Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Усиление на промежуточной более удобно, чем на видеочастоте. В этой схеме на фазовый детектор ФД со сме- Ка нтенны Рис. 5.77. Блок-схема фазовой моноимпульсной системы углового автосопровождения с использованием непосредственного перемножения канальных напряжений 307 сителя подается напряжение с разностной частотой гетеродинов Г, и 1 „соответствующее частоте сигнала ошибки, колебания которого поступают из усилителя УСО. В некоторых моноимпульсных системах сопровождения по направлению не используют суммарно-разностных напряжений, а сразу перемножают высокочастотные напряжения двух приемных каналов, вводя в одном из каналов фазовый сдвиг на 90' (рис. 5.77), (и, и,, ) = 0' з)п (а1 + ~р,) соз (ьп + <Р,) = — (l' з) и (ч, — Ч',). 2 Для автосопровождения цели по двум угловым координатам достаточно иметь четыре отдельных облучателя приемной антенны.
Наряду с импульсной радиолокацией подобные системы авто- сопровождения и измерения угловых координат могут использоваться в случае радиолокации с непрерывным излучением. В этом случае вместо термина метод моноимпульсного автосопровождения, относящегося только к импульсному режиму, используют более широкий термин метод мгновенной равносигнальной зоны. ф 5.20. Потенциальные и реальные точности двухканального моноимпульсиого углового измерения Потенциальная точность двухканального углового измерения, как и одноканального, определяется шумами и особенностями вторичного излучения цели. Наибольший интерес при этом представляет сравнительный анализ двухканальных и одноканальных систем по степени влияния этих факторов на точность измерения.
Оценим ошибку углового измерения двухканальной системы, вызываемую шумами. Анализ проведем для антенной системы (рис, 5.?8) в виде двух сомкнутых излучателей с общей апертурой 2с(, полагая, что отклонение направления на цель О от осевого направления антенной системы мало, а величина 0 определяется путем измерения разности фаз <р, — ~р, принимаемых колебаний.
В рассматриваемом случае выражение )(1), ~ 5.171 преобразуется к виду (м, р,). За счет влияния налагающихся на сигнал шумов фаза результирующего колебания в каждом канале отличается от фазы колебания сигнала, Считая дисперсии отклонения фазы в обоих каналах одинаковыми 0, = О, = о, дисперсию разности фаз представим в виде э 5.20 308 2 / Х '~2 2 р 2Х ав=~ — ) 2ар и ав = а~р . ~ 2ги1 ) 2ги1 Чтобы оценить среднеквадратичное искажение фазы шумовым колебанием а, рассмотрим векторную диаграмму, соответствующую окрестности пика импульса и иллюстрирующую начожение шумового колебания на сигнал одного из каналов (рис. 5.79).
Пусть на колебание сигнала, описываемое выражением асов М, накладывается колебание помехи $ соз азу + т) з)п Ы, причем Р= ~'=-1. В этом случае величина д имеет смысл отношения сигнал/шум; при измерении фазы после оптимальной обработки значение этой величины будет ~г23/У, . Из векторной диаграммы следует, что вызванное шумом отклонение фазы игр при дЭ1 1 определяется величиной ~ = ~, его дисперсия равна а' = —,, д+$ д <р ч2 ° 1 а среднеквадратичное значение ар = —. Таким образом, окончательно имеем 2лд ~~ дс1 Анализируя полученные результаты, убеждаемся, что двухканальные и одноканальные системы пеленгации с одинаковыми относительными размерами раскрыва антенн имеют практически одинаковые ошибки, вызываемые действием шумов.
! l Рис. 5.78. К сравнению одноканальных и двухканальных систем пе- ленгапии Рис. 5.79. К расчету шумовой ошибки измерении угловой коорди- наты 309 Тогда дисперсия и среднеквадратичная ошибка измерения угловой координаты цели будут Наряду с шумами на величину ошибки измерения угловой координаты влияют особенности вторичного излучения цели. Если амплитудные флюктуации сигнала в двухканальных системах не сказываются, то к ошибкам могут вести флюктуации угла прихода («угловой шум») из-за несферичности фазового фронта отраженной волны (см. 2 2.3). К сказанному следует добавить, что сам по себе полураскрыв антенной системы е( в формуле (2) еще не является единственной мерой степени сложности ее реализации. В частности, в случае неподвижных антенных систем его можно особенно просто увеличить, переходя к базовой системе с парой сравнительно малых антенн на краях базы.
Заменяя в формуле (2) базы Ь = а на базу Ь )) с(, получим 0,2Х 0,2Х (3) дь - дй При этом разрешающая способность по угловой координате не увеличивается, что снижает эффективность использования подобных систем в обычной активной радиолокации с пассивным ответом. Однако в случае радиолокации с активным ответом, когда вместо угловой избирательности может использоваться избирательность по форме ответного сигнала, подобные системы могут широко использоваться в целях повышения точности измерения угловой координаты. Для расширения рабочего сектора наряду с двухантенными измерительными однобазовыми системами могут использоваться четырехантенные системы с двумя взаимно перпендикулярными базами.
Подобные системы измерения угловых координат могут использоваться в радиолокационных системах с активным ответом как при импульсном, так и при непрерывном ответном излучении. ф 5.21. Влияние условий распространения радиоволн на точность измерения координат Рассмотренные методы определения координат основаны на отмеченных в 5 1.2 фундаментальных допущениях о постоянстве скорости распространения радиоволн, ее равенстве скорости света с для вакуума и о прямолинейности распространения.
Идеализация реальных условий распространения приводит к погрешностям, роль которых возрастает с увеличением требований к дальности действия и точнссти определения координат, В связи с плавным изменением электромагнитных характеристик атмосферы для оценки . погрешностей обычно достаточно приближения геометрической оптики.
В этом приближении ошибка измерения дальности Лг, обусловленная отличием групповой скорости в атмосфере от скорости света З~о $5.2! в свободном пространстве, определяется (приложение 8) соотно- шением Аг= — ~ Й., 1 Гй (аа) 2,) йо о где а = е„ вЂ” 1 = и' — 1 — отличие относительной диэлектрической постоянной е, атмосферы от единицы, а ㄠ— истинная дальность до цели. Как уже отмечалось в 2 5.8, в тропосфере величина и не зависит от частоты, а в ионосфере — пропорциональна а-', поэтому из (1) для тропосферы и для ионосферы Ошибки измерения угловых координат — угла места Ле и азимута Л~) (приложение 8) — определяются соотношениями Ц ЛЯ = — — — — — — ЙГ, о Ц о (2) (3) Земную атмосферу в пределах действия радиолокатора обычно можно считать сферически симметричной.
В этом случае АД=О. Характер искривления луча легко проанализировать, исходя из соотношения 1(3), 2 5.81 или [(?), прилож. 81. На рис. 5.80 изображен возможный вид радиолуча. В тропосфеЙп ре (до высоты 10 — 12 км) при нормальных условиях — ~0 и радиоан луч отклоняется вниз (участок РА).
В стратосфере (до высоты около 80 км) влиянием среды можно пренебречь и считать радиолуч прямолинейным (участок АБ). В ионосфере до максимума ионизации Ап (на высоте около 300 км) .„— ( 0 и поэтому радиолуч так же, как и в тропосфере, отклоняется вниз (участок БВ); выше максимума иони- $5.21 з~~ Рис, 5.80.
Характер искривления пути радиосиг- нала в атмосфере 524 — 50„2Н+ 1,84Н' — 0,032Н'+ 0,0002Н' (Н» 10 км, влажность Оа~о), 676 — 101,8Н + 8,78Н' — 0,49Н'+ + 0 0142Н4 0 00012Н (Н». 10 км, влажность 100%), гт(10) е — о 'з ит — 'о> (Н: 10 тсм). а(И) =10 — в $5.21 Йп зации — ) 0 и радиолуч начинает отклоняться вверх (участок сИ ВГ). Выше ионосферы радиолуч снова становится прямолинейным. В зависимости от высоты цели Ц угловая погрешность определяется соответствующими участками изображенной на рис.
5.80 траектории. На рис. 5.81, 5.82 приведены значения ошибок определения дал ьности и угла места: — в «усредненной» тропосфере, в зависимости от высоты Н, угла места и*относительной влажности воздуха; — в «усредненной» ионосфере в зависимости от высоты, угла места и времени суток. Ионосферные погрешности на рис. 5.81,б и 5.82, б рассчитаны для длины волны 1=1 м. Погрешности для других длин волн нетрудно получить, учитывая их пропорциональность величине У.
Разброс возможных ошибок тем больше, чем в более широких пределах меняется состояние атмосферы. Поэтому следует иметь в виду, что приведенные выше графики построены для конкретной аппроксимации зависимости а от координат: а) в тропосфере Н,лн Н,кн Бдд 4дд гдд д гд Фд Аг,м д д,г д,4 д,д Аг,хн а) Й Рис. 5.8!. Ошибка определения дальности Ьг: а — за счет влияния тропосферы в зависимости от относительной влажности ( 100%, — — — 0%), высоты Н и угла места е цели; б — за Ц счет влияния ионосферы в зависимости от времени суток ( день, — — — ночь), высоты Н и угла места е цели. Длина волны 1 м Ц НгКН дд Н,кн Гддд ддд Бдд Юд д 3 4 У)б,уел,нин д д,Б 4Б ~Г,Уацнин а/ б~' 1! В Зак.
1200 Рис. 5.82. Ошибка определения угла места пели Лац.. а — зз счет влияния тропосферы в зависимости от относительной влажности ( 100%, — — — 0%к высоты Н и угла места е цели; б — за Ц счет влияния ионосферы в зависимости от времени суток ( день, — — — ночь), высоты Н и угла места е цели. Длина волны 1 м б) в ионосфере а(Н) = — 80,71 '[У(гн) + У(ги) + М(газ)[, где Н вЂ” Нм У = Умехр[0,5(1 — г — е — ')[, г = г(Н) = Н Нм* Не, Мм— Но высота максимума в км, толщина в км и максимальная концентрация электронов в электрон(иа слоев Е, Р,, Е„ равные соответственно: в дневное время для Š— 100, 10 и 0,15 10", для Е,— 200, 40 н 0,3 10", для Е, †3, 50 и 1,25 10"; в ночное время для Š— 120, 10 и 0,008 10", для Р— 250, 45 и 0,4 10" (вместо двух слоев Р, и Р, в ночное время имеется один слой Р).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
