Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В рассмотренной РЛС используется приемник с нулевой промежуточной частотой, но здесь, как и в случае доплеровской РЛС, можно использовать супергетеродинный приемник. Чувствительность приемника в данном случае, как и в других РЛС с непрерывным. излучением радиоволн, ограничена шумами передатчика. Для уменьшения их влияния следует увеличивать развязку (переходное затухание) между антеннами. Применение компенсации прямого сигнала дает развязку 10 ...60 дБ, 3. Спектр преобразованного сигнала. Рассмотрим структуру спектра преобразованного сигнала (рис. 2.34, д). Предположим, что измерение (наблюдение) производится в течение интервала времени Т„ )~ Т„.
При этом можно считать, что сигнал состоит из отдельных импульсов, следующих с периодом Т„. Спектр такой последовательности импульсов является дискретным, интервал между отдельными спектральными линиями равен частоте повторения Р„= 1(Т„. Амплитуды спектральных составляющих вписываются в огибающую сплошного спектра одиночного импульса.
Спектр одиночного импульса концентрируется вблизи частоты г"»». Что же касается влияния зон обращения, то, даже не вдаваясь в детальный анализ, ясно, что оно приводит к расширению огибающей спектра. Так, из рис. 2.34, д видно, что в середине интервала Т„имеется скачок фазы (зона обращения). Это позволяет рассматривать импульс в пределах интервала Т„состоящим из двух импульсов длительностью Т„~2. Огибающая спектра каждого такого импульса расширяется вдвое, так что главный пз лепесток будет занимать полосу частот от Рав — 2Р„до Евв + 2Рм (рис.
2.35). При этом наряду с основной спектральной линией Еее появляется ряд боковых. Таким образом, спектр преобразованного сигнала состоит из дискретных лнш1й, концеитрирующихся вокруг частоты Еое. Если выполняется неравенство Еоа Ф 11Ем, то спектральная линия Еао в спектре вообще отсутствует, хотя максимум огибающей спектра остается в точке Евз. Уменьшение частоты модуляции Е увеличивает концентрацию линий спектра преобразованного сигнала вблизи частоты Ее„пропорциональной дальности, что обеспечивает более точное измерение дальности. Рис.
2.ЗЗ. Спектр идеализироваииаго преобразоги три гпли гв"лги Ь зги и ванного сигиала Измерение частоты биений Ео„а следовательно, дальности производится по положению спектральной линии, имеющей максимальную амплитуду (которая в общем случае может не совпадать с частотой Газ). Вместе с тем всякое изменение расстояния Л0 можно зафиксировать лишь по изменению амплитуды спектральной линии, отстоящей от предыдущей на величину Е„„, т. е. минимально фиксируемое изменение Еев равно ЛЕаа = Ем.
Отсюда вытекает, что в данном случае дискретного спектра имеет место методическая ошибка измерения дальности, равная согласно (2,8.3). 4гГЛг дм 4ЬЛг Рм 4Ь)м Например, при девиации частоты Л1м = 50 МГц методическая ошибка Л1л = 3 ° 10з!4 ° 50 ° 10' = 1,5 м. Чтобы уменьшить методическую ошибку, надо увеличить девиацию частоты, что обычно связано с техническими трудностями. Девиация частоты при больших индексах модуляции (отношение Л~~!2Е'и) близка к ширине спектра ЧМ колебаний (па определенном уровне, например, 0,01 при синусоидальной модуляции).
Таким образом, уменьшение методическон ошибки, как и следует ожидать, требует расширения спектра зондирующего сигнала. Заметим, что потенциальная точность сзстотного дальномера, как и импульсного, определяется шириной полосы частот зондирующего сип1ала. 116 Скааанное относится и к минимальной дальности Дело в том, что мчнималычая частота биений Ро,,„ограничена периодом модуляции Рко т.
е. Рг, „„„= Рм. Отсюда согласно (2 8 3) Рт~а = сРаота 1а/4А/мРм = с/4А/м, Что касается максимальной дальности, то, исходя из соображений однозначности измерения дальности, надо потребовать, чтобы Раа~Жм. так что 0ма„— — сРоота,/4Л/мРм = = с/4Р„(практически для уменьшения влияния зон обращения ее выбирают гораздо меньше). 4/г/,4/г/ В заключение отметим,что, ч г/г/ при уменьшении времени измерения Т„, когда в пределе Т„ = Тко определение даль! гй/// ности происходит в пределах р й а) гг„ одного импульса, имеющего г/г/(г/г/( сплошной спектр (огибающая л/м на рис.
2.35). В этом случае дискретность измерения от- р сутствует, хотя точность отсчета положения максимума б/ спектра снижается. 4. Особенности несимметричного пилс образного закона модуляции. Рассмотрим некоторые особенности несимметричного закона модуляции рис. 2.32, б. Примем длительность обратного хода равной нулю. На рис. 2.36 показаны изменения частоты передатчика / (1), отраженного сигнала /, (/) н частоты !Ра (/)( = 1/и (1) — /, (/)(. Функция Ро (/) проведена на соответствующих участках пунктиром.
Преобразованный сигнал состоит из двух групп радио- импульсов. Первые имеют длительность Тм — /, ж Т„и несущую частоту Ро„вторые характнризуются несущей частотой, близкой к Ь/м, и длительностью йм Отсюда следует, что преобразованный сигнал характеризуется двумя видами спектральных функций. Одна имеет максимум огибающей на частоте Ра„а вторая — на частоте, близкой к Л/м. Последняя более растянута (ширина ее примерно 2//,) и имеет гораздо меньшие амплитуды спектральных линий. Влияние этого спектра можно практически исключить. Сравнение рис.
2 36, а, б и 2 34, а, б показывает, что для заданного периода модуляции Т„ в несимметричном случае зоны обращения расположены в два раза реже, т. е. ыт Рнс. 2.38. Частота биений прн несимметричном пилообразном законе модуляцнн длительность отдельных повторяющихся гармонических импульсов (рис. 2.34, б) в два раза больше. Поэтому огибающая спектра оказывается в два раза уже, что облегчает точное измерение дальности. Вместе с тем интервал дискретности спектральных линий Р„в данном случае остается без изменении.
Сказанное является достоинством несимметричной модуляции. Следует, однако, отметить, что при наличии движении цели к частоте биений, определяемой дальностью, добавля- а) и а! гл б) Ъ 0 Рис. 2,37. Частота биений при движении цели ется доплеровский сдвиг частот. Разделить эти две составляющие при несимметричном законе модуляции невозможно, что является его недостатком. Б. Влияние движения цели на преобразованный сигнал.
Симметричный пилообразный закон модуляции обеспечивает возможность разделения частот биений, определяемых дальностью, и доплеровского сдвига частоты, возникающего из-за движения цели. Так как частота передатчика меняется, то доплеровский сдвиг отраженного сигнала также меняется от частоты Ри ж1п= 2ор(пт1п(с до Рд тпах= 2пр(тех(с. Но так как Ци = — ( н, сс ((,„+ ~ гп)(2, то можно пренебречь изменением доплеровской частоты за период модуляции и считать Рд ~п — Р д = Рд. На рис.
2,37, с, б показаны функции (п(1). (е ((), (Рео (1)(, когда скорость цели не очень велика и Рд ( Ре,. Рассмотрен случай сближения с целью, когда доплеровский сдвйг дхабавляется к функции (, (1) и она смещается вверх на величину Рд. Поэтому частота биений в пределах восходящей ветви равна Ре, —— Рб, — Рд, а в пределах нисходящей ветви Рп, = Рб, + Рд. Таким образом, среднее значение частоты биений Рб,р — — (Ре, + Ре,)(2 =- Ре, пропорционально дальности дл, а уклонение от среднего значения 118 (Рбз — Рбг)!2 = Рд пропорционально радиальной скорости цели пр.
Если в приемном устройстве разделить переменную и постоянную составляющие функция 1Рб (г)), то можно раздельно измерить дальность н радиальную скорость цели. Для этого надо произвести соответствующее переклгочение в каждом полупериоде модуляции. При большой скорости цели, когда Рд) Рб,, кривая у, (г) лежит выше 7„(г) и ее пересекает (рис. 2.37, э). В этом случае частота преобраздванного сигнала меняется через каждые полпериода, но зоны ) обращения со скачком фазы на 180 отсутствуют (рис. й 2.37, г).
Здесь Рб,=- Є— Реш б/ Рбз = Рд+ Ро,. Соответственно г 3 Рбср = (Ргн + Рбз)/2 = б) - — — Рл ор, (Рбз — Рбз)/2— т .7 4 =Рбо О, г) Таким образом, при раз Рис. 2.38. метол счета числа делении постоянной и пепе- а — прообраз»аз»»ыв сигиал, б— МЕННОй соетандяЮщнХ ЧаетО тот жо с»тизл после огрзиззясии» и ты биения сохраняется воз- разаааипыи с»мыл при измсасиии можность измерения дально РЗССтОЯ»а» Иа сот»орта ДЛИИЫ стн и скорости, но они как бы меняются местами. Смена показаний 0 и и н наобо- Р рот имеет место при некоторой критической скорости, когда Рд — — Роо.
6. Понятие об измерении дальности методом счета числа импульсов. РЛС с частотной модуляцией обычно применяются в качестве бортового радиовысотомера. При этом имеется лишь одна цель — земная поверхность, которую в первом приблинсении для гладкой поверхности можно считать точечной (случай зеркального отражения). Применение спектрального анализа при наличии одной цели не целесообразно. Здесь нашел широкое применение весьма просто реализуемый метод измерення частоты биений путем счета числа импульсов преобразованного сигнала.
При этом преобразованный сигнал (рис. 2.38, а) подвергается ограничениго и дифференцированию (рис. 2.38, б), после чего положительные или отрицательные импульсы запускают формирователь, вырабатывающий стандартные импульсы (определенной амплитуды, длительности и формы). Последние заряжают накопятсльный конденсатор счетчика. При симметрнчвом пилообразном законе модуляции число импульсов за период модуляции равно пт = Рбо Тм = 4М»т Гэ(С.
(2.8,5) 119 Число импульсов в секунду, т. е. средняя частота повторения вмпульсов, фиксируемая счетчиком, и, = пт/Т„= 4Л/нг„0/с. В данном случае независимо от времени измерения (Т„ = Т„ нлн Тн )) Тм) имеет место методическая ошнбка дискретности отсчета. Действительно, для изменения показаний требуется, чтобы за период мсдуляцнн число импульсов лг изменилось по крайней мере на один.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
