Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 7
Текст из файла (страница 7)
4. Индикатор азимута и дальности (ИАД) с прямоугольным раатром. Для индикатора с таким видом растра (называемого также индикатором типа В) координаты целей определяют в прямоугольных координатах. На рнс. 1.!4, а изображен растр вместе с отметкой цели и масштабными линиями дальности. Горизонтально расположенные линии развертки дальности охватывают интервал дальности от Ор (начальная задержка) до 1)а + О „, а вертикально расположенная развертка азимута охватывает сектор от 1)а до Ра + Р, „. Обычно имеется возможность регулировать начальную границу обзора ра в пределах Π†3'. При этом антенна может совершать как круговое движение, так и качание в секторе, укладывающемся вдоль шкалы р „.
Масштабные линни расположены вертикально, н отметка цели имеет вертикальную протяженность, охватывая интервал,соответствующий ширине луча антенны. за Временные диаграммы основных напряжений н токов, необходнмых для получения такого изображения, показаны на рнс. 1.14, б, где 1„— ток развертки азимута, протекающий в данном случае через вертикально отклоняющие катушки от момента Ц/Й„до (Ц + р „)/Й„пропорцнонально углу поворота антенны; Й, — угловая'скорость вращения антенны; и,„„— сннхроннзнрующие импульсы; ~'„— ток развертки дальности (протека1ощнй через горизонтально отклоняющие катушки); 脄— импульсы подсвета азимутальной развертки; и„д — импульсы подсвета развертки дальности. Заметим, что сйнхроннзацня разверток дальности н азимута часто отсутствует.
В результате происходит случайное изменение положения начала развертки дальности относительно начала азнмутальной развертки н некоторое дрожание растра вдоль оси азимута. Однако прн большом числе разверток дальности за время () „/Й „(плотный растр с перекрытием линий развертки по дальности) дрожание незаметно для глаза. Для формирования строчной развертки и ИАД необходимо, чтобы ток азнмутальной развертки изменялся в определенном секторе () „ пропорционально углу поворота антенны. В связи с этим возникает задача преобразования угла поворота антенны в ток азнмутальной развертки. При этом из-за весьма малой скорости развертки зависимость между напряжением и током развертки практически линейная.
В качестве датчиков напряжения азимутальной развертки используются электромеханические датчики в виде кругового потенциометра, конденсатора переменной емкости, сельсин-трансформатора. Ь4. НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛА ИМПУЛЬСНОЙ РЛС КРУГОВОГО ОБЗОРА 1. Структура отраженного сигнала на входе преемника Рассмотрим форму отраженного сигнала в РЛС кругового обзора. Как следует из рнс. 1.7, по мере вращения антен. ны амплитуда зондирующих импульсов, облучающих цель, изменяется в соответствии с диаграммой направленности (ДН) пропорционально отрезкам АВ, АС, А0, и т.
д, Диаграмму направленности по напряженности поля обозначим Рс(1)). Так как при равномерном круговом вращении ~=Й,г, (1.4.1) где Ʉ— угловая скорость вращения антенны, то Д11 может рассматриваться как функция времени Рл ((). 37 Таким образом, зондирующий сигнал, облучающий цель, оказывается модулированным и описывается функцией вре- мени з,(4) = Гв (/)з, (/), где з, (/) — радиоимпульсы пере- датчика. Предположим, что цель практически не изменяет форму отраженного сигнала, в частности, не увеличивает длитель- ность отраженных импульсов. Это условие можно рассмат- ривать как первоначальное определение точечной цели.
1(роме того, предположим, что движением цели за время облучении можно пренебречь. Тогда отраженный сигнал характеризуется функцией КГв (1 — 1,)з, (1 — 1,), где К— постоянный коэффициент. Для одноантенной РЛС, у кото- рой ДН при приеме описывается той же функцией Гл (1), что и при передаче, сигнал на входе приемника записывает- ся в виде з, (1) = КГ (1 — Г.) Га (1) " (! — /з) ('4 2) Так как скорость вращения антенны сравнительно неве- лика и смещение луча за время запаздывания обычно го- раздо меньше, чем ширина ДН, то Гк(1) ж Гв(! — 1,).
Функция, характеризующая ДН по мощности, Гр (1) = Я (1). (1.4.3) С учетом скдзанного (1.4.2) можно представить в виде зпр (/) КГ'в (/) зп (à — (э) = КГр (1) Яп (/ — Гэ). ° ('1 4 4) т. е. импульсы на входе приемника оказываются промодули- рованными по амплитуде в соответствии с ДН антенны по мощности. Как известно, ДН антенны с равномерным распределе- нием поля по раскрыву Ил выражается функцией вида з!п х/х: яА ° А Гз (3) = з!п и — з!п ~~ и — з!и р. (1.4.5) х /(' .л Обычно в радиолокации длина волны Х < И„и поэтому в пределах даже нескольких лепестков з!п р т р, так что ДН по мощности имеет вид Гр(!))=з!п' 1,39 — ~! (1,39 — ~1, (1.4.6) оз оз где р — угол, отсчитываемый в одну сторону от максимума, а О,л — ширина ДН по половинной мощности, отсчитываемая в обе стороны от максимума (действительно, при (1 = й,л/2 имеем Гр (р) = 0,5).
38 Сигнал на входе приемника з„р (1) имеет вид последовательности радиоимпульсов (рис. 1.15), следующих через интервал времени Т„, огибающая которых гр (1) построена с помощью выражений (1.4.1), (1.4.3) и (1.4.5). Если принять максимальную амплитуду в пределах главного лепестка за единицу, то в боковых лепестках она равна 0,0470; 0,0164; 0,0083 (т. е. — 13; — 18; — 21 дБ). В ряде случаев действи- Рнс. П16. Сигиаа на входе приемника РЛС кругового обзора ем боковых лепестков можно пренебречь. В пределах же главного лепестка ДН по мощности хорошо аппроксими- руется функцией гр((1) = ехр — 0,694 — ж ехр — 0,7 (1.4.7) г р ((1) = соз и 2р 4 воз где (1 и 8,л — те же, что и в формуле (1.4.6).
Описанная последовательность импульсов именуется пачкой (иногда пакетом). В некоторых случаях удобно в качестве аппроксимации использовать пачку 'с прямоугольной огибающей. Общая длительность пачки характеризует время облучения цели Т,о„. В случае огибающей вида (1.4.7) отсчет длительности пачки часто производится по точкам на уровне половинной мощности (1.4.8) 2. Энергетические соотношения при импульсном методе. Для непрерывных колебаний мощность определяется усреднением по периоду. Такой же подход возможен для радио- импульсов с произвольной огибающей У (г) (рис.
1.16, а). Действующее (эффективное) значение напряжения для каждого периода колебания равно У (1)/)х 2, а значение сред- 39 Р (() — (У (()(~/ 2 1а = Уа (()(2. (1.4.10) Максимальное значение атой величины называется импульсной или пиковой мощностью и равно Р„= У'/2, где У„ — максимальная амплитуда огибающей. В некоторых Рнс. К(6. Времен.
нйе днаграммы напряженна радяонмпульсов (а) н монгвостн (б) случаях под пиковой мощностью понимается мгновенная мощность У' = 2Р„в момент достижения максимального амплитудного значения. Иногда же вводят понятие аффективной мощности импульса, которая является мощностью, усредненной за длительность импульса, т.
е. для импульса конечной длины с((я Рн ер с $ Р (() г((~ (1.4.11) сия где т, — длительность импульса на нулевом уровне. Из-за трудностей, связанных с определением импульсной мощности, иногда удобней в качестве параметра использо- ЯО ней за период колебания мощности (на нагрузке с сопро- тивлением 10м): вать энергию импульса.. те/2 Еи = ~ Р(/)'(Г=~ исртр (! 4 12) ' — ъе/2 Так, энергия прямоугольного импульса длительностью т„= =т, равна Е„=Р„т„= ((/„/)/ 2 ) т,. (1.4.13) Еи Рр ер то Рита~ откуда согласно (1.4.11) 2~/2 т,/2 т, = — ( Р (/) /(/= — ~ (/2 (/) 2(/. (1.4.14) -Р. — н/2 -ч/2 Сравнивая огибарэщне импульсов У (г) прямоугольной, синусондальной (один полупериод) и треугольной формы, имекяцих одинаковые длительности на нулевом уровне т, и пиковые значения, легко получить соответственно т,/тр = 1; 1/2; 1/3.
(1.4.13) В общем случае интеграл в (1.4.14) берется в бесконечных пределах. Соответственно для импульса напряжения гауссовской формы ехр [ — 0,7 (22)2/т22,21, где тра — длительность по точкам половинного напряжения; т, = ОЭ = [" ехр [ — 1,4 (2/)'/тр,з!Ш = 0,75т,л. Важным параметром радиолокационного передатчика (как и всякого радиоканала) является средняя мощность. Для усреднения мощности периодической последовательности импульсов достаточно равномерно распределить энергию одного импульса в интервале Т,.
При этом тп ти ч где т„— длительность прямоугольного импульса, величина // = Т /т„= 1/Р г„называется скважностью импульсов, 42 Для распространения этой простой формулы на импульсы произвольной формы вводят эквивалентную энергетическую длительность импульса т„т.е. длительность некоторого прямоугольного импульса с той же пиковой мощностью и той же энергией, что и данный импульс (рис.
1.16,б). Таким образом, а величина э = т„(Т, = Р,т, —, коэффициентом заполнения импульсов. Для прямоугольных импульсов Р,р — — Р~п = Р„э. Скважность радиолокационных импульсов имеет на практике порядок сотен или тысяч. Например, при т„= 1 мкс и Р„= 1Оа с ', имеем о = 1Оэ, т. е. средняя мощность в 1Оа раз меньше импульсной. Средняя мощность передатчика РЛС характеризует, с одной стороны, достижимую дальность действия, а с другой — определяет потребляемую от источников питания мощность и, кроме того, габариты и вес аппаратуры. Повышение средней мощности связано с увеличением как длительности импульсов, так и их частоты повторения.
Часто при изменении режима РЛС, связанного с использованием большей частоты повторения, одновременно производится переход на меньшую длительность импульса, так чтобы скважность, а следовательно, и средняя мощность не изменялись. КЭ. РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РЛС 1. Общие сведения. Разрешающая способность — важнейшая характеристика РЛС, определяющая воэможность раздельного наблюдения целей, имеющих малое отличие в дальности, угловых координатах, скорости. Она имеет особое значение для современной радиолокации нз-за обилия близко расположенных целей, мало отличающихся по скорости. Типичным примером является обстановка в районе крупного аэропорта.
Задача разделения радиолокационных сигналов отдельных целей, как и их обнаружение, является, строго говоря, статистической, и ее необходимо решать с учетом мешающего действия помех. Действительно, только при наложении флуктуацяонных помех на полезные сигналы возникает физически неустранимый -предел для обнаружения и разделения сигналов, а также точности измерения их параметров. При этом следует выбирать одно из четырех решений: наблюдается помеха (шум), две цели, одна или другая цели. Следует, однако, отметить, что на практике задача разрешения часто возникает не на предельной дальности, когда сигнал находится на пороге его обнаружения, а при достаточно большом отношении сигнал-шум.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
