Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации (1992) (1151790), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Временную селекцию сигналов обеспечивают строгим разграничением излучения каждой радиостанции по времени. Частотный метод. Прн этом методе дальнометрни излучается непрерывное частотно-модулированное колебание; время запаздывания определяется путем измерения частоты биений между излучаемым и принимаемым сигналами.
Передатчик, состоящий из частотного модулятора ЧМ и генератора высокой частоты ГВЧ (рис. 3.5,а), генерирует колебания, частота которых меняется по периодическому закону в пилообразному или гармоническому. При симметричном пилообразном законе модуляции (рис. 3.5,б) частота излучаемых колебаний /,(/) =/о+%(/Т, 0 =.(е=Т„/2, где /е — начальное значение частоты; /з — девиация частоты; Т„= =1/г" — период модуляции. Частота принимаемого сигнала /з(г) изменяется по такому же закону (при неподвижном объекте), при этом /т (() =/о+2/з(( — т)/Т. из-за задержки сигнала на время т=2/т/с. На выходе смесителя См образуются биения разностной частоты /е=/1(() — /з(/) =%Р„/с/с, которые после усилителя низкой частоты УНЧ поступают на частотный анализатор ЧА.
В результате Р = с/о/4/а йм. (3.16) Частотный анализатор может быть последовательным (одноканальным) либо параллельным (многоканальным). Последовательный анализатор — перестраиваемый по частоте узкополосный фильтр. При таком построении анализатора приходится тратить время на поиск сигнала по частоте, что приводит к энергетическим потерям. Этого недостатка нет в параллельном частотном 13! анализаторе, состоящем из набора узкополосных фильтров, перекрывающих диапазон возможных частот биений.
В этом случае можно одновременно измерять дальность до многих целей. Недостатком параллельного спектроанализатора по сравнению с последовательным является увеличение объема аппаратуры. Как следует из (16), относительная погрешность измерения дальности Л™ Л/6//6+ Л/д1/д+ Л гм Ем+ Л с/с, где Л/д//д — относительная погрешность измерения частоты биений; Л/а/дд, ЛЕм/1-м, Лс/с — относительные нестабильности девиации частоты, частоты модуляции и скорости распространения волн соответственно.
В рассматриваемом дальномере появляется также дополнительная методическая погрешность, обусловленная спецификой используемого метода. Из-за периодичности модуляции сигнала спектр биений близок к дискретному, причем спектральные линии расположены в точках /=йг"„й=1, 2, .... Частотный анализатор определяет частоту биений по положению спектральной линии с наибольшей амплитудой. При этом минимальное изменение частоты биений, которое можно зафиксировать, Л/а=Е„. Следовательно, согласно (16) фиксируемое минимальное изменение дальности Лй=пЛ/д/4/дГ,=с/4/д. Эта величина и дает методическую погрешность частотной дальнометрии. Она же определяет наименьшие измеряемое и разрешаемое расстояния.
Для уменьшения Л/с необходимо увеличивать девиацию частоты /д, т. е. расширять спектр зондирующего сигнала. Основные достоинства частотной дальнометрни: малая пиковая мощность зондирующего сигнала, возможность разрешения объектов по дальности. Недостатки: трудности обеспечения эффективной развязки передающего и приемного каналов, высокие требования к линейности изменения частоты. 3.2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ Измерение угловых координат основано на определении угла прихода радиоволн, излученных или отраженных объектом. Для этого используют радиопеленгаторы.
Важной характеристикой радиопеленгатора является его пеленгационная характеристика п(а) — зависимость нормированного выходного напряжения приемника от направления прихода радиоволн. В зависимости от того, какой параметр радиосигнала оказывает основное влияние на формирование пеленгацнонной характеристики, методы углометрни (пеленгации) подразделяют на амплитудные, фазовые, час- 132 в) аа ск и) Ф Рис.
3,6. Диаграммы, иллюстрирующие пеленгааа ' иию методом максимума (а), минимума (б) и сравнения (и) тотные и комбинированные (амплитудно-фазовые). Основными из этих методов, нашедшими распространение на практике, являются первые два; их мы и рассмотрим. Амплитудные методы. Амплитудные методы пеленгации основаны на использовании направленных свойств антенн. Если используются направленные свойства только приемной антенны, ДН которой равна у„г(а), то пеленгационная характеристика радиопеленгатора и(о) =ну„р(а), где к — коэффициент пропорциональности. При использовании направленных свойств как приемной, так и передающей антенны и(а) =н'),р(а))' п(о), где (аеп(а) ДН передающей антенны. Если на передачу и прием работает одна антенна, то (аер(а) =).р(а) =)(а), при этом и(а) =и')'(а).
Среди амплитудных методов пеленгации различают методы максимума, минимума и сравнения. Пеленгация методолл максимума (рис. З.б,а) осуществляется путем совмещения направления максимума пеленгационной характеристики а с направлением на пеленгуемый объект ае в результате плавного вращения ДН антенны; пеленг отсчитывается в тот момент, когда напряжение на выходе приемника становится максимальным. Достоинства метода максимума: простота технической реализации, получение наибольшего отношения сигнал-шум в момент отсчета пеленга.
Недостатки метода: низкая пеленгациоииая чувствительность и, как следствие, низкая точность пеленгации. Пеленеационная чувствительность — это способность радиопеленгатора изменять напряжение на выходе приемника при изменении положения ДН антенны относительно направления на объект. Чем больше изменение напряжения при заданном изменении угла, тем выше пеленгационная чувствительность. Колнче- 133 ственной мерой пеленгационной чувствительности является крутизна пеленгационной характеристики К = (2(и(а)(с(а( =,. (3.
17) Если Ли — минимальное изменение выходного напряжения приемника, которое может зафиксировать измеритель, то согласно (17) абсолютная погрешность измерения угловой координаты ЛажЛи1К,. Таким образом, чем больше крутизна пеленгационной характеристики, тем выше пеленгациоиная чувствительность и тем меньше погрешность измерения угла. Так как максимум ДН антенны обычно «тупой», то пеленгационная чувствительность при пеленгации методом максимума мала и, следовательно, погрешность измерения высока.
Пеленгация методом минимума (рис. З.б,б) осуществляется путем плавного вращения ДН с резким провалом. Угол отсчитывается в тот момент, когда направление минимума пеленгационной характеристики а совпадает с направлением на объект ао, при этом напряжение на выходе приемника минимально. Крутизна пеленгационной характеристики в этом случае выше, чем при методе максимума, поэтому выше и точность пеленгации.
Однако амплитуда принимаемого сигнала вблизи направления на объект мала, что затрудняет дальнометрию и, следовательно, использование метода минимума в активной радиолокации. Этот метод применяется главным образом в радионавигации при пеленгации источников мощного собственного излучения. При пеленгации методом сравнения (рис. 3.6,в) угол определяется по соотношению амплитуд двух принимаемых сигналов, соответствующих двум пересекающимся диаграммам направленности 1!(а) и )2(а). Приемник в этом случае двухканальный, причем напряжения на выходе каналов пропорциональны значениям 1!(ао) и )2(ао): 51 =- К!12 (ао) 22 !22 !2 (ао) Сравнивая эти сигналы, например путем деления, находим в!~22 к! !1(!22) к2!2(ао)' (3.18) Измерив отношение з и решив уравнение (18) относительно ао, найдем искомый угол.
Достоинством метода сравнения является возможность быстрого определения направления на объект (в течение одного импульса) в пределах сравнительно широкого сектора при неподвижных антеннах. Однако точность измерения может иногда оказаться низкой в зависимости от вида и взаимного положения ДН антенн н угла прихода радиоволн. В том случае, когда отношение сигналов з!/з2 стремятся сделать равным единице, приходим к равносигнальному методу пе- 134 ленгации. При этом методе ДН антенной системы поворачивается до тех пор, пока объект не окажется на равносигнальном направлении РСН (см.
правый рис. Зб,в), когда з=згйт=1. Достоинство равносигнального метода — сравнительно высокая точность пеленгации, так как при измерении используется та часть ДН, которая обладает большой крутизной. Данный метод применяется при автоматическом слежении по угловым координатам за движущимся объектом. В этом случае удобнее формировать не отношение сигналов (18), а их разность л=л,— з,.
Система управления поворачивает антенну (или ДН при неподвижной антенне) в ту или иную сторону (в зависимости от знака величины л), стремясь свести рассогласование з к нулю. При этом равносигнальное направление будет отслеживать изменение направления на объект. Методы сравнения, в частности равносигнальный, используют в многоканальных (моноимпульсных) радиопеленгаторах и в одноканальных. В первом случае благодаря многоканальности приемной системы сравнение сигналов происходит в один и тот же момент времени. Во втором случае нужно периодически менять положение ДН антенны в пространстве, при этом сравниваются между собой сигналы, принятые в разные моменты времени при различных положениях ДН. Одноканальные радиопеленгаторы проще многоканальных, однако менее помехозащнщены и обеспечивают меньшую точность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
