Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 66
Текст из файла (страница 66)
При расстройке по частоте биени зают. Когда расстройка равна точно ~-Р, на выходе появляется монохроматическое колебание постоянной амплитуды. Введение в ходе расчета когерентных колебаний неограниченной длительности с бесконечно узкими спектрами частот является идеализацией. С учетом конечной длительности колебаний вертикальные полосы на диаграмме рис. 6.34 не будут бесконечно узкими. Из ис. 6.34 следует, что двухчастотный допплеровский радиолокатор, сохраняя высокие селектирующие свойства по частоте (скорости), позволяет измерять дальность до цели.
Это измерение производится однозначно в интервале времени запаздывания: (3) амане = Р в Практически в двухчастотном допплеровском радиолокаторе дальность до цели измеряется по разности фаз напряжений допплеровских частот на выходе приемников: Ф,(г) = 2п~г — — фм, Фг(") =2пгг фзг где ф„и ф„могут учитывать различия начальных фаз принимаемых колебаний при отражении от цели. Обычно считают грзг = ф„= ф, и при этом разность фаз, измеряемая фазометром, йкФ = Ф, — Ф, = — в г (у) оказывается пропорциональной разностной частоте Р и дальности Р до цели г. Значение разностной частоты выбирается из условия однозначного измерения дальности, т.е. из условия, что разность фаз ЬФ не превышает 2п на дальности г = гм,„, (рис. 6.35). Это условие приводит к зависимости (рис.
6.36), полученной ранее из анализа автокорреляционной функции сигнала Р ( кгманс Гг мане где гм,„, определяется энергетическими возможностями. Если слежение по скорости не производится, то полоса каждого гр,аи из приемников должна быть выбрана из условия Ау„р > 2Рл „,„, гю гар гр за ьо гро грр зрр ~от ммакак "и ргз Рис. 6.36. Пояснение условия одноз. пичного измерения дальности Рнс. 6.36. К выбору разностноа частоты в зависимости от максимальной дальности двухчастотного допплеровского радиолокатора 363 Рис, 6.37.
Пояснение выбора полосы приемников в двух- частотном допплеровском радиолокаторе (рис. 6.87), а это налагает дополнительные ограничения на выбор Р . Разностная частота должна быть больше Л~„, т, е. г >Л~„. (5) Один из вариантов фазометра содержит электроннолучевую трубку с кольцевой разверткой (рис.
6.38). Напряжение допплеровской частоты с выхода одного из приемников служит для формирования двух квадратурных колебаний, создающих развертку. С выхода второго приемника напряжение используется для образования жестко связанного с ним по фазе импульса цели, подаваемого либо на центральный (амплитудная отметка), либо на управляющий (яркостная отметка) электрод трубки.
Пусть на фазометр подано сразу две пары гармонических колебаний одинаковой частоты с разностями фаз ЛФт, ЛФа. Фазометр выдаст разность фаз между суммарными колебаниями, т. е. ии одну из указанньих разностей фаз замерить не удастся. Таким образом недостатком двухчастотной допплеровской системы является то, что она измеряет расстояние только до одной цели, т. е. не обладает разрешающей способностью по дальности. Если необходимо обнаружить и измерить дальности до нескольких целей на каждом угловом направлении, разрешение их может быть осуществлено либо по дальности, либо по скорости. Первое достигается путем перехода от двухчастотных к многочастотным допплеровскнм системам нлн другим системам с когерентными широкополосными сигналами, а второе — например, путем перестройки фильтра допплеровской частоты.
Двухчастотные и многочастотные методы измерения расстояния до одной цели могут использоваться также в системах с активным отвепюм. Рис. 6.36. Использование электроннолу. чевой трубки с кольцевой разверткой в качестве фазометра $ 6.9 В. МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ ПРИ ЗОНДИРОВАНИИ ПРОСТРАНСТВА ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ БОЛЬШОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ й 8.10.
Использование непрерывного и длинноимпульсного частотно-модулированного излучения Зондирующие непрерывные и длнннонмпульсные частотно-модулированные колебания, как и немодулированные позволяют осуществить излучение большой средней мощности передатчика. Обогашение спектра излучаемого колебания по сравнению с немодулированным расширяет возможности получения информации, позволяя улучшить разрешающую способность по дальности и точность ее измерения. Поскольку в системах с непрерывным излучением прямой и отраженный сигналы все время подводятся к приемному устройству, измерение расстояния может быть сведено к измерению частотного интервала между излученными и отраженными от цели колебаниями в один и тот же момент времени. В этой связи в настоящем параграфе уточняются понятия мгноееннььх и спектральных частот, рассматриваются возможные законы модуляции мгновенной частоты и дается пример простейшего одноцелевого радиолокатора с частотно-модулированным излучением.
В последующих параграфах рассматриваются особенности многоцелевой частотной локации. Модуляция частоты произвольного колебания и(!) = = (I сов[!ьь1 + !р(!)) тесно связана с модуляцией фазы — начальной ф(!) и полной геена + !р(1). Производную по времени от полной фазы называют мгновенной частотой колебания ь! — ~+ т'(()) =~ +Ам(~) ([) где приращение частоты А!ь(~) по сравнению с !ьь является производной начальной фазы А!ь (г) = ф'(г). (2) Интегрируя (2) в пределах от !ь до ! и обозначая ф((ь) через ф„ получим, что приращение начальной фазы по сравнению с ф, оп. ределяется интегралом от приращения частоты ! ф(г) =~ А!ь(з) йз+Фь. (3) !е Отсюда, в частности, следует, что постоянному приращению частоты соответствует линейное изменение приращения фазы во времени, а линейному приращению частоты — квадратичное.
Периодическому закону изменения частоты соответствует также периодический закон изменения фазы, а, значит, и всего чаетотной В.16 365 модулированного колебания в целом. Последнее в этом случае может быть представлено рядом Фурье ы И) =,'«~ (/н сои ( — йГ+срн) т. е. суммой гармонических составляюших с кратными частотами. Частоты этих гармонических составляющих называются спектральными часяоспазси. Для частотно-модулированного колебания с ограниченным во времени интервалом отличных от нуля значений линейчатый спектр вырождается в сплошной, т. е. спектральные линии плотно заполняют ось частот.
Спектральныечастоты, отличаясь отмгновенных, связаны с ними. Например, ширина спектра ЛЧМ колебания большой длительности определяется практически величиной девиации частоты, т. е. разностью между максимальной и минимальной мгновенными частотами Ь| = ~мини — ~мин. Это значит, что спектральные частоты, распределенные по всей частотной оси, имеют существенную интенсивность лишь в области, определяемой величиной девиации частоты и расположенной в районе несущей. Рассмотрим некоторые разновидности модуляции мгновенной частоты.
На рис. 6.39,а изображен симметричный пилообразный закон изменения мгновенной частоты. В этом случае скорости нарастания и убывания частоты вполне одинаковы и составляют 2ЬРТ. Величина девиации сто практически составляет доли процента от несущей го. На рис. 6.39, б изображен несимметричный пилооб. у нинин Ь и'нин Х унннС Ь инин Х уиннс зс ниии йс е Рис. 6,39, Примеры различных законов модуляции частоты ф ало хатор Рис. 6.40. Схема корреляционной обработки сигнала с по- следоаательным анализом по иремени запаздыаания (4) (5) 367 ит (1) = С/т з1'п ф, (1), и, (() =- 1/ з(п тр, (г) $ 6.$0 разный закон изменения мгновенной частоты. В этом случае скорости нарастания и убывания частоты существенно отличаются друг от друга. Спектр излучения при несимметричном законе менее изрезан, чем при симметричном, когда одни и те же мгновенные частоты дважды излучаются в течение периода модуляции.
На рис. 6.39, в изображен гармонический закон изменения мгновенной частоты, применяемый в радиоальтиметрах при работе по единственной цели— поверхности земли. Обработка непрерывных частотно-модулированных сигналов в принципе возможна с помощью оптимальных фильтров, рассчитанных на один период модуляции частоты, либо с помощью корреляционных схем, в которых перед интегрированием происходит перемножение отраженного и ожидаемого сигналов, причем последний должен подаваться в определенный момент времени для каждого разрешаемого элемента дальности.
Пример схемы корреляционной обработки отраженного ЧМ сигнала приведен на рис. 6.40. Сигнальная составляющая напряжения в такой схеме достигает максимума при совпадении во времени отраженного и ожидаемого сигналов. Упрощение обработки может быть достигнуто за счет перехода от корреляционной к корреляционно-фильтровой обработке, когда в качестве опорного напряжения используется непосредственно напряжение колебаний передатчика. В этом случае отпадает необходимость в линии переменной задержки. Рассмотрим принцип измерения расстояния до одной цели при использовании симметричного пилообразного закона модуляции частоты и корреляционно-фильтровой обработки. Блок-схема такого частотного дальномера изображена на рис. 6.41.
Прямой сигнал передатчика может попадать в приемник непосредственно через антенну, либо по специальному фидеру. Отраженный от цели сигнал на входе смесителя, отличаясь от прямого сигнала по амплитуде, запаздывает во времени на величину Г, = = 2гlс. При наложении прямого (опорного) и отраженного сигналов ,«ям а. Рнс. 6А1. Блок-схема простейшего частотного раднодаль- номера возникают биения с частотой, зависящей от дальности до цели, Мгновенная частота огибающей биений равна абсолютному значе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
