Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Если круговой и секторный обзор — одномерные, то спиральный и кадровый относятся к двумерным методам обзора, поскольку обзор ведется по двум угловым координатам — азимуту и углу места. В одномерном случае пользуются плоскими, а в двумерном — телесными углами, например О, на рис. 5.13 — телесный угол просматриваемого участка.
Если плоские углы измеряют отношением дуги к радиусу (радианы), то телесные — отношением площади поверхности сферы в пределах угла к квадрату радиуса (стерадианы). Информация, получаемая от обзорного радиолокатора, может наблюдаться визуально на станционных индикаторах кругового или секторного обзора либо транслироваться на вынесенные индикаторы по проводам или радиолиниям связи, а также вводиться в системы полуавтоматического или автоматического сопровождения целей по дальности и угловым координатам. Для визуального наблюдения цели при круговом обзоре обычно используется индикатор кругового обзора (ИКО).
В одной из возможных конструкций таких индикаторов отклоняющие катушки, на которые подается развертка дальности, вращаются синхронно с Ю поворотом антенны, а интенсивность луча меняется управляющим / з 5,3 Рис. 5.12. Спиральный обзор пространства Рис. 5,13. Кадровый обзор пространства а) в) Рис. 5.14. Виды экранов индикаторов кругового (а), секторного (б, а) обзора. Показаны масштабные линии дальности (1), азимута (а), отраженные сигналы от целы (3) и местных предметов (4) электродом электроннолучевой трубки в зависимости от выходного напряжения приемника.
Когда главный лепесток антенны в процессе обзора облучает цель, наблюдается яркостная отметка в виде дужки. Вместо получения вращающегося магнитного поля с помощью вращающихся катушек уже сравнительно давно используются также неподвижные пространственно разнесенные отклоняющие катушки, на которые подаются сдвинутые по фазе развертывающие синусоидальные напряжения.
Вид экрана ИКО иллюстрируется на рис. 5.14, а. Системы кругового обзора могут использоваться не только для наблюдения воздушного пространства (с земли или летающей платформы — самолета, вертолета, аэростата), но также и для обзора земной поверхности. На рис. 5.14, б показан вид экрана индикатора секторного обзора, в качестве которого использован индикатор кругового обзора со смещенным центром, в результате чего увеличивается масштаб изображения. На рис.
5.14, в показан вид индикатора секторного обзора в прямоугольных координатах азимут — дальность. Аналогичное изображение наблюдается при использовании координат угол места †дальнос. Для полуавтоматического съема с индикаторов кругового и секторного обзора можно использовать совмещение метки считывания с меткой сигнала. Для этого необходимо регулировать задержку считывающего напряжения не только по дальности, но и по угловой координате.
Методы автоматического съема информации об угловой координате рассматриваются ниже в ~ 5.15. Трансляа,ия рад((олокационного изображения должна предусматривать: передачу видеосигнала с выхода приемника, синхронизирующих импульсов, определяющих начало каждого цикла развертки подальности, а также синусоидальных или импульсных напряжений, определяющих развертку по угловой координате. Вместе с синусоидальным развертывающим напряжением частоты вращения 4 о.з 229 антеннь1 может направляться его гармоника, обеспечивающая более точную передачу углового положения антенны (принцип часо- 7 3 вой и минутной стрелок).
При импульсной посылке сигналов вращения информация об угле передается в виде кодированных групп импульсов, характеризующих моменты времени, соответствующие фиксированным угловым положениям луча антенны. Когда используется цифровая обработка О информации, то автоматическое сопровожде- ние может осуществляться с помощью универРис, 5,15. Метод пар- сальной цифровой вычислительной машины. циальных диаграмм либо специализированного цифрового авто- мата сопровождения. Если при этом скорость обзора невелика и цель в процессе обзора может пройти расстояние, соизмеримое с расстоянием ее до других целей, то измерению угловой координаты могут предшествовать специальные этапы обработки — предсказание и сличение.
Предсказание состоит в вычислении точки, вблизи которой ожидается появление будущей отметки цели на основании приема ее предшествующих отметок. На этапе сличения решается, какая из отметок (в том числе ложных) принадлежит траектории сопровождаемой цели.
Попадание отметки в строб позволяет отселектировать ложные отметки, оказавшиеся за пределами строба и не принадлежащие, таким образом, к данной траектории. Поэтому для лучшей селекции размеры строба желательно уменьшить. Возможное уменьшение размеров строба ограничивается наличием ошибок экстраполяции. Наряду с последовательным широкое применение находит смешанный обзор.
Одним из распространенных видов смешанного обзора является метод парцаальных диаграмм по углу места. Антенна РЛС в этом случае создает при приеме (или передаче и приеме) пучок расходящихся веером игольчатых лучей, расположенных, например, в вертикальной плоскости (рис. 5.15). При вращении веерного луча в горизонтальной плоскости производится одновременный обзор по углу места и последовательный — по азимуту. Сигналы, принятые отдельными парциальными каналами, поступают на свои автономные приемники. Информационные возможности РЛС при этом повышаются — можно обеспечить более высокую разрешающую способность по угловой координате (углу места в) при сохранении высокого темпа обзора. Недостатком метода парциальных диаграмм является большая сложность приемного устройства и антенны (см. также ~ 5.17).
Кроме обзора по жесткой программе начинает использоваться обзор по гибкой программе, зависящей от результатов локации. При этом можно уделять меньшее время обнаружению на 230 э 5.3 излученные или принимаемые облучателями колебания складываются в фазе. Применительно к рис. 5.1б 2я с<Го = — 151ПО или з1ПО= —, 0 1и /7фЗР- иихф а где 1 — расстояние между облучателями.
Меняя фазовый сдвиг ср„можно управлять положением максимума излучения (приема) и сканировать лучом РЛС, ширина диаграммы направленности которого определяется «видимым» раскрывом с1созО. Последний убывает при отклонении луча на угол О, что сопровождается расширением ан- ал скет упрадлеиия оАюрсм Рис. 5.16, Принцип алектрического сканирования с помощью, фазируемой антенной решетки 231 ф 5.3 тех направлениях, где выяснено отсутствие или наличие целей и известны их координаты, а больи~ее время — направлениям, где трудно вынести соответствующие оптимальные решения. Кроме того, обзор по гибкой программе позволяет лучше сочетать обнаружение всех целей в широком секторе с низким темпом выдачи данных и грубой оценкой координат и сопровождение ограниченного числа целей с высоким темпом и более качественной выдачей информации. Простейший пример обзора по гибкой программе дает сочетание дальномера, т.
е. станции кругового обзора, не имеющей разрешения по углу места, и высотомера, производящего обзор по углу места, антенна которого механически ориентируется в азимутальном направлении по целеуказанию от дальномера. Более перспективны системы с использованием практически безынерционного электронного сканирования луча антенн, фазового или частотного, а также с. помощью электронной коммутации цепей питания антенной системы и др.
При этом отпадает потребность в громоздких антенных приводах, Электронное сканирование целесообразно и в том случае, когда программа обзора является жесткой, но размеры антенны велики и не позволяют осуществить механическое сканирование. В системах с фазовым сканированием пространственное смещение луча достигается за счет изменения сдвига фаз между соседними элементами антенной решетки с помощью управляемых фазовраща-. телей. На рис.
5.16 в качестве примера иллюстрируется принцип фазового управления лучом в одной плоскости для фазируемой антенной решетки с параллельным питанием облучателей. Управляемые фазовращатели волноводных секций решетки устанавливают.- заданные значения фазового сдвига ср, между соседними облучателями. Мак- Фазо4юи~але ~и симум излучения и приема имеет место в таком направлении О, для которого Одлу чпюели дп~ передатчин К приемнику рлпрдр Рис. 5.!7. Антенна с электрическим сканированием, осушествляемым путем изменения частоты излуча- емых колебаний .тенного луча и падением коэффициента усиления антенны. Поэтому электронное сканирование производится в относительно узком секторе (до бО').
В качестве управляемых фазовращателей используются ферритовые СВЧ элементы, либо СВЧ элементы, содержащие полупроводниковые диоды с управляемой переменной емкостью. Зля повышения допустимого обратного напряжения в таких диодах между р-и переходом ставят промежуточный нейтральный (~) слой, в связи с чем такие диоды называют рм (пин)-диодами.
Управление фазовращателями может осуществляться плавно или дискретно. Передатчик можно заменить набором с сфазированных маломощных генераторов, подключенных к элементам решетки. Разновидность фазового сканирования луча для обзора по жесткой программе можно осуществить также, если соседние излучающие элементы антенной решетки возбуждать когерентно с помощью колебаний с небольшим относительным частотным сдвигом. Так, например, если первый излучатель возбуждается на частоте ~„второй— на частоте 1", + о1", третий — на частоте 1"., + 26~ и т.
д., то за счет изменения сдвигов фаз колебаний во времени может быть образован сканирующий луч, перемещающийся по определенному закону. Наряду с системами с фазовым управлением лучом, имеющими много облучателей, возможны системы с одним или несколькими облучателями, в которых регулируются параметры отдельных элементов отражателя или линзы. При частотном управлении лучом необходимый фазовый сдвиг «р, =~р,(ь) между облучателями достигается путем перестройки частоты колебаний, последовательно запитывающих облучатели через замедляющую систему, например волноводную (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
