Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 62
Текст из файла (страница 62)
При фазовой модуляции используется ФАР, на элементы которой подаются высокочастотные колебания с фазами, обеспечивающими равномерное облучение всего заданного сектора обзора. В приемный тракт каждого элемента вводятся фазовращатели, компенсирующие фазовый сдвиг при излучении. При этом ДНА сжимается до величины, обратной ширине углового спектра Ли„ при наличии пространственной фазовой модуляции. Пространственная частотная модуляция используется для сжатия ДНА и повышения угловой разрешающей способности в РЛС бокового обзора с синтезированным раскрывом, рассмотренным в подразд, 8.5. 8.3. Автоматическое сопровождение цели по угловым координатам Различают два типа РЛС автоматического сопровождения цели по угловым координатам.
В РЛСавтоматического сопровождения единственной цел и (ЬБТ вЂ” Япд1е Тагдег Тгас1ег) осуществляется непрерывное совмещение оси антенной системы с направлением на цель, выбранную в предшествующем режиме поиска по дальности и угловым координатам. При переходе в режим точного сопровождения селекторный импульс по дальности определяет выбранную цель на данном направлении. После этого замкнутые следящие системы по дальности и угловым координатам осуществляют непрерывное слежение за перемещением цели.
В РЛС второго типа автоматическое сопровождение осуществляется в режиме обзора, т.е. ДНА продолжает сканирование в заданном секторе и определение угловых координат производится в моменты, когда ось ДНА (точнее опорное направление) проходит направление на цель. При этом система работает в разомкнутом режиме и возможно осуществлять автоматическое сопровождение одновременно нескольких объектов. Различают две разновидности таких РЛС: РЛС автоматического обнаружения и сопровождения (А()Т вЂ” Ац(огпабс Оегес!!оп аост ТгасИпй) и РЛС автоматического сопровождения при сканировании ДНА в узком секторе обзора (Т1т'Б — Тгаск %Ы!е аксая). Автоматическое сопровождение единственной цели применяется в РЛС различного назначения, так как может обеспечить высокую точность и помехоустойчивость.
Поэтому сначала целесообразно подробно рассмотреть следящие измерители направления, а затем обсудить особенности автоматического сопровождения в процессе обзора. Следящие измерители направления. Задачей следящего измерителя направления (СИ Н) является непрерывное совмещение опорного направления антенны измерителя (пл(г), !)„(г)) с направлением прихода волны (а(г), !3(г)) от источника сигнала к антенне измерителя. Таким образом, СИН имеет два канала, осуществляющих слежение в азимутальной плоскости (по направляющему косинусу и„= = созО„= з)па(г)) и по углу места (по направляющему косинусу и = = созО = з!и!3(!)). Каждый канал содержит угловой дискриминатор, экстраполятор и синтезатор поворота, образующие замкнутую следящую систему по угловой координате.
Угловой дискриминатор вырабатывает сигнал, пропорциональный рассогласованию между направлением на источник излучения (цель) и опорным направлением. Экстралолятвр преобразует сигнал рассогласова- 325 ния, обеспечивая требуемый закон управления синтезатором поворота, совмещающим опорное направление с направлением на цель. Поворот опорной оси может осуществляться поворотом всей антенной системы или ее элементов с помощью электродвигателя, являющегося в этом случае синтезатором поворота и одновременно последним, а иногда и единственным интегратором в схеме зкстраполятора. При электронном управлении (в случае применения ФАР) синтезатор поворота изменяет угол наклона фазовой характеристики антенны относительно раскрыва до совмещения опорной оси с направлением на пеленгуемый объект.
Оценкой этого направления является направляющий косинус угла смещения опорной оси относительно раскрыва антенны и,(г) = и (г) или и (г) = и.(г) в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственйо. Дискриминатор является устройством нелинейным, поэтому для упрощения анализа предполагают его работу при больших отношениях сигнала к шуму и малых рассогласованиях измеряемого и опорного параметров, что позволяет воспользоваться результатами линейной теории. В этом случае дискриминационная характеристика углового дискриминатора может бьггь представлена формулой ~'(и — и,) ~(и-и„) ' (8.20) где ~(и — и,) — пространственный корреляционный интеграл, ~(и — и,) = ) б(о)С '(о)езы'и" ~сЬ' 326 ~'(и — и,) — производная, х'(и — и,) =/2я) об(о)б'(о)езз ы'ч~до; А — коэффициент, учитывающий замену модуля второй производной ~"(и — и,), входящей в выражение дискриминационной характеристики оптимального дискриминатора, на модуль самой функции я(и — и,), используемой в выражении (8.20), описывающем дискриминационную характеристику реально применяемого дискриминатора.
Функция б(о)ехр(/2яии) описывает огибающую входного сигнала, принимаемого с направления и, а функция б~(о)ехр( — /2яои) = = Н,(о) является передаточной функцией согласованного пространственного фильтра, настроенного на направление и„причем сигнал и фильтр представлены функциями координат раскрыва: о = о„= х/А„или о = о = у/А„.
Функция Н(о) =/2яоб~(о)х хехр( — /2яои)/с, образует производную корреляционного интеграла и является передаточной функцией измерительного канала. Опти- мальный угловой дискриминатор можно реализовать лишь на основе ФАР с электронным управлением. Полагая функцию раскрыва 6(и) симметричной, можно записать коэффициент передачи пространственного фильтра для сигнала 1-го элемента решетки с координатой д; = х/Х„или и = у/Х, в виде В; = В, = В(а;) = 6 в опорном канале и В; = — В'; = В/(д,) = 2я/гд;6; в измерительном канале.
Обычно В, и В; являются вещественными амплитудными коэффициентами, пропорциональными 6, и 2я)ги,6; соответственно. Настройка ФАР на направление и, осуществляется изменением наклона линейной по раскрыву фазовой характеристики антенны введением компенсирующего фазового сдвига с помощью перестраиваемых фазоврашателей. Для 1-го элемента ФАР фазовый сдвиг относительно сигнала в центре раскрыва должен быть равен Ч~; = — 2яи,и,. Если расстояние между элементами ФАР постоянно и равно 7,„/2, то и, = 1/2 и фазовый сдвиг щ, =+1Л~р при нечетном числе М элементов ФАР и Ч~, =+(1 — 1/2)Лу при четном числе )т', причем ЛЧ~ = -яи, — фазовый сдвиг между сигналами соседних элементов решетки.
Структурная схема углового дискриминатора (по одной координате) как пространственного фильтра на основе ФАР при Ж = 6 представлена на рис. 8.7. Сигналы, суммируемые с весовыми коэффициентами В, (! = — 3, -2, -1, 1, 2, 3), подаются на вйод опорного (суммарного) канала. На вход измерительного (разностного) канала сигналы подаются с весовыми коэффициентами "В;, причем сигналы с отрицатель- в,' в, в,' Вч Рис. 8.7.
Структурная схема углового дискриминатора на основе ФАР (по одной координате) 327 ными весовыми коэффициентами -В; вводятся через схему вычитания, а множитель / = ехр / — учитывается сдвигом фазы раз- 2) ностного сигнала на я/2. Суммарный сигнал используется для образования с помощью системы АРУ отношения е'(и — и,)/е(и — и,) и в качестве опорного напряжения синхронного детектора (СД) для выявления знака рассогласования.
Оптимальный угловой дискриминатор является амплитуднофазовым, поскольку его характеристика (см. формулу (8.20)) зависит от амплитудных и фазовых соотношений. В реальных системах используются подоптимальные амплитудные (разностный и суммарно-разностный) и фазовые дискриминаторы. Такие дискриминаторы применяются, например, в моноимпульсных СИН, принцип действия которых будет рассмотрен далее. При измерении двух угловых координат а и ~) ФАР и угловой дискриминатор становятся двухмерными. В этом случае в канале каждого элемента ФАР (а, ) предусматриваются два отвода с весовыми коэффициентами В; и В;, соответствующими измерительным каналам азимута и угла места.
Опорный канал является общим. Для управления фазовращателями поворота опорной оси антенны применяется также двухмерный синтезатор поворота. При использовании многоэлементной ФАР синтезатор поворота строится обычно на основе цифрового процессора, который преобразует выходные данные экстраполяторов каналов азимута и и угла места и, в цифровой код, требуемый для управления фазой каждого элемента ФАР.
При этом программа процессора обеспечивает максимальное приближение закона изменения фазы по раскрыву антенны к линейному. Характеристики передачи экстраполяторов азимута и угла места (порядок астатизма, быстродействие) выбираются в соответствии с параметрами движения сопровождаемых целей. Одноканальные следящие измерители направления с коническим сканированием. Одноканальные СИН наиболее просты и получили широкое применение в РЛС с автоматическим сопровождением воздушных и космических объектов, а также в радиоастрономических пеленгаторах. Построение таких измерителей рассмотрим на ставшем классическим примере импульсной РЛС орудийной наводки, в которой впервые было применено автоматическое сопровождение.
Антенна РЛС формирует ДН, отклоненную от оси антенной системы на угол у, не превышающий половины ее ширины ад. При вращении ДНА образуется равносигнальная ось (рис. 8.8, а), совпадающая с осью антенны и задающая опорное направление. При его отклонении от направления на цель амплиту- 328 и р г/ и О2 Дз г/ О4 Д5 0 л/2 л Зл/2 2л ОсГ б Рис. 3.8. Принцип действия одноканального СИН с коническим скани- рованием: а — форма дн/и б — форма принимаемых сигналов в различных точках про- странства да принимаемого сигнала будет изменяться в зависимости от мгновенного положения ДНА приблизительно по синусоидальному закону с угловой частотой, равной угловой скорости вращения (сканирования) диаграммы з)с, (/ (/) = (/лв '() - т (х)с/ — гР)~) (8.21) Глубина модуляции т линейно связана с отклонением (рассогласованием) е оси антенны от направления на цель, а фаза гармонической огибающей импульсов частоты х)с соответствует направлению отклонения цели от равносигнальной линии и поэтому носит название сигнала ошибки (рассогласования) (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
