Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 86
Текст из файла (страница 86)
7.40, а, б) даже в том случае, когда сама цель не флюктуирует. г(т! а~су ~р.иь<ел ~д,с-ссд ~ Ш,,)~ ~~я)и/с~)ип~хл/ ~„с. у/~ Рис. 7.40. Пачки видеоимпульсов движущейся цели в квадратурных каналах (а, б) и на выходе схемы оптимальной обработки на видсочастоте (в) 470 $7. 13 Искажений можно избежать, если перейти к оптимальной схеме квадратурной обработки (см. рис. 7.27, б). В этой схеме используются два фазочувствительных детектора, на которые подаются сдвинутые по фазе на 90' опорные напряжения.
После фазочувствительного детектора в каждом канале стоит своя схема череспериодного вычитания. Если огибающая в одном квадратурном канале модулируется по закону косинуса (рис. 7.40, а), то в другом канале она модулируется по закону синуса (рис. 7.40,б). Поэтому, поставив квадратичные детекторы (вместо двухполупериодных выпрямителей), суммируя напряжения двух квадратурных каналов и извлекая корень, можно получить пачку неискаженной формы (поскольку ~Гсозвт1 + з1п'тр = 1, где тр = 2пг" „1 — гр).
Амплитуда пачки при этом зависит от скорости цели й определяется по амплитудно- скоростной характеристике. Такая же неискаженная форма пачки была бы, если бы обработка производилась на промежуточной частоте. $ 7.14. Принципы построения радиолокаторов с эквивалентной внутренней когерентностью Наряду с передатчиками с независимым возбуждением в радиолокации широкое использование находят также передатчики с самовозбуждением, обычно значительно более простые. Для определенности в качестве такого передатчика будем иметь в виду магнетронный.
Особенностью таких передатчиков является случайная начальная фаза зондирующего напряжения по отношению к произвольным колебаниям с фиксированной начальной фазой. Используя такой передатчик нельзя подавать на фазочувствительный детектор опорное напряжение с жестко фиксиро- Рнс. 7.41.
Блок-схема когерентно-нмнульсного радиолокатора с эквивалентной внутренней коге- рентностью: ИМ вЂ импульсн модулятор, М вЂ” магнетрон; КГ- когерентный гетеродин; ФЛ вЂ” фазочувствительный де. гентор 471 ! 7.14 Рис. 7.42. Пояснение принципа действия когерент- ного гетеродина Фн,(1)=го,1+~у, для 1 О.
После окончания зондирующего импульса и отпирания в некоторый момент времени 1 = О когерентный гетеродин генерирует на своей частоте и его полная фаза Фк„(1) =-гои,1+<ри„для 1' О. (2) Несколько идеализируя переход от режима вынужденных к режиму собственных колебаний, будем считать, что он имеет место только при 1 = О и полная фаза колебаний когерентного гетеро- 472 5 714 ванной фазой. В качестве источника опорного напряжеиия можно взять специальный генератор — когерентный гетеродин (на высокой или промежуточной частоте), которому навязывается начальная фаза магнетрона.
При этом когерентный гетеродин запоминает фазу, осуществляя тем самым эквивалентную когерентность, о которой упоминалось выше. Упрощенная блок-схема радиолокатора с эквивалентной внутренней когерентностью, имеющего гетеродин на высокой частоте, показана на рис. ?.41.
Когерентный гетеродин представляет собой генератор с само- возбуждением. Обычно его колебания искусственно срываются после приема отраженных импульсов от самых дальних целей. Для срыва достаточно запереть генераторную лампу. Работу когерентного гетеродина можно проанализировать, пользуясь эпюрами (рис.
?.42), где показаны зондирующий и отраженный сигналы и„н„(1) и и„р(1), напряжение когерентного гетеродина ик.(1), а также напРЯжение на выхоДе фазового ДетектоРа и4„(1). После начала зондирования в контур когерентного гетеродина поступает напряжение зондирующего сигнала. Вплоть до момента отпирания когерентного гетеродина этот контур работает в режиме вынужденных колебаний и полная фаза колебаний будет Ф„~(~) =,И вЂ” ~а)+Ч.. (3) Разность фаз колебаний когерентного гетеродина и отраженного сигнала является при этом функцией времени Ф И) = Вн„И) — Е.„(~) = ~„, ~ — ~е И вЂ” ~а).
(4) Поэтому при наложении напряжения сигнала на напряжение когерентного гетеродина образуется импульс биений, происходящих с разностной частотой. Поскольку обычно выравнивают частоты колебаний сигнала и когерентного гетеродина, то этот импульс содержит значительно менее одного периода биений. Образование скоса амплитуды результирующего напряжения и (1) (рис. 7.42) при наложении колебаний сигнала и когерентного гетеродина можно иллюстрировать векторной диаграммой (рис.
?.43), на которой угол сдвига фаз между напряжениями когерентного гетеродина и сигнала меняется за время длительности импульса от Фн в начале импульса до Ф„в его конце, т. е. всего на Ф, = ф„— фн. Значения ф„и Ф„находим из формулы (4): Фн Ф ("з ~и) вкг ('з ~и)+ е е ти1 'Ф,='Ф И.) =го,~.. (5) Чтобы избежать перемены знака за счет биений, требуют ~Ф.!=1Ф.— 'Ф.~=1 .— -~ °: —. (6) При этом возможны только небольшие скосы вершины видеоимпульсов за счет того, что напряжения в начале и конце ((I сов ф„ и У созф„) не одинаковы. При достаточной стабильности частоты сигнала и когерентного гетеродина даже при некотором скосе вершины можно добиться Рис.
7.43. Векторная диаграмма, иллюстрирующая возможность скоса вершины импульса за счет сдвига фаз за длительность импульса 473 дина при этом не меняется. Это значит, что начальная фаза сигнала навязывается когерентному гетеродину, т. е. ~рн, = ~р„и остается навязанной ему в течение всего периода посылки. Если время запаздывания отраженного сигнала составляет величину ~, (рис. 7.42), то полная фаза отраженного сигнала во время его существования 1, — т„~~ Г ( ~, определяется вы- ражением удовлетворительной компенсации сигналов от неподвижных отражателей. Чтобы иметь возможность компенсировать отражения от дипольных отражателей, перемещаемых ветром, достаточно включить схему компенсации действия ветра, подобную схеме рис.
7.37, либо в цепь опорного напряжения фазочувствительного детектора, либо в цепь фазирующего импульса. $7.15. Влияние нестабильностей на эффективность СДЦ в радиолокаторе с внутренней когерентностью Основными нестабильностями, влияющими на СДЦ в радио. локаторах с внутренней когерентностью, являются: — нестабильность периода посылки и длительности импульса; — нестабильность частоты задающего генератора при истинной внутренней когерентности; — нестабильность частоты когерентного гетеродина при эквивалентной внутренней когерентности; — нестабильность частоты сигнала (при истинной внутренней когерентности и стабильной фазовой характеристике усилителя мощности нестабильность частоты сигнала сказывается в меньшей степени); — нестабильность частоты лестного гетеродина (в условиях супергетеродинного приема основной гетеродин приемника в отличие от когерентного называют местным).
Все перечисленные виды нестабильностей могут привести к пульсациям компенсируемых сигналов, а следовательно, — к остаткам помехи на выходе схем компенсации. Поэтому принимают специальные меры для стабилизации всех перечисленных выше параметров. Особенно сложной является стабилизация частоты применительно к условиям эквивалентной внутренней когерентности.
Поэтому именно на этом примере продемонстрируем один из возможных подходов к учету влияния нестабильностей и выбора требований к элементам когерентно-импульсной .аппаратуры. Считая для простоты форму импульса прямоугольной, будем исходить из того, что на выходе фазового детектора образовался скошенный импульс со значениями напряжения и„= У созф„ в начале и и„= У созф„в конце импульса.
Изменение угловф„и ф„за период посылки приведет к остаткам напряжения на выходе схемы череспериодного вычитания: би„= — У„, з|п ф„бф„, Ьи„= — У„, з1п ф„Ь~,„ 474 где 6фк и 6~[~к — нестабильности фазы, обусловленные влиянием нестабильности частоты. Используя формулы [(5), ~ ?.14), находим Ь~„= (~, — т„) 6о„„-[- тк 6а„ як = ~з 6гокг (2) Найдем среднее значение квадрата остаточного напряжения, например, для начала импульса (6и )' = ~/ з1пг ~Р [(1 — т )г (6в )' + + +т„(6го,)г+2 (1,— т„) тк 6вк,6в,). Аналогично — = — 1, (6акг)г.
(6ик)з 1 г У~~ 2 (5) Если потребовать, чтобы " = —, то при одинаковом (6и„)з 1 цг 400 влиянии нестабильностей частот сигнала и гетеродина их допустимые среднеквадратичные значения определяются величинами (61з)зкздоп= " (Вз)'= 1?) При максимальном времени запаздывания 1з = 1 мсек (дальность 150 км) и длительности импульса тк = 2 мксек соответственно получим: (6~кг) зкк к,к = 8 гг( и (6~,)„„„,„= 4 кгц. Стабилизация когерентного гетеродина особенно осложняется, поскольку требуется фазирование. Поэтому, чтобы облегчить усло- 4?5 Усреднение по фк можно произвести независимо от усреднения по нестабильностям 6о)к„и 6о„при этом з[пг~к=1~2. В силу независимого характера флюктуапий частоты когкерентного гетеродина и генератора сигналов 6вк,6а„.=О. Таким образом, относительное значение среднего квадрата остатков будет — ~(~з ~и) (60'кг) + т~ (6~с) 1' (4) Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
