Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Трехмерный эбзор пространства осуществляется быстрым сканированием по углу места с одновременным вращением антенны по азимуту,в результате чего, формируется растровая развертка по азимуту и углуместа, подобная изображенной на рис. 12.4.Рис. 12.4.
Растровая развертка при одновременном сканированиипо азимуту и углу места126В зависимости от требуемых зоны обзора по углу места, точностиопределения высоты и скорости выдачи данных можно выбрать тот илииной тип устройства сканирования по углу места. В РЛС обнаружениябез особых требовании к этим параметрам удовлетворительные результаты дает механическая система сканирования луча антенны. В случаеболее жестких требований к РЛС целесообразным становится электронное сканирование.В обзорных радиолокаторах, предназначенных для определениятрех координат целей, возможна комбинированная система измерения,при которой медленное механическое или электрическое вращениеДНА по азимуту сочетается с быстрым сканированием по углу места. Втаком радиолокаторе для перемещения луча в вертикальной плоскостиизменяют несущую частоту зондирующего сигнала (частотное сканирование), а в качестве антенны применяют ФАР.
Зависимость фазовогонабега сигнала в волноводных линиях передачи от частоты приводит котклонению луча ФАР. Частота может изменяться дискретно от импульса к импульсу или плавно. При фиксированной несущей для управления положением луча в вертикальной плоскости можно использоватьлучеобразующую волноводную матрицу. Она состоит из системы отводов от волноводов, соединенных с излучателями ФАР. Линии, проведенные по точкам подключения отводов, наклонены к этим волноводампод углами, пропорциональными ожидаемым углам наклона фронтаволны, падающей на ФАР. Выбирая соответствующую линию отвода,обеспечивают прием только того сигнала, который приходит с определенного направления (поворачивают ДНА), и находят таким образомугол Д а затем рассчитывают высоту Н цели.Как и в двухкоординатных РЛС, использующих непрерывное сканирование для получения большего телесного угла обзора и определяющих угловые координаты целей методом максимума, угловая точность по азимуту и углу места, достижимая в трех координатных РЛС смеханическим сканированием, ограничена уменьшением числа импульсов в пачке, принимаемой от цели за один период сканирования.
Это ограничение проявляется особенно в тех случаях, когда требуется большая дальность и большая зона обзора по углу места в сочетании сбольшой скоростью выработки данных по азимуту.Таким образом, несмотря на такие достоинства систем механического сканирования как простота, а также низкая стоимость аппаратурыи ее эксплуатации, их использование в качестве устройств сканированияпо углу места в системах трехмерного обзора пространства обычно ограничивается теми случаями, когда не предъявляются жесткие требования к таким параметрам, как дальность действия, сектор обзора по углуместа, точность определения угла места и азимута целей и скорости выдачи данных.327Использование сканирования в вертикальной плоскостипутем изменения несущей частоты (частотный метод)Использование частотного сканирования является одним из основных методов безынерционного управления положением ДНА для определения высоты в системах трехмерного обзора.В устройствах частотного сканирования используется зависимостьфазового сдвига частоты, свойственная линиям передачи или волноводам, образующими вместе с размещенными на них облучателями линейную антенную решетку, обеспечивающую отклонение луча при изменении частоты возбуждения.Вместо плавного частотного сканирования по углу места используется ряд фиксированных частот, которым соответствуют строго определенные положения луча по углу места (рис.
12.5). Сигнал возбуждения антенны в режиме передачи может быть сформирован в виде пачкиследующих непосредственно друг за другом импульсов разной частоты,благодаря чему вся вертикальная плоскость обзора облучается почтиодновременно необходимым количеством фиксированных лучей с заданными расстояниями между ними. Поскольку в процессе приема эхосигналы в отдельных лучах появляются в одном временном интервале,одновременный прием может быть обеспечен с помощью отдельныхприемников для каждого луча.Рис.
12.5. РЛС со сканированием по высоте тремя фиксированными лучамина трех фиксированных частотахВ тех случаях, когда к системе сканирования в вертикальной плоскости одновременно предъявляются требования обеспечения высокойразрешающей способности по дальности (например, для уменьшения328помех от атмосферных осадков) и большой скорости выдачи данных поуглу места, можно использовать более совершенную методику «внутриимпульсного» частотного сканирования в сочетании с методом сжатияимпульсов. При другом методе частотного сканирования используетсянепрерывно изменяющееся линейно частотно-модулированное импульсное излучение, при котором высота цели определяется с помощьючастотных дискриминаторов в приемниках для каждого из положенийлуча по углу места.12.4. Измерение высоты методом V-образного лучаПринцип действия измерителя высоты, основанного на методеF-образного луча. Антенная система радиолокатора, расположенного вточке О (рис.
12.6), имеет два луча: вертикальный (Лв) и наклонный(Лн). Плоскость последнего составляет с плоскостью Лв угол 45°. Ширину лучей в азимутальной плоскости (обычно несколько градусов) выбирают из требуемого разрешения целей по азимуту. Для ослаблениязависимости мощности принимаемого сигнала от дальности обращеннаяв верхнюю полусферу часть ДНА обоих лучей по напряженности полядолжна изменяться по закону cosec в\ где в - угол в плоскости луча, отсчитываемый от линии пересечения лучей.Рис.
12.6. Взаимное положение лучей при использовании методаV-образного луча (а) и их проекция на вертикальную плоскость,перпендикулярную оси X и содержащую цель (б)Напомним, что подобная форма ДНА используется в радиолокаторах обзора земной поверхности с той только разницей, что по законуcosec в изменяется не верхняя, а нижняя часть ДНА. Оба луча неподвижны друг относительно друга и вместе вращаются вокруг вертикальной оси с угловой скоростью сканирования Оск для обзора воздушногопространства.329При вращении антенны луч Лн проходит через цель, находящуюсяв точке Mj.
Положение этой точки характеризуется дальностью R, высотой Я пр и горизонтальной дальностью Rr. Обозначим проекцию точкиMi на плоскость луча Лв через М2. Опуская перпендикуляр на линиюпересечения лучей (ось ОХ), получаем точку М2'. ЧетырехугольникMiM 2M2 M i' - квадрат, так как его диагональ MjM2' наклонена к сторонам под углом 45°, равным углу между плоскостями лучей Лв и Лн.Из M iOM i' и M 2’OM i' находимгде аА - разность азимутов отметок цели при пересечении ее плоскостями лучей Лв и Лн, зависящая от Нщ>.Решая совместно эти два уравнения, получаем(12.2)Отсюда следует, что, измерив R и аА, можно определить приведенную высоту Я пр и истинную высоту Я. Для таких измерений часто пользуются индикатором «дальность-азимут».
Однако при малой Япр из-законечной ширины лучей Лв и Лн отметки цели, полученные по этим лучам, перекрываются и отсчет угла аА затрудняется. Устранить этот недостаток можно, развернув Лн относительно Лв на угол аь в горизонтальнойплоскости. Тогда соотношение для определения Я ^ примет видR sin(ar0 + аА)R sin а0(123)Точность определения высоты зависит от погрешности аа отсчетаугла аАгде оа\ и аа2 - СКП при пеленгации по наклонному и вертикальномулучам.Так как<7,= aai sec 45° = <7ai \ f l ,TOиcrH = n/З Я ст-^ .Вид РЛС с V-образным лучом показан на рис. 12.7.330( 124)Рис.
12.7. РЛС с V-образной ДНАКонтрольные вопросы12.1. Назовите методы измерения высоты объекта над поверхностью Земли.12.2. Как связаны истинная и приведенная высоты цели?12.3. Какие координаты необходимо измерить для определения истинной высоты цели?12.4. Для чего разворачивают наклонный луч относительно вертикального в горизонтальной плоскости?12.5. Поясните принцип действия измерителя с V-образным лучом.Контрольные задачиТиповая задачаНайдите минимальную измеряемую высоту импульсного радиовысотомера, установленного на летательном аппарате и мощность передатчика РВ.Высотомер работает на длине волны Л = 3 с м , длительность импульсаравна ги =0,1 мкс , пороговая мощность приемника Рпор»1(Г10 Вт, ширина луча ДНА, направленного вертикально, равна <pM=l° .
Удельная ЭПРместности J0s = 10 2 . Максимальная высота полета ЛА 10км.Решение. Так как на минимальной высоте выполняется условиеSR2-' nН min2 +' rrmin2 = 11Н min2 +' гплг2 »331где SR = сти/2 - длина импульса в пространстве; гпл - радиус освещаемой импульсом площадки на поверхности Земли, а радиус освещаемой площадки равен0,9 м, тоНт2= 14,96 м * 15 м .На максимальной высоте антенна освещает на поверхности круг радиусомг ~ ^тах*ё(^ав / 2) = 1,22 км , но поскольку одновременно сигналы по-прежнемуприходят с площадки радиусом гуч = 0,9 м, то площадь отражающего участкаравна Sу,, = яг^ = 2,54 м2 . ЭПР этого участка равна S0 = Jq.S^ = 2,54-10"2 м2 .Мощность4л-Л2Рпор/ СпередатчикаРВнаходим,используяnd2Рх = -----г— ^ — . Полагая tjx= tj2 = \ и определив Sa = ----SaWlS*04яd = 57,3— = 1,72 м , получим Рх s 83 мкВт .Расоотношениепри условииЗадачи дл я самостоятельного реш ения12.1.
В РЛС с V-образным лучом при дальности до цели г = 30 км обеспечивается погрешность он = 226,7 м . Определите, для какой дальности до цели погрешность не будет превышать 300 м.О твет: погрешность не будет превышать 300 м при дальности до цели39700 м.12.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
