Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Получили распространение также фазовые радиопеленгаторы с использованием эффекта Допплера. Простейший пеленгатор такого типа имеет ненаправленную в горизонтальной плоскости антенну А!, которая движется с угловой скоростью ~2 по окружности с радиусом г вокруг центральной антенны А2. Поскольку при движении антенны ее расстояние до источника излучения изменяется с периодом 2я/й, то возникает эффект Допплера, вызывающий фазовую модуляцию ЭДС, наводимой в антенне А!, по закону При больших размерах радиуса г вращение антенны А! с требуемой угловой скоростью затруднительно и вместо одной движущейся антенны используются несколько неподвижных антенн, расположенных на окружности с радиусом г и поочередно подключаемых к входу приемника пеленгатора. В этом случае непрерывная модуляционная функция заменяется рядом ее дискретных значений.
На основе теоремы Котельникова нетрудно определить, что для точного воспроизведения непрерывной функции расстояние // между соседними антеннами, расположенными по окружности, не должно превышать половины длины волны принимаемого сигнала. Применение допплеровского принципа возможно и в радиомаячных системах, в которых с помощью вращающейся антенны (или ряда неподвижных коммутируемых антенн) фаза излучаемого сигнала модулируется и параметры модуляции несут информацию об обратном пеленге объекта, извлекаемую при обработке сигнала, принимаемого приемоиндикатором на объекте.
С ростом радиуса г пропорционально растет девиация частоты излучаемых маяком колебаний, что позволяет повысить помехоустойчивость системы и, в частности, уменьшить влияние на точность пеленгования отражений от местных объектов. Амплитудные методы пелевгования. При пеленговании с помощью двух разнесенных ненаправленных антенн (см. рис. 8.1) могут быть использованы не только фазовые, но и амплитудные соотношения. Напряжения сигналов на выходе антенн А1 и А2 можно записать в виде: (/ (/ рр/г ° () (г -и/г Суммарный сигнал (/ = ~(/, +(/ ~ =(/~е'г/г + е м/г) = 2(/соа — = /Р с — ~ г— 2 (8.9) = 2(/сов к — гйпа к„ позволяет определить направление по максимуму его амплитуды.
Определение направления по максимуму амплитуды сигнала называется методом максимума. Из выражения (8.9) очевидны существенные недостатки метода максимума: ° низкая пеленгационная чувствительность, поскольку пеленгование ведется в области максимума косинусоидальной функции, где ее крутизна минимальна; ° непосредственно не определяется сторона уклонения оси антенной системы от направления на объект; 314 ° амплитуда суммарного сигнала зависит не только от величины отклонения а, но и от неизвестной амплитуды принимаемых сигналов. Чувствительность пеленговання резко повышается при использовании разностного сигнала Р(п) г и, (8.! !) позволяющую исключить влияние изменяющейся амплитуды входных сигналов, определить сторону уклонения (тангенс — функция нечетная) и обеспечить высокую точность пеленгования, так как крутизна пеленгационной характеристики в рабочей области (а = О) г(Е(а)1 с( может быть сделана достаточно высокой 5„= = я — гх а=О )И выбором базы угломера а.
Кроме того, наличие суммарного сигнала позволяет наблюдать объект на экране индикатора в момент пеленгования и измерять его дальность. Рассмотренный вариант амплитудного метода пеленгования называется суммарно-разносным. Достоинства суммарно-разностного метода обеспечили его широкое применение в моноимпульсных РЛС. В радиолокации кроме точности пеленгования боль- 3(5 Момент пеленга в этом случае соответствует минимальной амплитуде сигнала (равной О), поэтому такой метод пеленгования называется меглодом минимума. Метод минимума также обладает существенным недостатком, заключающемся в том, что в области пеленга результирующий сигнал Ц, близок к нулю, что затрудняет его наблюдение и тем более использование для измерения дальности объекта при наличии шумов. Последнее особенно недопустимо применительно к РЛС, принимающим слабые отраженные сигналы.
Поэтому использование метода минимума ограничивается радиопеленгаторами с рамочными антеннами, противоположные стороны которых (играющие роль антенн А! и А2) включены встречно„благодаря чему на выходе рамки образуется разностный сигнал. В случае радиопеленгатора обычно принимается сильный сигнал РМ, что позволяет иметь в области пеленга достаточное лля его измерения отношение сигнала к шуму. Отношение разностного сигнала к суммарному создает пеленгационную характеристику шое значение имеет и угловая разрешающая способность, определяемая шириной диаграммы направленности антенны аю а в конечном счете, относительным раскрывом антенны ад/)хи, по- скол ьку ггл )"и / с(А В РЛС, работающих в сантиметровом диапазоне волн, можно создать остронаправленные антенны, что позволяет при использовании амплитудных методов пеленгования обеспечить достаточно высокую точность в сочетании с высокой разрешающей способностью и однозначностью отсчета при измерении угловых координат.
Метод максимума применяется преимущественно в обзорных РЛС, ДН которых при сканировании проходит направление на объект. Если объект имеет малую протяженность сравнительно с шириной ДН (малоразмерная или точечная цель, рис. 8.2, а)„а отраженный или переизлученный сигнал не флуктуирует, то амплитуда сигнала на входе приемника РЛС изменяется в соответствии с формой ДН б(сх) (рис. 8.2, б). Анализ огибающей принимаемого сигнала позволяет зафиксировать максимум амплитуды сигнала и определить соответствующее ему направление на объект. В связи с этим метод максимума часто называется методом анализа огибающей.
При работе по отраженному сигналу и применении одной антенны ДН участвует в формировании огибающей и при излучении, и при приеме сигнала, поэтому пеленгационной характеристикой г(а) будет результирующая диаграмма 6 (а), равная произведению диаграмм при передаче и приеме сигнала, а( ) г ( ,) г г(гх) Для получения высокой точности пеленгования по максимуму сигнала необходимы очень узкие ДН, применение которых не всегда возможно как вследствие трудностей обеспечения необхо- 6(а) о(а) Рнс. 8.2. Ралнопеленгоианне по максимуму сигнала: и — лиаграмма напраеленности антенны; б — форма принимаемых снгналое 3(б Равносигнальнал Цель скь аа ! С1 (а) Рис.
8.3. Равносигнальный метод пеленгованил димой величины относительного раскрыва антенны, так и в связи с возрастанием времени обзора заданного сектора пространства. Значительно более высокую точность при той же ширине ДН дает метод сравнения амплитуд, который чаще называется равно- сигнальным методом. При равносигнальном методе производится сравнение амплитуд сигналов, принимаемых в двух положениях ДНА (рис.
8.3). Если направление на объект совпадает с линией, проходящей через точку пересечения диаграмм (равносигнальное направление), то амплитуды сигналов, соответствующие первой и второй диаграммам, равны и разностный сигнал (7 (Ьа) =()р б, — +Ьа — б2 — — Ьа будет равен нулю. При наличии рассогласования Ьа между направлением на объект и равносигнальным направлением появляется разностный сигнал, величина и знак которого определяются величиной и знаком Ьа. Выбирая угол смещения диаграмм у таким, чтобы диаграммы пересекались в области высокой крутизны спада, можно получить высокую точность пеленгования. Сравнение сигналов может осуществляться последовательно в двух положениях одной и той же ДН (одноканальная схема с последовательным сравнением) нли для двух одновременно создаваемых и пересекающихся ДН (двухканальная схема одновременного сравнения). Благодаря одновременности сравнения двухканальная схема позволяет исключить дополнительные погрешности, связанные с флуктуациями амплитуды принимаемых сигналов, и находит широкое применение в РЛС.
Комбинированные методы пеленговання. Из возможных комбинированных методов пеленгования наиболее широкое применение находит амплитудно-фазовый, используемый в радиопеленгаторах, системах ближней навигации и моноимпульсных РЛС. 3!7 В системах ближней навигации находят применение маяки с быстро вращающейся ДН. Если ДН маяка имеет форму кардиоиды Г(а) = (1 — сока) и вращается с угловой скоростью (1, то создаваемый радиомаяком сигнал на входе приемоиндикатора на объекте будет промодулирован по амплитуде У, =У (1+тсоа(()(-кр)~яп2я)'„и (8.12) е (1) = Е, (1+тсоаасокЫк-та!паз!пкк))соа2я)„1= = Е, (1+тсоа(Ж вЂ” а)~соа2п~„б (8.13) где т — коэффициент модуляции, т =— Ет! Еаз Е, Е, После детектирования сигнала выделяется огибающая 0 сок(Ж- — а), фаза которой жестко связана с азимутом а и измеряется в ~(а) =! 'к(а) = сока яз(а) = цпа а) =1-сока Рис.
8.4. Амплитудно-фазовый метод пелснгования 318 Огибающая модуляции с частотой кк имеет фазу кр, жестко связанную с азимутом объекта. Требуемый сигнал создается антенной системой, состоящей из трех антенн: центральной ненаправленной А1 и ортогональных антенн А2 и АЗ, имеющих ДН в виде восьмерок, сдвинутых на к/2: Ез(а) = сока и Ез(а) = япа (рис. 8.4). Антенна А1 питается током несущей частоты у„и создает поле с напряженностью е!(1) = Е„соа2я)„'б а антенны А2 и АЗ питаются модулированными колебаниями и создают поля е,(1) = = Е,соаисоаккгсоа2яу„! и е,(1) = Е,а!паз!пЖсоа2я)„'а Поскольку антенны А2 и АЗ одинаковы, то Е, = Е „и при суммировании полей в месте расположения антенны приемоиндикатора на объекте О напряженность результирующего поля Рис.
8.5. Комбинированный частотно-фазовый метод определения угла места приемоиндикаторе сравнением с опорным напряжением на частоте й, которое передается с помощью частотной модуляции поднесушей, в свою очередь модулирующей по амплитуде колебания, излучаемые ненаправленной антенной А!. В приемнике опорное напряжение частоты з) выделяется частотным детектором и подается далее на фазовый детектор, измеряющий фазу а. В радиосистемах ближайшей навигации используется также амплитудно-временной метод пеленгования, при котором в момент прохождения оси вращающейся ДН начального (например, северного) направления ненаправленная антенна излучает специальный (северный) сигнал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
