Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 67
Текст из файла (страница 67)
нню разности мгновенных частот прямого и отраженного сигналов Р,(() = / — ') "~' — "~*1!=У, (г) — 7,(г)(. 2н[Ж ш' )$ Из векторной диаграммы (рис. 6.42) амплитуда результирующего колебания У = ~/(7'~ + Я + 20, У, соз тр (() (6) илн, если амплитуда опорного сигнала Ут значительно больше, чем отраженного Уе, О Ц+И,с ФВ. (7) Фаза Ф(г) определяется как разность фаз прямого и отраженного сигналов е г)-ф,(г) — ф,(г). Рнс. 6.42. Венторнан диаграмма, нойснню. щаа образование бненнй й вла иа Рнс.
6.43. Пояснение принципа действня частотного дальномера при неизменном расстояннн до цели нб !!!! й ! $ !!!!! ЙИ Рнс. 6.44. Пояснение особенностей работы частотного дальномера прн нзменяющелкя расстоянии до цели 369 !3 зак. !аео После детектирования и подавления постоянной составляющей цепью ЯС выделяется колебание частоты биений Аи = и,— Ц = и, Ф ((). (8) На рис. 6.43, а сплошными ломаными линиями показаны законы изменения частоты передаваемого и принимаемого (отраженного) сигналов для симметричного пилообразного закона изменения мгновенной частоты. При этом цель полагается неподвижной, а время запаздывания отраженного сигнала много меньше периода модуляции (, <'= Т.
Линии законов изменения частоты сдвинуты на время запаздывания сигнала (г. На рис. 6.43, б показан график изменения частоты биений. Из графика видно, что частота биений в основном остается постоянной, за исключением небольших интервалов времени, на границах которых разность скоростей изменения частоты колебаний передатчика и отраженного сигнала меняет знак. Скорость изменения частоты у = 2Ь~(Т = 2сгГР связана с девиацией частоты и периодом Т (или частотой модуляции Р). Основное значение частоты биений будет 4Ь|рг ~'ьг = уФг = с Аналогично для несимметричного закона изменения мгновенной частоты у ЯР' и Рьь у(г аг 2а1рг Т с Таким образом, частота биений Рьг может служить мерой дальности до цели.
Ее называют поэтому частотой дальности. Движение цели вызывает дополнительное изменение частоты принимаемых колебаний на допплеровскую частоту. Поскольку девиация частоты передатчика значительно меньше несущей, можно пренебречь изменением допплеровской частоты за период модуляции. На рис.
6.44 показаны законы изменения частоты излученного и отраженного колебаний, а также частоты биений при симметричном пилообразном законе изменения частоты зондирующего сигнала. В данном случае допплеровская поправка по абсолютной величине меньше частоты дальности и прибавляется к ней в один полупериод модуляции, а вычитается из нее в другой пег = рьг+ рл рьг=)аг рх откуда легко определяются частота дальности и допплеровская частота с сег+Рьг с "Ег ььд бо 2 2 и При несимметричном пилообразном законе модуляции частоты за каждый период модуляции измеряется только линейная комбиЗтз 4 0.10 нация дальности и скорости. Раздельное определение их значений возможно в результате обработки за ряд периодов модуляции (см. ~ 6.17).
Простейшим примером частотного радиолокатора, рассчятанного на работу по единственной цели, являтся авиационный частотный радиовысотомер (радиоальтиметр), используемый при посадке или полетах на малых высотах. Лля измерения малых расстояний пригодны импульсные радиолокаторы с не модулированным по фазе радиоимпульсом малой длительности или со сложно.
модулированным сигналом, имеющим широкую полосу частот. Такую полосу сравнительно просто обеспечить, используя непрерывное излучение частотно-модулированных колебаний с большой частотной девиацией. Частота биений в таких высотомерах обычно определяется с помощью счетчиков биений С этой целью колебания частоты биений ограничиваются сверху и снизу и дифференцируются. После дифференцирования оставляют импульсы только одной полярности, используя нх для зарядки конденсатора. При симметричном законе модуляции частоты число импульсов за период модуляции определяется выражением 4Ь(г /у=лет= —.
с Заряд конденсатора за период модуляции будет !7 = 4(у, где 4 — заряд, сообщаемый одним импульсом. Напряжение на конденсаторе измеряется гальванометром, шкала которого градуируется в метрах. Приход только одного импульса за период модуляции соответствует минимальной измеряемой даль. ности с 4д/ что для девиации частоты 40 — 80 Меч соответствует тм„„= (2+ П м. й 6.! 1.
й1ногоцелевая частотная радиолокация Частотные радиолокаторы непрерывного излучения, так же как н импульсные, могут использоваться для обнаружения и измерения координат всех разрешаемых целей, находящихся в зоне действия станции. Рассмотрим случай, когда обнаруживаются две неподвижные цели на расстояниях г, и га от радиолокатора. Огибающая результирующего колебания определяется из векторной диаграммы (рис. 6.45), где векторы принимаемых от целей колебаний (/т и 4/з вращаются относительно вектора опорного напряжения с/о с различной угловой скоростью. Из треугольника ОАВ получим: (/~~ = ((/~+ (/, соз Ф, + (/, соз Ф) + ((/, з(п Ф, + (/, з!и Ф )' (1) или = 1// (/,'+(/~-(-(/~+2(/, (/, соз Фг( 2(/е (/, соз Ф,~-2(/ (/, соз (Ф, Ф,), (2) 13е 371 Рнс. б.45. Векторная диаграмма, поясняющая образование биений при наличии двух целей где 1 1 бз ~+ гРО! 3 бз ~+ Роз' Прнблн кенно извлекая корень при условии ()а )) 01ль найдем величину напряжения после детектора и )хС-цепи, режектируюшей постоянную составляющую: МУ =!l — (У, жИ созФ,+И,созФ,.
(3) Отсюда видно, что при указанном условии соблюдается принцип суперпозиции биений, т. е. выходное напряжение складывается из напряжений биений отдельных целейе. Для получения информации о каждой цели раздельно необходим спектральный анализ результирующего колебания биений. В простейшем случае такой анализ последовательно осушествляегся перестраиваемым фильтром. Приемное устройство выполняется по схемам, изображенным на рис. 6.46, а, б и является устройством корреляционно-фильтрового типа с последовательным анализом по частоте.
При этом на рис. 6.46, а предусмотрен перестраиваемый контур, а на рис. 6.46, б — перестраиваемый гетеродин. Подобные устройства могут использоваться для аетосопроеождения цели по дальности (рис. 6.46, в). Основным элементом этой схемы является частотный дискриминатор, который, например, состоит из двух взаимно расстроенных контуров, детектора н каскада вычитания.
При расстройке по частоте биений (по дальности) вырабатывается управляющее напряжение, изменяюшее частоту гете- родина таким образом, чтобы частота на входе дискриминатора была равна уо. Дальность до цели при этом непрерывно отслежи- ч Выражения (1) — (3) можно считать обоснованием суперпозиция биений также и в допплеровском радиолокаторе (см. 4 6.8). 372 й в.!1 Рис.
6,46. Схемы корреляпионно-фильтровой обработки сигналов с последовательным анализом (а, б) и автосопровождением (В) по частоте длт лередилгчика альные лили Рис. 6,47. Схема корреляционно- фильтровой обработки с параллельным спектральным анализом 373 лг от,т, отпг оо А„ Рис. 6.48.
Электроннолучевой индикатор при параллельном спектральном анализе сигналов вается, а информация о ней содержится в частоте перестраиваемого гетеродина. При отслеживании дальности до нескольких целей можно поставить несколько следящих систем. Для последовательного анализа сигналов требуется большое время, определяемое процессами установления колебаний. В процессе перестройки значительная часть энергии сигнала практически не используется. Этих недостатков лишены схемы параллельного (одновременного) спектрального анализа, например, схема корреляционно-фнльтровой обработки (рис. 6.47)'. Число фильтров в этой схеме определяется величиной 7т' = г„,„,/Лг, где Лг — разрешающая способность по дальности. Схема йа рис.
6.47 соответствует случаю световой индикации дальности. Случай индикации на электроннолучевой трубке иллюстрируется на рис. 6.48. В этом случае каналы анализатора спектра с помощью механического или электронного коммутатора последовательно подключаются к вертикально отклоняющим пластинам трубки, горизонтальная развертка которой является разверткой дальности.
Чем шире диапазон дальностей и чем лучше требуемая разрешающая способность по дальности Лг, тем больше необходимое число фильтров в анализаторе спектра. Достижимое при оптимальной обработке разрешение по дальности, как и для длинного частотномодулированиого радиоимпульса, определяется шириной спектра сигнала, т. е. практически величиной частотной девиации Ьг= —. с Ь| Число фильтров может быть сокращено за счет расширения их полосы пропускания, т. е. некоторой неоптимальности обработки сигнала, ведущей одновременно и к ухудшению разрешающей способности, но, тем не менее, остается очень велико.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
