Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Можно считать, что т„ ы ж пТ„, где а — число периодов ВЧ колебаний, зависящее'от ряда факторов н составляющее обычно несколько десятков нли сотен. Например, прн а = 300 ти т!п (1.5.7) где длительность' импульсов выражена в микросекундах, а длина волны — в метрах, т. е. укороченне импульсов должно сопровождаться уменьшением длины волны(отсюда, в частности, следует необходимость непользования сантиметрового диапазона в бортовых РЛС и миллиметрового в РЛС обзора летного поля). Ориентировочно минимальную длительность импульсов можно оценить по величине, обратзщй ширине частотной харзктернстнкн устройства, связанного с модулнрующнм электродом, Примером является модуляция по управляющему электроду отражательного клнстрона (рабочая зона генерации клистрона) нлн модуляция по фокуснрующему электроду ЛБВ. В магнетронах минимальная длительность генерируемых импульсов ограничена конечной величиной времени установления колебаний типа и.
Приближенно она оценивается формулой (1.5.7). Для генерирования наносекундных раднонмпульсов достаточной мощности целесообразно использовать пьедестальные модулнрующие импульсы, у которых основание (пьедестальная часть) имеет сравнительно низкую крутизну фронта с амплитудой, составляющей 0,6...0,8 амплитуды всего импульса. В пределах пьедестальной части происходит установление режима порога генерации, прн которой генерируется лишь 5...10% его номинальной мощности, соответствующей рабочей (наносекундной) части импульса. ав Если допустить энергетические потери (т.
е. неоптимальную обработку сигнала), то имеется принципиальная возможность превысить потенциальную разрешающую способность (1.5.3). Для этого.достаточно, например, сделать радноимпульсы короче путем ВЧ дифференцирования. Длительность импульса, близкую к минимальной (однн период. колебаний), можно получить непосредственным («ударным») возбуждением антенны видеонмпульсом с длительностью, равной примерно полуперноду возбуждаемых колебаний (или скачком напряжения с соответствующей длительностью фронта). Такие сигналы могут найти применение при подповерхностном радиолокационном зондировании, а также при решении ряда других задач радиолокации малой дальности (например, для регулирования движения самолетов на полосах руления аэропортов).
4. Разрешающая способность РЛС по углу. Разрешающая способность по угловой координате (направлению)— это минимальная разность углов (по азимуту или углу места) между направлениями на две равноудаленные относительно РЛС цели, при которой еще возможно раздельное наблюдение сигналов от этих целей. Понятие разрешающей способности выясним на примере РЛС кругового обзора. Две равноудаленные цели с близкими азимутами при вращении антенны (рис.
1.21, а) создают на входе приемника (см. п. 1) две перекрывающиеся пачки импульсов (рис. 1.21, б). Совпадающие импульсы этих пачек образуются вследствие облучения целей одними и теми же зондирующими импульсами. Предположим, как и в предыдущем случае, что происходит случайное изменение расстояния до целей не меньше чем на М4. Тогда задача разделения цели сводится к уже рассмотренной для двух сигналов со случайными фазами, пересекающимися на определенном уровне. Отличие лишь в том, что сигналы имеют вид не одиночных импульсов, а' пачки импульсов. Здесь сохраняется в силе анализ, проведенный на рис.
1.18, применительно к огибающим пачек. Разрешение целей можно считать еще возможным, когда огибающие пересекаются на уровне 0,5 от максимальной амплитуды. Так как огибающая пачки согласно формуле (1.4.4) соответствует ДН по мощности, то пересечение пачек на уровне 0,5 означает угловой сдвиг целей на ширину ДН по точкам половинной мощности О,л. Таким образом, потенциальная разрешающая способность по азимуту киот йо.ь аэ . (1.5.8) где 6(), — разрешающая способность экрана по азимуту. Цг Рис. 1.2!.
Временное расположение радиолокационных сигналов двух равноудаленных целей близкими азимутами Рис. 1.22. Разрешающая способность по азимуту с учетом влияния экрана индикатора Из рис. 1.22 следует, что размеры отметки цели -возрастают на величину диаметра пятна с( . Поэтому к ранее найденной величине' потенциальной разрешающей способности (1.5.8) добавляется угловая ширина диаметра пятна 6р, = х(„lг, (1.5.10) где г — радиус соответствующей отметки на экране.
Для ИКО характерна зависимость разрешающей способности экрана от положения отметки цели относительно центра экрана. По мере приближения отметки к центру экрана разрешающая способность по углу ухудшается. Это иллюстрируется изменением углового размера пятна на рнс. 1,22. Указанный недостаток ИКО устраняется при переходе к индикатору азимут — дальность (ИАД) с прямоугол) ным растром, в котором длина отметки цели в азимутальном бо Для повышения потенциальной разрешающей способности по углу требуется, таким образом, сужение ДН антенны, что при заданных размерах антенны связано с укорочением длины волны. Разрешающая способность с учетом влияния на нее ЭЛТ индикатора равна 611 = 611 „+ 6р„ (1.5.9) направлении постоянна (см.
рнс. !.17, а). Прн этом разрешающая способность экрана йр = и /Мр = (1 /Мэ (1511) где Мр = 1 еее/рш„— азимутальный масштаб (! „„— длина шкалы азимута; р „— просматриваемый азймут). Для повышения разрешающей способности экрана по азимуту следует использовать более крупный масштаб н ЭЛТ с высоким качеством фокусировки Яэ. Важным параметром в ряде случаев является линейная разрешающая способность в тангенцнальном направлении, т.
е. минимальное расстояние между двумя целями в тан- Рис. К23. Реэре. шееммй объем генциальном направлении при одинаковом расстоянии в радиальном направлении (напрнмер, отрезок Ц,Це на рнс. 1.21, а), прн котором их можно различить: бв, = 135)), т. е. растет линейно с повышением дальности, 5. Разрешаемый объем РЛС является обобщенной мерой разрешающей способности. Он характеризует часть пространства, облучаемого РЛС, в пределах которого цели не наблюдаются раздельно. Разрешаемый объем зависит от формы ДН антенны. Его проще всего определить прн использовании нглообразноге (конического) луча (рис. 1.23).
На достаточно большом расстоянии от РЛС часть конуса близка к цилиндру, высота которого ЬРр, а диаметр основания е)брр. Поэтому разрешаемый объем 61~р — — п0е (брр)'Ч13р/4. (1.5.13) Потенциальный разрешаемый объем (называемый также импульсным объемом), как следует нз (1,5.3) н (1.5.8), броет = Ы)'Оц,е (сти/2)/4 (1 5 14) Интенсивность сигнала, отраженного от целей, равномерно рассеянных в объеме (например, от гндрометеорных образований), определяется импульсным объемом. Уменьшение последнего позволяет снизить мешающее действие таз! (1.5,12) кнх объектов.
Понятие разрешающего обьема позволяет уточнить определение точечной цели (см. $ 1.4, п.1): ее размеры должны быть много меньше размеров разрешаемого объема. В этом случае ин длительность всей пачки, нн длительность ее отдельных импульсов прн отражении заметно не изменяются. Ьа. ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕЛИ 1.
Общие сведения. Погрешности измерения подразделяются, как известно, на систематические н случайные. Снстематнческне погрешностн входят в результат измерения в общем случае по определенному, заранее известному закону нлн остаются постоянными от одного измерения к другому. Примером такой погрешности прн измерении дальностн является внутреннее запаздывание сигналов в РЛС. Результирующая систематическая погрешность определяется алгебраическим суммированием.
Прн калибровке зта погрешность компенснруетсял Погрешности, остающиеся после исключения систематнческнх погрешностей н вызываемые многими неучтеннымн факторами, называются случайными. Случайные погрешностн обычно распределены по нормальному закону. Для оценки точности пользуются средним квадратическим отклонением о (а), которому соответствуег вероятность 0,68, т. е.
погрешности 68с4 всех измерений будут иметь абсолютные значення, меньшие чем о (а). Иногда пользуются вонятнем вероятной погрешности 0,67 о (а) (вероятность 0,6), макснмальной ошибки 2о (а) (вероятность 0,95) н предельной ошибки Зо (а) (вероятность 0,997). Погрешность каждого измерения величины сс (в данном случае координаты нлн скоростн).Ла = сс, — аю где ас — вставное значение, а сс„ — значенне прн й-м нзмереннн.
Если произведено достаточно большое число л измереннй, то среднее квадратнческое значение погрешности, найденное по несмещенной ошибке дисперсии, будет ( ) = 1/ Х (б 'Т( — 1) (1 6.1) Систематическая погрешность бсссист = ссс мср и где а, = ~ сс„/а †средн значение. и ! Бз По месту возникновения погрешности определения координат цели делятся на внешние н аппаратурные. Внешние обусловлены нестабильностью условий распространения радиоволн и разбросом положения некоторого кажущегося центра отражения (см.
3 3.4). Аппаратурные погрешности подразделяются, в свою очередь, на погрешности, вызванные флуктуациями отраженного сигнала, внутренними шумами или другими внешними помехами, и погрешности, обусловленные несовершенством средств измерения,— инструментальные погрешности (ошибки считывания, калибровки, градуировки и т. д.). Особое значение имеют внутренние шумы. При заданных форме сигнала и отношении сигнал-шум оптимальная обработка позволяет обеспечить минимальную погрешность из.за шума, называемую потенциальной и характеризующей предельную точность при прочих идеальных условиях. Случайные погрешности различного происхождения являются, как правило, независимыми.
Поэтому их дисперсии суммируются. Например, результирующая средняя квадратическая погрешность измерения дальности ар (О).= ~/ ор'„(О)+о„' (О)+а„*, (Р)+чР а~' (О), (1.6.3) где ор„(Р) — средняя квадратическая погрешность, связанная с условиями распространения радиоволн; оч (Р)— погрешность из-за флуктуации кажущегося центра отражения; о„„(О) — потенциальная погрешность; о~ (О)— инструментальная погрешность, возникающая в 1-м узле РЛС, а также аппаратурная из-за флуктуации отраженного сигнала. Следует обратить внимание на то, что точность и разрешающая способность — различные понятия. Так, потенциальная погрешность измерения дальности определяется смещением во времени положения импульса (в частности, его пика) вследствие шумов. Это смещение может оказаться заметно меньше длительности импульса т„, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
