Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Однако неравенство коэффициентов усиления каналов и их нестабильность приводят к погрешностям в определении равносигнального направления, на что указывает зависимость сигнала рассогласования от начального напряжения на выходе усилителей. При автоматическом сопровождении совмещение равносигнальной оси с направлением на объект обычно производится поворотом антенны с помощью следящей системы. Для управления положением равносигнальной оси в небольших пределах можно использовать также изменение коэффициента усиления одного из каналов, которое обратно пропорционально величине сигнала рассогласования на выходе вычитающего устройства. Суммарно-разностный моноимпульсный измеритель является наиболее совершенным, так как теоретически позволяет исключить влияние изменений амплитуды и фазы принимаемых сигналов на стабильность равносигнального направления и пеленгационной характеристики и тем самым обеспечить наибольшую точность определения направления.
При суммарно-разностной обработке обычно сравниваются амплитуды сигналов, а для исключения влияния неравенства и нестабильности коэффициентов усиления каналов сравнение амплитуд производится до приемных каналов с помощью высокочастотных мостовых схем. Эти схемы выполняются на волноводах или коаксиальных линиях в зависи- мости от рабочего диапазона системы и называются гибридным кольцом или волноводным Т-образным мостом.
Принцип действия суммарно-разностного измерителя поясняет структурная схема, представленная на рис. 8.12. Излучатели антенн А! и А2, симметрично смещенные относительно фокуса зеркала, как и в амплитудном варианте измерителя, подсоединены к точкам а, и а, суммарно-разностного моста. Расстояния а,с и азс одинаковы, поэтому при излучении импульса энергия высокочастотных колебаний от передатчика распределится поровну между излучателями антенн А! и А2 и они работают синфазно, формируя суммарную ДНА 6,(а), представленную на рис.
8.13, а в полярной и прямоугольнои системах координат. В режиме приема сигналы, принятые излучателями антены А! и А2 (см. рис. 8.12), приходят в точку с моста с сохранением относительного фазового сдвига и суммируются. При этом зависимость суммарного напряжения и, от угла рассогласования а аналогична суммарной ДНА при излучении. В точке р моста, отстоящей от отвода а, на Х„/2 дальше, чем от отвода аъ образуется разностное напряжение и„так как сигналы приходят сюда со сдвигом на 180 . Суммарный и разностный сигналы поступают на входы суммарного и разностного приемных каналов.
Зависимость и,(а) отображает разностную диаграмму 6,(а), представленную на рис. 8.13, б в полярной и прямоугольнои системах координат. Если объект отклонен от равносигнального направления в сторону А1, фаза разностного сигнала противоположна фазе суммарного, а при отклонении в сторону А2 фазы сигналов и,, и и„совпадают. При расположении объекта на равно- сигнальной оси и„= О.
Таким образом, разностная диаграмма аналогична дискримйнационной характеристике и показывает величину и знак рассогласования. Для выявления величины и знака рассогласования в разностном канале применяется фазовый детектор, в котором в качестве опорного используется сигнал на выходе УПЧ суммарного канала. После амплитудного детектирования суммарный сигнал используется также лля обнаружения объекта и измерения его дальности.
Для исключения влияния изменения амплитуды сигнала на крутизну пеленгационной характеристики системы применяется быстродействующая АРУ, которая действует по суммарному сигналу и изменяет усиление каналов обратно пропорционально входному напряжению суммарного канала. При этом напряжение на выходе суммарного канала остается постоянным, а выходное напряжение разностного канала изменяется обратно пропорционально напряжению на выходе суммарного канала и,.
Поскольку выходное напряжение ФД пропорционально среднему значению произведения и,,„„и„,, напряжений на выходах суммарного и разностного каналов, при эффективной работе БАРУ напряжение 336 "о йЙ ой ай х ж о О о о й й с Т. о о й й й х о Д 6 Р о и О'.
6~ (а) ~ 6т(а) ) 6 (а) ' * 62(а) О а 6 (а) 6р(а) Рис. 8.13. Образование суммарной (а) и разиостиой (б) ДНА суммарно- разиостного измерителя рассогласования на выходе ФД оказывается пропорциональным отношению разностного и суммарного напряжений на входе каналов и, С(Т, а) С(Т» а) ифл — —— ир С(ув — а) р С(ув — а) (8.24) 338 Таким образом, пеленгационная характеристика суммарно-разностного измерителя определяется отношением разности сигналов к их сумме, вследствие чего неидентичность амплитудных характеристик влияет только на крутизну характеристики, но не на положение равносигнальной оси, Этим существенно уменьшается влияние флуктуаций амплитуды сигналов.
Фазовые нестабильности также мало влияют на точность, поскольку в системе используется сравнение амплитуды сигналов. Большая стабильность равносигнального направления и связанная с этим высокая точность являются существенным достоинством суммарно-разностного метода, обеспечившим его широкое применение в моноимпульсных СИН.
В случае двухмерного слежения по азимуту и углу места измеряются рассогласования по а и б. Антенна имеет четыре рупорных излучателя А1 и А2, АЗ и А4, симметрично смещенных относительно фокуса зеркала, обеспечивающего формирование двух пар смещенных ДНА (рис. 8.14).
Измеритель имеет четыре суммарно-разностных моста: для образования разностных сигналов по а и )) и для формирования общего суммарного сигнала, Разностный выход четвертою моста замкнут на поглощающую нагрузку Н. Приемное устройство содержит три приемных канала: суммарный и два разностных. Выделенные на выходе фазовых детекторов напряжения рассогласования по а и )) с помощью следящих систем управляют положением равносигнальной оси„непрерывно совмещая ее с направлением на сопровождаемый объект. При применении в высокочастотном тракте моноимпульсной РЛС волноводов в качестве фазирующих мостов используются гибридные волноводные соединители. В заключение заметим, что моноимпульсная система может быть использована также для поиска цели и для одновременного измерения координат нескольких целей.
Итак, основным назначением СИН является точное и непрерывное измерение угловых координат объекта, поэтому остановимся подробнее на способах уменьшения влияния причин, вызывающих ее снижение. Основными факторами, ограничивающими точность СИН, являются: ° мерцание, или угловой шум цели; ° шумы приемника; ~ активные и пассивные помехи; ~ флуктуации амплитуды отраженных сигналов; отражения от подстилающей поверхности при сопровождении низколетящих целей; ° электрические и механические нестабильности аппаратуры С ИН. Угловой шум возникает при наличии нескольких центров отражения («блестящих точек») в пределах разрешаемого объема РЛС (см. подразд.
2.2). При взаимном движении объекта и РЛС опорное направление может перемещаться с одного центра на другой, при этом возникают его случайные отклонения, называемые угловым шумом или мерцанием. Величина этих отклонений возрастает с увеличением размеров сопровождаемой цели и уменьшением дальности до нее. Снизить погрешность СИН, вызванную угловым шумом, можно применением ряда мер. Наиболее действенным является повышение разрешающей способности РЛС, т.е.
сокращение разрешаемого объема, что уменьшает вероятность появления нескольких центров отражения в пределах этого объема, а при их наличии амплитуда углового шума уменьшается с повышением углового разрешения. Снижается погрешность из-за углового шума также и при уменьшении полосы пропускания следящей системы.
Однако при этом уменьшается ее быстродействие, что недопустимо при сопровождении быстро маневрирующих целей. То же можно сказать о постоянной времени АРУ, увеличение которой ведет к снижению влияния углового шума, но ухудшает сглаживание флуктуаций амплитуды сигналов. Таким образом, при выборе параметров СИН приходится учитывать много взаимодействующих факторов. Шумовые помехи и прежде всего собственный шум приемника ограничивают точность СИН. Теоретически среднеквадратическую погрешность измерения углового направления можно оценить по формуле (8.25) 340 о,= /га А Й„Ъ/..д У„/2~,, где /с = 1 для моноимпульсного СИН; /с = 1,4 для СИН с коническим сканированием; ад — ширина ДНА в точках половинной мощности; /ся — крутизна ДНА в точке опорного направления (точке пересечения диаграмм на равносигнальном направлении); д/„— полоса пропускания приемника; т„— длительность импульса РЛС; д — отношение сигнал/шум; Г, — частота повторения импульсов; ц/"„— полоса пропускания следящей системы.
Отношение Е,/2Л/;, определяет число интегрируемых импульсов в системе. Произведение А/;,т„для простых сигналов принимается обычно равным 1, а /с„= 1,5 — для четырехрупорного облучателя моноимпульсного СИН, а также СИН с коническим сканированием прн пересечении ДНА на уровне 0,8 от максимума. При этом для СИН с коническим сканированием д соответственно меньше на 2 дБ, чем для моноимпульсного СИН, в котором при излучении максимум суммарной ДН совмещен с направлением на цель. Флуктуации амплитуды сигнала, как уже отмечалось, оказывают сильное влияние на точность СИН с коническим сканированием. Для уменьшения погрешности следует частоту сканирования ДНА выбирать за пределами ширины спектра флуктуаций амплитуды (=1О Гц). Типичная частота сканирования Р,„= 30 Гц. Влияние флуктуаций амплитуды уменьшается фильтром, настроенным на Е,„, и рациональным выбором постоянной времени АРУ.
Интересно рассмотреть зависимость угловой погрешности СИ Н от изменяющейся дальности сопровождаемой цели при воздействии рассмотренных факторов, На рис. 8.15 представлены такие зависимости для СИН с коническим сканированием (кривая КС) и для моноимпульсного СИН (кривая МИ), обусловленные угловым шумом (прямая УШ), шумом приемника (прямая ШП). Прямая ФА характеризует погрешность, связанную с флуктуациями ол 6 $ ОО1 Ы о Б в Относительная дальность Рис. 8.15. Зависимость угловой погрешности различных СИ Н от дальности цели 34! амплитуд и ограничивающую точность СИН с коническим сканированием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
