Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 65
Текст из файла (страница 65)
' В схеме с частотным дискриминатором входной сигнал частоты (, преобразуется с помощью управляемого гетеродина и смесителя в сигнал промежуточной частоты 4 = ), — („ который подается на дискриминатор. Если принимается сигнал движущейся цели и промежуточная частота отличается от частоты настройки дискриминатора )„ра (за счет допплеровской поправки), то на выходе интегратора будет иметь место управляющее напряжение.
Это напряжение воздействует на гетеродин (отражатель клистрона) так, чтобы )нр =)и е. В схеме с глазовым дискриминатором сравниваются фазы напряжения сигнала (после преобразования) и опорного напряжения. Амплитуда выходного напряжения фазового дискриминатора зависит от разности фаз.
Управляющее напряжение с выхода фильтра нижних частот воздействует на гетеродин, изменяя его частоту на величину, соответствующую допплеровской поправке частоты в 1 принимаемом сигнале. Ошибка по частоте 6)()) = — бот()) инте2и грируется здесь непосредственно за счет измерения фазы ) бот(з) йз + сопл( (а не частоты) фазовым детектором. 00 Осуществляя точное измерение частоты гетеродинов, можно получить данные о допплеровской поправке частоты или непосре)Р отвеяно о радиальной скорости движения цели. а) Рис. 6.27, Схемы отслеживания частоты (скорости) н допплероаском радиолокаторе с частотным (а) и фааоаым (б) дискрими- наторами Полоса следящей системы в обоих случаях должна быть узкой, но обеспечивать неискаженное воспроизведение изменений частоты нз-за эффекта Допплера.
При этом следует иметь в виду, что инерционность следящей системы связана с инерционностью как когерентного (додетекторного), так и Рис. 6.28. Однолу"свая доп"л' некогерентного (последетекторровская навигапионная система ного) интегрирования. Полоса додетекторного фильтра в режиме сопровождения одной цели определяется, главным образом, ф л ю ктуациями вторичного излучения.
Полоса последетекторного фильтра может быть сужена, но так, чтобы обеспечивалась должная реакция на ускорение цели. Естественно, что разрешающая способность по скорости при наличии флюктуаций цели определяется их полосой и соответствующей полосой додетекторного фильтра. Теоретический анализ оптимального приема сигнала при наличии быстрых флюктуаций за время его длительности применительно к режиму обнаружения приведен в 9 6Д8.
На использовании принципа действия допплеровского радиолокатора основан один из методов создания автономной самолетной навигационной системы. Как известно, местоположение самолета в каждый момент времени может быть определено по правилам счисления пути в соответствии с результатами измерений путевой скорости и угла сноса. В простейшем случае допплеровский радиолокатор, размещенный на борту самолета, имеет луч, направленный под углом у (обычно у = 65 —:70') к горизонтальной плоскости (рис. 6.28). Рнс.
6.29. Использование в допплеровской навига- ционной системе четырех лучей % 6.8 да/ Рис. 6.3Н Зависимость фааьь Рис. 6.30. Нормированная автоая ф нкция непреры- коле ани д б й опплеровской ча- корреляционная фу стоты от дальности до цели вного гармонического сигнала Однолучевой допплеровский радиолокатор позволяет измерить лиш ь одну составляющую путевой скорости самолета. Для одновременного измерения двух танге ц нген иальных к земной поверхности и вертикальной составляющ их вектора скорости не- обходимы по крайней мере три луча, не леж щ лежа их в одной плоскости. На практике часто применяют четыре луча, ориентированных, на- пример, как ак показано на рис. 6.29, причем пары передних и задних л чей располагаются симметрично относительн р д о п о ольной оси лучей р самолета.
Угол между лучами каждой из э р из этих па выбирают в пределах 60 †: 9 '. 00. ппле овских поправок Об аботка результатов измерений допплеров ра к л ч, обычно выполняется частоты, соответствующих каждому лу у, бортовым счетно-решающим устройством. вом.
Использование четырех лучей позволяет увеличить точность измере ний, в частности значи- тельно уменьшает ошибки, вызванные углом тангажа. Д вские радиолокаторы наряду с преимушествами имеют опплеро ственный и, пожалуй, ха а р ктерные недостатки и ограничения. Существ о а состоит в том, основно н в й недостаток допплеровского радиолокатор о до ли. Действительно, что он не позволяет определить дальность це для непрерывного гармонического сигнал при — оо < т ( оо двумерная автокорреляционная функция 0 ф (т, р) = — ~ егаппг ду — ~ б (г) ~ 2 чч н лю всюд, кроме плоскости г" = 0 (нормированная автокорреля- йонная ф нкция р( с, г) = ф(т, г)/ф(0,0) для данного сигнала изо- напряжения допплеровской частоты является линейной функцией расстояния (рис.
6.31): В самом деле, начальная фаза в б случайна: скачок начальной фазы при отражении всегда неизвестен. Кроме того, при изменении расстояния до цели всего на половину длины волны фаза напряжения .гв' т допплеровской частоты Ф изменяется на 2п. Из других недостатков кратко Рис. 6.32.
Пояснение влияния укажем на следующие. обзора на качество сслскпии по 1. Если применяется общая скорости Спеитры сигналов, приемо-передающая антенна, возотраженных от движуптейся пели (а) и неподвижного оьъсита 16) никают трудности развязки трак- тов. Поэтому, как правило, используются раздельные антенны длл передачи и приема. Для антенн наземных радиолокаторов с высоким коэффициентом усиления можно получить развязки порядка 80 дб и более; для управляемых снарядов описаны значения развязок 50 дб в десятисантиметровом и 20 дб — в тридцатисантиметровом диапазонах волн. 2.
Скорость обзора допплеровским радиолокатором ограничена. Для селекции сигналов движущейся цели и неподвижного объекта их спектры не должны перекрываться (рис. 6.32), т. е. должно выполняться условие 1 (( ~я мин гоаа где 1,пл — время облучения цели. Ограничение в скорости обзора приводит к ограничению темпа выдачи данных о цели. 3. По мере сближения цели больших размеров с радиолокатором ее угловой размер непрерывно растет. Поскольку направления на отдельные точки и относительные радиальные скорости различаются между собой, наблюдается целый спектр допплеровских частот. Образование биений между составляющими такого спектра приводит к флюктуациям отраженного сигнала и получило также название вторичного эффекта Допплера.
Если вторичные допплеровские частоты сравнимы с первичными, измерение скорости существенно лат рудняетея. Перечисленные недостатки сужают область применения допплеровских радиолокаторов. Однако, когда полной информации о целях не требуется, эти радиолокаторы весьма полезны или в силу своей простоты, или в силу высокого качества селекции по скорости. Допплеровские системы могут применяться поэтому, например, при радиолокации объектов в условиях сильных помех от местных предметов. Непрерывное излучение немодулированных колебаний может использоваться и в системах с активным ответом, в частности длл измерения радиальной скорости. Ответчик может переизлучать приЭ60 $6.6 нимаемые колебания а изменением частоты в некоторое дробно- рациональное число л!/л раз.
Если при приеме ответных колебаний в качестве опорного используется трансформированное в л!/п раз запросное колебание, то частота биений будет ~ Рх+ Рд — — 2 — Рэ — — 2Р„, э э где Р и Р, — допплеровские поправки в линии запроеа и ответа [(8), $л2.9 [. В ответчике и запросчике может использоватьая узкополосный прием с автоподстройкой частоты гетеродина по схемам рис. 6.27.
$6.9. Измерение дальности при непрерывном немодулированном излучении. Двухчастотный допплеровский радиолокатор Дальность до цели при использовании непрерывного немодулированного излучения принципиально может быть определена с помощью двух раздельных разнесенных допплеровских установок. Каждый радиолокатор определяет угловые координаты цели, а дальность до цели можно вычислить, решая треугольник, в котором, кроме двух углов известна база между радиолокаторами.
Неудоб. ство при этом заключается в том, что отсутствует прямой отсчет дальности и требуется расположение радиолокаторов в различных пунктах. Эти недостатки можно устранить, если в одном из пунктов вместо монохроматических излучать двухчастотные колебания. Огибающая биений двух чаетот позволяет уже в принципе измерить время запаздывания до цели. Чтобы обеспечить оптимальную обработку в случае стабильного передатчика, достаточно иметь набор парных весьма узкополосных фильтров, рассчитанных на различные изменения частоты вследствие эффекта Допплера — Белопольского. Вместо этого можно использовать систему из двух допплеровских установок корреляционно-фильтрового типа, работающих на несколько отличающихся несущих частотах /, и /, /, + Р, (рис. 6.33).
Проанализируем работу идеализированного фильтрового и реального двухчастотного корреляционно-фильтрового допплеровского адиолокатора. игиал, используемый в таком двухчастотном допплероэском радиолокаторе (без учета флюктуаций цели), можно записать з виде и(/) *У!сов 2п/,/+Ум сов 2п/,6 Полагая для простоты У! = Уп 1 и обозначая /1+/~ 2 = /о получим и(С) =2соз2п — /сов 2л/,6 Рэ 2 36! Если Р << /е, то величина р ° е и нр Рр ттн — Г -/Хн — ( 0(1)=2соз2и — ~у=е х + е 2 явля ется комплексной амплитудой сигнала, позволяющей вычислить двумерную автокорреляционную функцию тр(т, Р). После подста оки (1) в выражение [(6), $ 6.3) и преобразований получим: 1Р(т, Р)— = сов 2и — Рт /6(Р)~+ — 16(Р+Рр)(+ — )6(Р— Рр)!.
(2) Рр 1 1 2 епедаттиг Л-А га Рис. 6.34. Нормированная автокоррелнционнаи функция непрерывного двухчастотного сигнала % 6.6 Рис, 6.33. Блок-схема двухчастотиого допплеровского радиолокатора 362 Н и . 6.34 изображена нормированная автокорреляционная функция сигнала р(т, Р), соответствующая выражени ( ). очень легко пояснить с позиций идеализированного фильтрового радиолокатора. Средняя часть диаграммы характеризует огибающую б " выходе фильтровой системы при отсутствии допплеровя исческих поправок частоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
