Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 85
Текст из файла (страница 85)
шййь (с(и(с/(ваап(2Л>дрт у)) Ш) Рис. 7.40. Пачки видеоимпульсов движуптейся цели в квадратурных каналах (а, б) и на выходе схемы оптимальной обработки на видеочастоте (в) 470 й 7.(З 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 3у'созйф + сйптф = 1, где чР = 2пгд рг — ср).
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. й 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- Рис. 7.41. Блок-схема когерентно-имнульсного радиолокатора с эквивалентной внутренней коге- рентностью: ИМ вЂ” нмпуаьсный модулятор, М вЂ” магнетрон, КГ- когерентный гетероднн, ФЛ вЂ” фааочунстантеаьный дв. гектор 471 $7Л4 Рис. 7.42. Пояснение принципа действия когерент- ного гетерод ни а ванной фазой. В качестве источника опорного напряжения можно взять специальный генератор — кагерентный гетперодин (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. 7.41. 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. 7.42), где показаны зондирующий и отраженный сигналы и„„н(т) и и„р(7), напряжение когерентного гетеродина и„,(1), а также напряжение на выходе фазового детектора ифд(1). После начала зондирования в контур когерентного гетеродина поступает напряжение зондирующего сигнала.
Вплоть до момента отпирания когереитного гетеродина этот контур работает в режиме вынужденных колебаний и полная фаза колебаний будет Фн„(1) =св,Г+ф, ДлЯ 1 (О. После окончания зондирующего импульса и отпирания в некоторый момент времени 1 = 0 когерентный гетеродин генерирует на своей частоте и его полная фаза Фк„(1) = отк„(+ фа„для Г)~ О. (2) Несколько идеализируя переход от режима вынужденных к режиму собственных колебаний, будем считать, что он имеет место только при 1 = 0 и полная фаза колебаний когерентного гетеро- 472 й тпл дина при этом не меняется.
Это значит, что начальная фаза сигнала навязывается когерентному гетеродину, т. е. григ = ~р„и остается навязанной ему в течение всего периода посылки. Если время запаздывания отраженного сигнала составляет величину г, (рис. 7.42), то полная фаза отраженного сигнала во время его существования г, — тн < у < г, определяется выражением Ф (у) = ю,(à — у,)+ фа. (3) Разность фаз колебаний когерентного гетеродина и отраженного сигнала является при этом функцией времени ф (У) (Внг (У) гротр (У) = юнг У шо (У Уэ) (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) прн наложении колебаний сигнала и когерентного гетеродина можно иллюстрировать векторной диаграммой (рис. 7.43), на которой угол сдвига фаз между напряжениями когерентного гетеродина и сигнала меняется за время длительности импульса от чрн в начале импульса до ф„в его конце, т. е. всего на ф, = ф„— ф„. Значения ф, и ф„находим из формулы (4): фн = эр (Гэ ти) = юнг (Гэ тн)+ юо тн ф.=ф(у.)= .,у..
Чтобы избежать перемены знака за счет биений, требуют !фт(=~ ф„— тр„(=!ю,— оэ„„(т„< —. (6) 2 При этом возможны только небольшие скосы вершины видеонмпульсов за счет того, что напряжения в начале и конце (У соз ф„ и (l созф„) не одинаковы. Прн достаточной стабильности частоты сигнала и когерентного гетероднна даже при некотором скосе вершины можно добиться гр« Рис.
7.43. Векторная диаграмма, иллюстрирующая воэможность скоса вершины импульса ээ счет сдвига фаэ эа длительность импульса 16В зэк. шоо удовлетворительной компенсации сигналов от неподвижных отражателей. Чтобы иметь возможность компенсировать отражения от дипольных отражателей, перемешаемых 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, влияюшими на СДЦ в радиолокаторах 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 местного гепмродина (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-нмпульсной аппаратуры. Считая для простоты форму импульса прямоугольной, будем исходить из того, что на выходе фазового детектора образовался скошенный импульс со значениями напряжения и„ = (l„созф„ в начале и и„ = 0 созф„ в конце импульса. Изменение углов ф„ и ф„ за период посылки приведет к остаткам напряжения на выходе схемы череспериодного вычитания: би„= — У„з1п ф„бф„, би„= — 0 з1п ф„бф„, где бф„ и бф„ †нестабильнос фазы, обусловленные влиянием нестабильности частоты. Используя формулы 1(5), 2 7.14], находим бфи = ((к ти) бвкг+ ти бвс бфк =(,бвкг. (2) Найдем среднее значение квадрата остаточного напряжения, например, для начала импульса (бии)' = (/~ з(пк ф„]((, — т,)' (бвк,)' + +т~(бв,) +2((к — ти)т„бвигбв,].
Усреднение по фи можно произвести независимо от усреднения по нестабильностям бваг и бв„при этом з(п'!р„=1(2. В силу независимого характера флюктуаций частоты когерентного гетеродина и генератора сигналов бвкг бв, = О. Таким образом, относительное значение среднего квадрата остатков будет — = — ~((, — ти)' (бвкг)'+ т„' (бв,)'1 . (4) и„' 2 Аналогично (к (бвкг) ' (бии)и ! з к (7' Если потребовать, чтобы " = —, то при одинаковом (бик)' 1 ((з 400 влиянии нестабильностей частот сигнала и гетеродина их допустимые среднеквадратичные значения определяются величинами т/ — и ! 1 ! (9.,)...,.. = г (67.,)' =— 2л 20(( — т„) !25( (б] (6~,),„, „= Ф (б~,)~= (7) При максимальном времени запаздывания (, = 1 мсек (дальность !50 км) и длительности импульса ти = 2 мксек соответственно получим: (6(к,)гиии,к=8 гц и (6(',),кии„,—— 4 кгц.
Стабилизация когерентного гетеродина особенно осложняется, поскольку требуется фазирование, Поэтому, чтобы облегчить усло- !6В' 475 Рнс. 7.44. Блок-схема когерентно-нмпульсного радиолокатора с эквивалентной внутренней когерентностью и с когерентным гетероднном на промежуточной частоте: ИМ вЂ импульсн модулятор; М вЂ” магнетрон; Кà †когерентный гетероднн; См — смеснтелто Мà †местн гетерод. ин; ФЛ вЂ” йаааочунстнительный детектор вия его стабилизации, когерентный гетеродин ставят на промежуточной частоте и блок-схема когерентно-импульсного радиолокатора принимает вид, показанный на рис. 7.44. В этом случае высокие требования должны предъявляться к стабильности не только когерентного, но и местного гетеродина, даже более жесткие требования, поскольку наряду с прежними источниками нестабильностей добавляется еще один источник — местный гетеродин.
Однако эти требования выполняются несколько легче, так как исключено фазирование на высокой частоте. Тем не менее, нужно по возможности исключить влияние на местный гетеродин всех источников нестабильности. В частности, в радиолокаторах с внутренней когерентностью не допускают быстрой автоматической подстройки частоты местного гетеродина, предпочитая ей, например, скачкообразную, механическую перестройку. Возможно также использование автоматической подстройки частоты магнетрона под местный гетеродин взамен автоматической подстройки местного гетеродина под частоту магнетрона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
