Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Определите размеры зоны обзора по углу места, если необходимо измерять истинную высоту целей в пределах 5... 15 км на дальности 200 км.Атмосферу считать стандартной, высота подъема антенны ha = 25 м.О твет: А/? «3,315°.В [19] приведены типовые задачи и задачи для самостоятельного решения по данному разделу.332Глава 13Измерителискорости цели13.1. Измерение скорости целиОдним из важных параметров движения, подлежащих определению в радиосистемах, является скорость движения. При однопозиционном расположении радиосистемы (рис. 13.1, а) можно измерить ради-dR,альную составляющую скорости движения Vr = — = R и угловую скорость перемещения объектаdt=связанную ^ тангенциальной со-ставляющей скорости V =ROr.vРис.
13.1. Составляющие вектора скорости, определяемые в одно- (а)и двухпозиционной (б) системеВ многопозиционной радиосистеме можно вычислить вектор скорости в пространстве по трем его составляющим (радиальным скоростям), измеренным на трех разнесенных позициях, или вектор скоростина плоскости при двух разнесенных позициях (точки А и В на333рис. 13.1,6), Для этого надо знать угловые положения линий визирования цели (например, углы 0А ирис. 13.1,6).Радиальную скорость цели можно найти дифференцированиемданных о текущей дальности цели:R'=Vr =d/dtR(t )или измерением доплеровского смещения частоты принимаемого сигнала Fjy при движении цели.
При использовании метода дифференцирования дальности данные о скорости обычно извлекают из входного сигнала последнего интегратора в экстраполяторе автоматического радиодальномера.Рис. 13.2. Схема измерителя радиальной скоростипассивного объектаОптимальным при определении скорости по доплеровскому сдвигу частоты является, как следует из формулы для потенциальной точности измерения частоты (9.22), непрерывный сигнал, имеющий наибольшее значение среднеквадратической длительности сигнала /ск. Реализуемая при этом точность превышает достижимую при методе дифференцирования, так как последняя зависит от точности измерения дальности и ухудшается из-за дополнительной обработки при выделениипродифференцированного сигнала.Принцип действия доплеровского измерителя радиальной скорости, иллюстрируется структурной схемой (рис.
13.2). При определениискорости пассивного объекта (рис. 13.2) объект (цель) облучается непрерывным когерентным сигналом частоты/), который вырабатываетсяГРЧ, и измеряется доплеровский сдвиг частоты FA= -2VJX. Отраженный от объекта сигнал с частотой /о+^д во втором смесителе приемника334переводится на частоту подставки Fna>\FR max| для обеспечения однозначного измерения в ИЧ как положительных, так и отрицательных доплеровских сдвигов частоты. Радиальную скорость рассчитывают поформуле Vr = c F j{ 2 f0) .13.2. Точность измерения скоростиТочность измерения скорости определяется погрешностью измерения частоты Доплера, стабильностью эталонных генераторов и синтезаторов частот, а также точностью знания скорости распространениярадиоволн на трассе источник сигналов - измеритель скорости.В различных системах измерения скорости вышеуказанные составляющие могут быть незначительными или превалировать различные слагаемые: непостоянство скорости распространения радиоволн(тс! с ; относительная нестабильность частоты о у / / 0 или погрешностьизмерения частоты Доплера crF^jF R , которая, в зависимости от построения радиоизмерителя, может определяться на малых отрезках времени - кратковременная стабильность (t = tR) или на больших временных интервалах ( t » tR ).Потенциальная точность определения частоты Доплера в рассматриваемом измерителе характеризуется погрешностью (см.
гл. 3 и 9 )21cr/min = ---------------- 2 , где гск “ среднеквадратическая длительность сиг?Zmax(2^ CK)нала, a qmax =E/N0 . Тогда^ = ( ! ) [ (В Д )1/2 2* гск] " '.(13.1)Для импульса прямоугольной формы длительностью ги среднеквадратическая длительность равна гск =2х/з, а точность измеренияскорости характеризуется соотношением=cV 32я г yfcfcc/Sf3,22где Af - ширина спектра сигнала.335Значительное влияние на точность измерения скорости оказываетнестабильность частоты эталонных генераторов и синтезаторов частотыизмерителей.Что касается разрешающей способности по скорости, то она зависит от полосы пропускания доплеровского фильтра, используемого ванализаторе спектра при селекции сигнала по частоте А/ф, величина которой обычно выбирается равной ширине спектральной составляющейсигнала.ПрииспользованиикогерентныхрадиоимпульсовД /ф = 1/(лГп) = 1/г п , где п - число импульсов в пачке за время облученияцели гп =Тобп =#>а/П ск при плавном обзоре пространства или за времяодной ступени Tn =tCJ при ступенчатом (электронном) обзоре.
Тогдаразрешающая способностьSVг = - ^ - = - ^ _ .г22пТаПределы однозначного измерения скорости |Ггтах| < (А / 2)/Гп .13.3. Принцип действия измерителей скоростиЕсли определяется скорость активного объекта, ГРЧ которого работает в непрерывном режиме на частоте f x (рис. 13.3), то в пункте измерения принимается сигнал с часто ой f\ + FA, где FA = -(V/c) f\. Колебания после преобразования на промежуточную частоту и усиления вУПЧ переводятся в балансном модуляторе на частоту подставки FnA и вИЧ измеряется значение и полярность доплеровского смещения Fд сигнала цели.Рис.
13.3. Схема беззапросного измерителярадиальной скорости активного объектаДостоинство этого беззапросного варианта построения измерительной системы - неограниченная пропускная способность, т. е. возможность работы одновременно со многими пунктами измерения. Однако этот метод требует высокой долговременной (на все время функционирования системы) стабильности частоты ГРЧ на объекте и гетеродинов в синтезаторе пунктов измерения. Потенциальная точность тако336го измерителя определяется выражением (13.1), в котором вместоследует использовать Я.Принимаемый запросчиком ответный сигнал с частотой/, + F ' =Я !2[•+ (Уг/с)№ + (К / О] * (/, + 2РдХп /«),где F* - доплеровская поправка на частоту ответного сигнала, черезустройство развязки УР и смеситель подается на УПЧ с частотой f +FA- f T.
Опорный сигнал, имеющий частоту (n/mi)f\ ~fr, формируется из сигнала ГРЧ с помощью дробно-кратного преобразователя частоты и смесителя. После добавления частоты подставки Fnjx на последний смеситель приходит опорный когерентный сигнал с частотой (n!m)f\ - f r - F njl.б)Рис. 13.4. Схема запросчика (а) и ответчика (б) измерителярадиальной скорости активного объекта337Таким обэазом, измеритель частоты определяет частоту F ++ 2 (п / m)FA .
Потенциальную точность измерения скорости в даннойсистеме находят с помощью формулы (13.1).На рис. 13.4 показана структура измерительной системы, состоящей из запросчика и ответчика. Запросный сигнал, излучаемый на частоте / ь приходит на ответчик с доплеровским сдвигом ^ 1 = - i V J c Y x Ичерез устройстЕо развязки приемного и передающего каналов УР попадает на смеситель приемника. Поскольку гетеродинный сигнал, формируемый умножителем частоты, имеет частоту mfT, в УПЧ сигнал усиливается на частоте f m = f\ + ^Д| - mfT.
После дробно-кратного преобразования частоты с помощью, например, регенеративных делителей, частота сигнала принимает значение (n/m)(f\ + Fa\) - mfT. После второго преобразования частоты формируется несущая частота ответного сигналаf 2 = (n/m)(f]+Fl]).Преимуществом запросного метода работы является меньшее требование к стабильности частоты в системе запросчик - ответчик, которое должно бьпь обеспечено только на малых интервалах времени, равных /Лтах = 2RmJ c .
Однако на борту объекта устанавливается аппаратура, имеющая, как правило, большую массу и большой объем, чем прибеззапросном методе, а наличие ответчика позволяет использовать этотметод только при определении скорости кооперируемых объектов.Кроме того, ответчик должен работать одновременно только с одним запросчиком. Для работы с несколькими запросчиками необходимаимпульсная или многочастотная система.13.4.
Принцип действия измерителяугловой скорости объекта(угловой скорости линия визирования)Подобный измеритель может быть построен на основе фазовогометода радиопеленгации. Пусть в соответствии с рис. 13.5 разность фазсигналов, принимаемых в точках А и В,<р= (2лВав/Л) sin а= (2т1АВ/Л) cos#* = (2 ndABIX)Cx,и поэтомуd<p/dt = (2 rdABIX)Cx = (2ndABIA) cos#* sin#*.Однако<p=coq[{R\I c-R 2/ c )],(13.2)следовательно,d<p/dt = coo[(R\7c-R27c) = (o^VAlc - Vr2/c\ = Одi - О д2 = ПдД.(13.3)Объединяя (13.2) и (13.3), находим скорость изменения угла #*,или угловую скорость линии визирования338^ = - ^ = ПдД[ ( ^ в/Я)8Ю0хГ'.atВыполнив независимые измерения ОдД и sin#*, можно определитьвх (рис. 13.5). С помощью синтезатора частоты (СЧ) в двухканальномприемнике, каналы которого настроены на частоту подставки F njx, преобразуются сигналы, принятые на концах базы dAB.
Усиление выполняют широкополосные УПЧ, полосы пропускания которых не должныпревышать двойной диапазон доплеровских частот. Поэтому для улучшения отношения сигнал/шум на выходах УПЧ включены устройствафазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), выполняющие функцию оптимальных фильтров, которые максимизируют отношение сигнал/шум.Фильтр на выходе фазового детектора выделяет составляющую, частотакоторой ^ пд+измеряется в ИЧ. Вычислитель ВУ по измереннымsin#* и FaA рассчитывает #*’.Рис.
13.5. Схема измерителя угловой скорости линии визирования целиКонтрольные вопросы13.1. Назовите способы определения радиальной скорости движения цели.13.2. Какой сигнал является оптимальным при определении скорости по доплеровскому сдвигу частоты?13.3. В чем заключается запросный метод измерения радиальной скорости?13.4. В чем заключается беззапросный метод измерения радиальной скорости?13.5. Укажите достоинства и недостатки запросного и беззапросного методовизмерения радиальной скорости.33913.6. Для чего производится дробно-кр;тное преобразование частоты в измерителе радиальной скорости активного объекта?13.7.
Для измерения угловой скорости движения цели применяется фазовыйметод, цель движется параллелью базе пеленгатора со скоростью V == 300 м/с, минимальное расстояше до цели Rmin= 104 м. Постройте зависимость угловой скорости от времени.Контрольные задачиТиповая задачаСамолетная когерентно-импульсная РЛС с высокой частотой повторениядля обнаружения целей в передней полусфере осуществляет сканирование ДНАс <раг = 0,5° с угловой скоростью движешя луча QCK=45 % ; длина волны излучаемого сигнала Л = 3 см; максимальная радиальная скорость сближения с целью Vrmax =2000 м/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
