Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 56
Текст из файла (страница 56)
При этом ось симметрии лучей (ось антенной системы) будет совмещена с вектором т!!, а угол между осью антенной системы и осью самолета равен углу сноса у. Непосредственно из рис. 7.14 видно, что точность двухлучевой системы будет выше, чем однолучевой, так как при повороте антенны лучи пересекают линии равных частот под углом, близким к прямому, что обеспечивает ббльшую чувствительность системы. Если обозначить угол между осями диаграмм А1 и А2 в горизонтальной плоскости 26, то допплеровское смещение частоты сигналов, принимаемых по направлениям осей диаграмм А! и А2: Если при измерении равенство частот Гц; и Г„,, установлено неточно и их разность отличается от нуля и составляет ЛГ„, = ттян то зто непосредственно приводит к погрешности в определении угла сноса Лрр = у — 6.
Так как ее значение обычно невелико, можно принять — ти, ~н; Лр=а( Лр=а(п(7-6) — 4 ° 4И' . 2то 1а6 Х„ (7.27) При относительной погрешности измерения частоты, равной 0,01, погрешность определения угла сноса Ь2Р = 0,005 рад (0,28 ), т.е. примерно в 30 раз меньше, чем у однолучевой системы (186 принят равным 1). Однако погрешность в измерении путевой скорости при неточном определении угла облучения 1) (из-за крена) остается примерно такой же, как и в однолучевой системе. Точность определения путевой скорости значительно повышается при применении двухсторонних систем, имеющих лучи, направленные вперед и назад (рис. 7.15). В этом случае допплеровские частоты в первом и втором каналах равны соответственно: 2И' 2И" Ер, = — соз1)сову, Га,, —— — соз1)соьт, Х„ Х„ а их разность 4И' Р'„, = Рре — Ере = — СОЗ1)СОЗУ. р 2 2 н Ось самолета А2 Рис.
7.15. Определение И'и ер двухсторонним двухлучевым ДИСС 29! Предположим, что угол облучения !3 определен с погрешностью д)3. Тогда 4И' 4И' р; = — сову~сов ф — д!3) + сов ф+ д!3)~ = — сов усов!3 сов д!3. Х„ Х„ Отклонение разностной частоты от ее максимального значения составляет 4И' ДГэг —— сов у сов |3(1 — сов Д!3).
).„ Отсюда дг' д!3 4!32 Р~ 2 2 " = ! — созд!3 = 2яп2 — = —. Следовательно, д Иэ Д Р~ д!32 (7.28) Гц, 2 Таким образом, каждый градус погрешности в установке угла облучения !3 приводит к погрешности при измерении путевой скорости И'порядка 0,00015, т.е. сушественно меньшей, чем в односторонней двухлучевой системе.
Однако погрешности определения угла сноса остаются почти такими же, как и однолучевой системы. Становится очевидным, что одновременное повышение точности измерения путевой скорости И" и угла сноса эр достигается при использовании в системе трех или четырех лучей. Если накрест лежашие лучи (А1, АЗ и А2, А4) четырехлучевой системы (рис. 7.16) расположены в одной вертикальной плоскости, то, например, для пары А1 и АЗ: 2И' 2И" Рэг, = — сов)3сову,; Г~, = — — сов!3сову2. (7.29) Э Х На выходе приемника выделяется сигнал разностной частоты 4И' Гя;, = Гэг, — Гд,, = — сов!Зсоз у, = 2Р~„ и так как по условию у, = у,.
Аналогично для второй пары антенн А2 и А4 4И' 4'иэ = Э ээээ — 4'р4 = со$2эсозу2 = 24'ц,э„ и так как у2 = 74. 292 (7.30) (7.31) Ось анте систе А2 Рис. 7. !6. Определение И'и <р четыре»лучевым ДИСС При совмещении оси антенной системы с вектором % углы между осями ДНА и вектором путевой скорости совпадают (у, = 72) и разностные частоты становятся равными, т.е. г»„= г»тс Таким образом, добившись поворотом антенной системы равенства разностных частот, можно определить угол сноса у непосредственно по положению оси антенной системы относительно оси самолета, а путевую скорость И' — по измеренной величине разностной частоты. При неподвижной относительно оси самолета антенной системе величины !!' и у находятся с помощью вычислительного устройства решением уравнений (7.30) и (7.3!), имея в виду, что в соответствии с рис.
7.16: р=у -е=е-у =(у — у)Д. Четыре»лучевая система сочетает преимущества односторонней и двухсторонней двухлучевых систем, заключающиеся в уменьшении погрешностей из-за продольного и поперечного кренов, поскольку их влияние практически компенсируется при вычитании допплеровских смещений противоположно направленных лучей. Сохраняется и высокая чувствительность к изменению допплеровского смещения при отклонении оси самолета в горизонтальной плоскости, что позволяет определить угол сноса д (или поперечную составляющую скорости ге) с высокой точностью. Большим достоинством системы является также снижение требований к кратковременной стабильности частоты, поскольку взаимодействующие сигналы каналов приходят примерно с равных расстояний (О, и От для пары А, и Аз) и их временной сдвиг Ьтц = 2(Р, — От)/с, определяющий требования к стабиль- 293 ности частоты Г„, весьма мал.
Практически такие же результаты могут быть получены и при использовании в системе трех лучей. При анализе точности различных методов измерения И'и гр допплеровское смещение предполагалось представленным единственной частотой, тогда как фактически принимаемый сигнал содержит целый спектр допплеровских частот, что было показано ранее.
Это вносит дополнительные погрешности, а также некоторые особенности в работу и построение ДИСС. В частности, при наклонном облучении гладкой водной поверхности зеркальное отражение приводит к резкому снижению интенсивности сигнала, отраженного в сторону антенны ДИСС, что может привести к нарушению его работы («морской эФФект»).
Построение допплеровских измерителей вектора скорости. Построение допплеровских измерителей в значительной степени определяется выбранным режимом излучения. Применяются системы непрерывного излучения без модуляции и с частотной модуляцией, а также системы с импульсным излучением с малой скважностью (каазинепрерывные) и большой скважностью. Основным достоинством системы непрерывного излучения без модуляции является сосредоточенность спектра отраженного сигнала в пределах одной полосы частот, что обеспечивает наиболее полное использование энергии сигнала, а также сравнительно простое устройство передатчика, приемника н индикатора.
На рис. 7.17 представлена структурная схема простейшего трех- лучевого самолетного ДИСС с непрерывным излучением, неподвижной антенной системой и непосредственным преобразованием отраженных сигналов на низкую частоту. Генератор высокой частоты (ГВЧ) клистронною или полупроводникового типа генерирует колебания с частотой ~"„необходимой мощности, поступающие через делитель мощности на три Рн; А~=Ха -бе; К наангацнонному вычислителю Рнс.
7.17. Структурная схема трехлучевого самолетного ДИСС с непре- рывным излучением 294 излучателя передающей антенны, которая формирует три луча, направленных под заданными углами (1) и 8) вниз и в стороны относительно оси антенной системы, совпадающей с осью самолета. Отраженные сигналы с частотами 7н = Г. + Гц,, (1 = 1, 2, 3), принятые по каждому из трех лучей приемной антенны, поступают на три идентичных приемных измерительных канала. На вход каждого канала проникают также колебания от ГВЧ на частоте Г,, которые играют роль опорных в балансных смесителях на входе каждого канала.
На выходах балансных смесителей выделяются низкочастотные колебания допплеровского спектра, которые после усиления в усилителе низких частот (УНЧ) в каждом канале поступают на измеритель частоты. Ширина полосы УНЧ выбирается исходя из возможного диапазона допплеровских частот. При таком преобразовании частоты теряется знак допплеровского смещения, что несущественно для самолетных ДИСС.
Измеритель частоты в каждом канале измеряет среднюю частоту Ея„допплеровского спектра, а вычислительное устройство на основе уравнений, рассмотренных в подразд. 7.4, вычисляет путевую скорость Ь' и угол сноса у, которые затем регистрируются индикатором и используются для определения координат самолета методом счисления пути (интегрированием скорости).
Для измерения средней допплеровской частоты можно использовать счетчик числа пересечений нулевого уровня напряжением низкой частоты (НЧ) (счетчик числа «нулей»), авто- коррелятор, измеряющий время корреляции, обратно пропорциональное средней частоте, или частотный дискриминатор. Все три метода имеют близкие погрешности, однако практически легче осуществить счетчик «нулей», а точнее, счетчик числа импульсов, сформированных схемой ограничения и дифференцирования в точках пересечения нулевого уровня напряжением на выходе УНЧ. Более высокую чувствительность имеет ДИСС, в котором основное усиление осуществляется на промежуточной частоте после первого преобразования частоты смешением сигнала с колебаниями гетеродина на частоте Г, = Г„+7„„, причем постоянство Г»„ поддерживается с помощью АПЧ гетеродина.
Возможно также формирование колебаний с частотой (7;, » Г„„) с помощью генератора опорной частоты (ГОЧ) Г = 7««и баланс- ного модулятора, в котором колебания ГВЧ и ГОЧ смешиваются и после фильтрации верхней боковой частоты (Г„» Г, «) подаются на балансный смеситель. На выходе УПЧ в такой схеме (рис. 7.18) включен синхронный детектор, обеспечивающий лучшее отношение сигнала к шуму при вьшелении допплеровских частот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
