Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 43
Текст из файла (страница 43)
4 4 0 .В [19] приведены типовые задачи и задачи для самостоятельного решения по данному разделу.Материал главы закрепляется выполнением лабораторной работы «Исследованиеимпульсного цифрового следящего дальномера» [18].292Глава 11Радиопеленгаторы11.1. Измерение направленияи источники погрешностей измеренияРадиопеленгаторы предназначены для определения направленияприхода радиоволн. Радиопеленгация использует свойства радиоволнраспространяться в однородной среде по прямолинейной траектории спостоянной скоростью.
Погрешности пеленгования возникают из-за искривления траекторий радиоволн в неоднородных средах (рефракциярадиоволн о^р), хаотического изменения ЭПР целей и перемещенийцентра отражения (угловой шум) <j, влияния шумов в приемноусилительном тракте ОфЛ и аппаратурных сгап, в том числе и динамических ошибок Д#дин . При условии их независимости и случайности результирующая погрешность равнаПо методу получения информации о направлении на источник излучения радиопеленгаторы делят на амплитудные и фазовые, а по способу извлечения этой информации на одноканальные (последовательного типа) и многоканальные (моноимпульсные).
Рассмотрим методы пеленгации и наиболее распространенные типы радиопеленгаторов.11.2. Амплитудные радиопеленгаторыВ амплитудных одноканальных радиопеленгаторах для определения направления на источник радиоволн используют направленныесвойства антенн. Наиболее часто применяют метод максимума и равносигнальный метод. Амплитудные радиопеленгаторы измеряют уголрассогласования во ( в горизонтальной и вертикальной плоскостях равный «о или Д>) между направлением на цель и опорным направлением.Отсчет во осуществляется по углу поворота антенны в момент совпадения с направлением на цель максимума ДНА или равносигнального направления.293а)>)в)Рис.
11.1. Схема амплитудного рэпеленгатора, реализующего методмаксимума (а), и его пелещонная характеристика (б),антенна Р.«Орел» (в)Принцип действия радиопагаторов,реализующих метод максимаВ рассматриваемых радиопегаторах направление на цель Оц отсчитывается по углу поворота ДНятенны (рис.
11.1, а) в момент максимума напряжения отраженного нала на выходе приемника, когдамаксимум главного лепестка ДНАвпадает с направлением на источник излучения (точка М). Зависишь амплитуды выходного напряжения приемника UBblx от угла повор антенны называется пеленгацион-ной характеристикой. При линей! амплитудной характеристике приемника пеленгационная характерика (рис. 1 0 . 1 , 6) по форме совпадает с ДНА / а(0).Рис. 11.2. Огибающая пачки импул» (а), структурная схема устройствафиксации начала и кс пачки (б) и сигналыв ее характере точках (в)294Следует отметить, что в зависимости от того работает ли антеннатолько на прием или на передачу и прием форма пеленгационной характеристики меняется.Пеленгация методом максимума осуществляется в режиме обзорапространства («на проходе»), когда луч антенны сканирует.
Например,можно зафиксировать начало и конец пачки (или ее огибающей), а затемвычислить положение (координату $>) ее середины (максимума). В этомслучае с выхода приемника пачка видеоимпульсов с огибающей U(0)(рис. 1 1 .2 , а) поступает на квантователь (рис. 1 1 .2 , б), состоящий из порогового устройства и генератора стандартных импульсов. Последнийвырабатывает стандартный по форме и амплитуде импульс каждый раз,когда видеосигнал превышает порог Unop .
Полученная прямоугольнаяпачка стандартных импульсов (рис. 1 1 .2 , в) подается на схемы запретанепосредственно и через устройство задержки на период повторения Тп.При этом на выходе верхней (рис. 11.2, 6) схемы запрета выделяетсяпервый импульс (начало пачки), а на нижней - последний (конец пачки). Положение максимума определяется соотношением0о =О,5 (вк + 9и- П скТП),где 0Н и 0К - координаты начала и конца пачки, отсчитанные на уровнеUnop; QCK- угловая скорость сканирования антенны.Можно зафиксировать момент совпадения максимума пачки с направлением на цель по переходу через нуль производной ее огибающей.
Отсчет0 = 0 ) производится при выполнении равенства W' = \dU(0)/dO\0=g^ = 0.Сигналы с выхода приемника проходят квантователь Кв, стандартныеимпульсы с которого поступают на устройство фиксации центра пачки(рис. 11.3, а). Весовые коэффициенты Wj выбирают в соответствии сформой огибающей пачки U(0) и ее первой производной (рис. 11.3, б).Схема запрета пропускает сигнал обнаружения с выхода пороговогоустройства только тогда, когда на запрещающем входе отсутствует сигнал.
Это возможно при симметричном расположении импульсов пачкина отводах ЛЗ, когда на нижнем сумматоре обеспечивается выполнениеппусловия ^ W-Ll; = 0, при этом на верхнем сумматоре ^ WiUi = max .i=ii=iОтсчет 0О производится в момент окончания пачки. При этом возникает систематическая погрешность А0 = С2ск(тп/2 + Тп) , где гп - длительность пачки. Эта погрешность учитывается при градуировке РП.При фиксации момента максимума угловую координату целиможно отсчитывать в цифровом коде по сигналам датчиков угла поворота, установленных на валу антенны.2955)Рис. 11.3. Схема устройства фиксации максимума огибающейпачки импульсов (а) и принцип выбора весовых коэффициентов (б)Датчик 1 (рис.
11.4) вырабатывает импульс воп каждый раз, когдамаксимум ДНА проходит через опорное направление (например, северное направление меридиана).Этот импульс сбрасывает показания счетчика и запускает триггер.Схема И открывается, и импульсы всч с датчика 2, период повторениякоторых соответствует, например, 1° поворота ДНА, поступают насчетчик. Триггер возвращается в исходное состояние импульсомвоп —>”0" со схемы рис. 11.3, а. Поэтому число поступивших на счетчикимпульсов N =](<90 - воп) / 6>сч[.Точность пеленгаторов, реализующих метод максимума, определяется шириной главного лепестка ДНА. Погрешность пеленгации темменьше, чем уже ДНА и чем острее ее максимум. Если в радиопеленгаторе угловая координата определяется на проходе, т.е.
без остановки антенны, то при импульсном сигнале и постоянной угловой скорости QCK сканирования ДНА пеленгация методом максимума сводится к фиксации296Рис. 11.4. Схема цифрового измерителя пеленга,использующего метод максимумавремени запаздывания максимума огибающей пачки сигналов, поэтомуоценка пеленга цели при QCK = const равна Оскгоц, где гоц - оценка времени запаздывания максимума пачки относительно опорного импульса6Ь- Погрешность ств = QCKcrr , где Oqи ат- потенциальные точности измерения пеленга и запаздывания огибающей пачки соответственно.
Еслиаппроксимировать ДНА выражением / a(#) = exp{-/r(0/Va)2} , где <ра ширина главного лепестка на уровне 0,46, то огибающая пачки имеет колоколообразную форму:U(t) = U0exp<-7rff-r Пгде t - текущее время, отсчитываемое от момента пересечения максимумом ДНА опорного направления; г - запаздывание максимума огибающей отраженного сигнала, а ror= ^ a/Q CK - длительность огибающей на уровне 0,46. Для колоколообразного импульса гог ={2\f/rfCK) ,откуда /с к = ( 2 ^ Го г ) '•Выражение для потенциальной точности оценки времени запаздывания в рассматриваемом случае принимает вид* r = T or[ x ( E / N 0 )]-'12.Отсюда минимальная погрешность пеленгации297<?e =<Pa [ * ( E / Nо )]1/2( 11. 1)Учитывая, что» ширина главного лепестка ДНА <ра =kaZ/da , где ка коэффициент использования площади антенны, da-диаметр (апертура)ангенны, получаемОв = К [ л (Е /и 0)Г '/2 (Л/ d J .( 11.2)При переходе к реальной форме ДНА необходимо учесть уменьшение отношения мющностей сигнала и помехи, введя коэффициент потерь Ln.
Объединяя Ln с коэффициентом учета потерь из-за аппроксимации ДНА, получаем относительное значение пеленгационной погрешности<Ге1<Рг=к14ч ■(11.3)Последнее сосэтношение может быть использовано для приближенной оценки точности пеленгации и при других аппроксимацияхформы ДНА.11.3. Принцип действия радиопеленгатора,реализующего равносигнальный методОпределение угловых координат равносигнальным методом основано на сравнении амплитуд сигнале в, полученных от одного и того жеисточника излучения двумя антеннами, ДНА которых пересекаются впространстве, образуя равносигнальное направление РСН (рис.
11.5, a,б). Антенны с диаграммами / а1(0) и / а2(#) поочередно с периодом ТКподключаются к приемнику. Одновременно выход приемника подсоединяется то к одной, то к другой отклоняющей пластине ЭЛТ. Напряжение развертки по вертикали формируется генератором, запускаемымимпульсом синхронизатора. Равенство отклонений луча вправо и влевоот линии развертки свидетельствует о нахождении цели на РСН.
В момент достижения этого равенства с индикатора 0 о считывается значениеугловой координаты источника излучения. Если радиопеленгатор работаег в составе импульсного радиолокатора, то по положению отметкисигнала на экране ЭЛТ относительно начала развертки определяетсядальность цели.Напряжение £/** на входе приемника (рис 11.5, в) из-за коммутацииДНА модулируется по амплитуде. Глубина амплитудной модуляциипри идентичных и симметричных ДНАЦ г - Цх& Uи 2+и ~ ъ и298_ / а ( <90 +6>р ) - / а ( 6>0 ~ 6 р)Га(Оо + вр) + / а(во - 0 р) '(П .4)Рис. 11.5. Схема радиопеленгатора, реализующего равносигнальный метод (я);ДНА в декартовых координатах (б) и форма сигнала на входе приемника (в)Разложение функции / а (0о ±0р) в степенной ряд по степеням врв окрестности точки в0 , соответствующей РСН, имеет видШ ± 0 Р)= Ш )± (в Р№Ш)+($/21)Г(О>)±~ •Подстановка полученных рядов в формулу (11.4) при пренебрежении высшими членами ряда ввиду их малости даетnп,=- ---AU «~ив т ) тШр /.(<%)>(11.5)f te \- пеленгационная чувствительность (способность) илигде Я а =М во)относительная крутизна ДНА в точкеизмеряемая в единицах глубины модуляции на градус углового отклонения.299Таким образом, напряжение UBX содержит необходимую для определения углового отклонения 0Р цели от РСН информацию: глубина амплитудной модуляции пропорциональна 0Р, а фаза огибающей UBX изменяется на обратную при изменении знака 0Р.Точность РП, реализующих равносигнальный метод, зависит отформы ДНА и уровня пересечения ДНА на равносигнальном направлении (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
