкости экстраполятора представлены на рис.10.19, б.Синтезатор представляет собой (рис.
10.19, в) генератор селекторных импульсов, запускаемый задержанным по отношению к импульсусинхронизатора сигналом с амплитудного компаратора. В компараторесравниваются уровни управляющего сигнала Uynp и быстро нарастающего пилообразного напряжения генератора, запускаемого импульсамисинхронизатора (рис.
10.19,в).Кроме измерителя времени импульсного автодальномера с двумяселекторными импульсами (см. рис. 10.15) известны измерители с однимселекторным импульсом, а также с дифференцированием отраженного282«)Рис. 10.19. Упрощенная структура временного дискриминатора ВДи экстраполятора Э (а); графики напряжений в точках 1 и 2 (б);схема синтезатора (в)импульса. Особенностью работы измерителя времени автодальномера является импульсный характер регулирования, что сказывается на условияхустойчивости замкнутой системы и характере переходных процессов.Для работы представленного на рис.
10.17 следящего измерителявремени необходим предварительный поиск цели. В режиме поискаконтакт реле схемы переключения режимов (рис. 10.21) находится в положении «П» и схема поиска с помощью экстраполятора формируетмедленно нарастающее пилообразное напряжение поиска, которое вместо управляющего напряжения подается на синтезатор и изменяет задержку селекторных импульсов. Схема захвата, на которую приходятотраженные импульсы с приемника и селекторные импульсы от синтезатора, переключает контакт реле в положение «С» и переводит радиодальномер в режим сопровождения при совпадении отраженного и селекторных импульсов (рис. 10.22).Скорость поиска выбирают такой, чтобы отсутствовал пропуск цели в двух соседних периодах повторения. При скорости поиска dtM/dtза время Тп селекторные импульсы смещаются на интервал, меньшийдлительности импульса ги, т.е.
( dtM/dt)T n<rH. Однако при захвате по одному совпадению слишком велика вероятность ложного захвата шумового выброса.На рис. 10.23 показана схема захвата, в которой эта вероятностьсведена к минимуму.283Рис. 10.20. Иллюстрация работы синтезатора задержкиселекторных импульсовРис.
10.21. Схема следящего импульсного радиодальномераСигнал совпадения отраженного и селекторные импульсов, прошедший через первое пороговое устройство, запускает генератор стандартных импульсов, работающий в ждущем режиме. Полученные такимобразом стандартные импульсы подаются на накопитель совпадений НСв п следующих подряд циклах повторения, где п - не больше числа импульсов в пачке. В результате накопления сигнал на выходе накопителясовпадений достигает уровня срабатывания ПУ2, а при случайном шумовом выборе ПУ2 сработать не сможет.Для схемы захвата с накопителем необходимо, *;тобы селекторныеимпульсы сместились не более, чем на ги за п гериодов повторе2В4Рис.
10.23. Схема захвата импульсного следящего радиодальномерапТп < ти . С учетом изменения tR при движении цели со скорония: |стьюдяокончательное условие выбора скорости поиска принимаетвид [ i t tM+i t tR)nTn ~Ги ■dtdtтпТ„dtndtСледовательно, скорость поиска цели Vn = —- < — --------, а времяпоиска (просмотра дистанции) ТП(l R m ax, где dtM/dt - скоростьдвижения селекторных импульсов, dtR/dt - скорость изменения времени запаздывания, ги -длительность импульса, Тп - период повторения,п - число совпадений импульсов цели с селекторными импульсами,285нужное для захвата сигнала с заданными вероятностями правильного иложного захвата цели.Схема захвата должна иметь память, необходимую для удержанияследящего радиодальномера в режиме сопровождения на время пропадания отраженного сигнала из-за его флуктуаций. На рис.
10.24 показаны диаграммы движения селекторных импульсов при пропадании отраженного сигнала в следящем измерителе с астатизмом первого порядкаи идеальным (1) и реальным (2) интеграторами в экстраполяторе.Для того чтобы избежать потерь времени на переход в режим поиска, необходима память на время rnaMi по положению (рис. 10.24, а) и гпаМ2по скорости (рис. 10.24, б). Время памяти должно быть достаточным дляудержания системы сопровождения в режиме слежения на время, большее интервала корреляции флуктуаций отраженного сигнала.Рис.
10.24. Диаграммы движения селекторных импульсовпри пропадании отраженного сигналаВидно, что во избежание потерь времени на переход в режим поисканеобходима память на время rnaMi по положению (рис. 10.24, а) и гпам2 поскорости (рис. 10.24, б). Время памяти должно быть достаточным дляудержания системы сопровождения в режиме слежения на время, большее интервала корреляции флуктуаций отраженного сигнала.286Принцип действия цифровых радиодальномеровНа рис. 10.25, а, б показана схема цифрового выходного устройства с отсчетом tR по центру отраженного импульса и с усреднением результатов измерений.При отсчете по центру импульса используется схема (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
