Лекция №21-22. Конспекты к слайдам (1186401)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ЛЕКЦИИ 21-22

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ

Слайд 1

Измерение угловых координат основано на определении положения волнового фронта отраженной от цели электромагнитной волны относительно приемной апертуры. Процесс измерения угловых координат часто называют пеленгацией, а соответствующие измерители – пеленгаторами. Последние могут содержать один или несколько приемных каналов. Соответственно, методы пеленгации подразделяются на одноканальные и многоканальные.

Особенностью одноканального измерения угловых координат является, то что приемный тракт РЛС является одноканальным. Оценка угла производится на основе отраженного от цели сигнала, принятого за определенный промежуток времени, в течение которого производилось изменение направления диаграммы направленности приемной антенны. К одноканальным методам измерения угловых координат относятся метод максимума и метод конического сканирования.

К многоканальным относится моноимпульсный метод измерения.

Слайд 2

1 Одноканальные методы измерения угловых координат

1.1 Метод максимума

Широкое практическое применение одноканальные методы измерения угловых координат нашли, в частности, в радиолокаторах с зеркальными антеннами. В них конструктивно жестко определено ожидаемое направление прихода отраженного сигнала. Как правило, оно совпадает с перпендикуляром к плоскости раскрыва антенны. Изменение положения антенны, осуществляемое, в основном, механически, позволяет оценить, насколько ожидаемое направление совпадает с направлением на цель, и измерить ее координаты.

Предположим, что РЛС измеряет угловые координаты цели в режиме обзора, причем в этом режиме луч антенны равномерно перемещается по угловым направлениям в зоне ответственности.

Слайд 3

Отраженный от цели сигнал (при импульсном методе локации) представляет пачку импульсов (рисунок 1, а), огибающая которой определяется формой диаграммы направленности антенны, а длительность – временем облучения цели. Максимум огибающей будет наблюдаться в тот момент времени, когда антенна направлена на цель.

Слайд 4

Таким образом, полагая, что угловая скорость вращения антенны постоянна, и фиксируя момент времени, когда огибающая пачки достигает максимума (в этой точке выполняется условие ), можно определить угловую координату цели. Упрощенная структурная схема такого измерителя угловой координаты представлена на рисунок 1, б [43].

Рисунок 1 – Сигнал на выходе детектора (а) и структурная схема измерителя угловых координат (б)

Слайд 5

С выхода приемника на вход измерителя поступают импульсы, прошедшие согласованную обработку, которые запоминаются в регистре (линии задержки (ЛЗ)) на временном интервале, равном длительности пачки. Оценка производной обеспечивается суммированием отсчетов, снимаемых с выходов регистра, со специально подобранными весовыми коэффициентами пропорциональными производной огибающей. Момент времени, для которого производная огибающей равна нулю, определяется схемой фиксации. Чтобы исключить отсчет угловой координаты по шумовой выборке, угловая информация считывается только при наличии полезного сигнала. Решение о его наличии принимается в обнаружителе, где осуществляется накопление отсчетов с весовыми коэффициентами, пропорциональными огибающей пачки, и сравнение накопленного сигнала с пороговым значением.

Слайд 6

Ранее предполагалось, что сканирование пространства по угловым координатам осуществлялось путем механического изменения ориентации оси антенны. В РЛС с щелевыми антенными решетками можно организовать электронное сканирование путем изменения частоты (длины волны) несущего колебания, поскольку изменение частоты в данном случае приводит к изменению положения основного лепестка диаграммы направленности. Таким образом, в случае частотного сканирования измерение угловой координаты может быть сведено к измерению средней частоты сигнала.

Слайд 7

1.2 Метод конического сканирования

Метод предполагает использование антенн с характеристикой направленности, имеющей круговую симметрию. При вращении облучателя, смещенного из фокуса антенны (рисунок 2, а), обеспечивается вращение (сканирование) диаграммы направленности антенны по конической образующей с частотой .

Структурная схема РЛС с коническим сканированием представлена на рисунке 2.

Слайд 8

Коническое сканирование антенны обеспечивается за счет двигателя. Для управления двигателем используются два управляющих напряжения и , которые можно записать как:

,

.

Эти же напряжения используются в качестве опорных в схеме обработки сигнала.

Если радиолокационная цель смещена с равносигнального направления, то отраженный сигнал импульсной РЛС будет иметь вид представленный на рисунке 2б.

Слайд 9

Как видно, сигнал представляет собой пачку радиоимпульсов, модулированных по амплитуде. Информация о положении цели заложена именно в амплитуду. Для выделения этой информации используется детектор, который выделяет огибающую пачки радиоимпульсов. Полученный после детектора сигнал представлен на рисунке 2в.

Слайд 10

Рисунок 2 – Измерение угловых координат при коническом сканировании: б – сигнал, отраженный от цели, в – сигнал после детектора, г – опорные сигналы

Слайд 11

Рассмотрим вопрос формы сигнала, на рисунке 2в. Введем систему координат , оси которой соответствуют углам, отсчитываем в направлении азимута и угла места РЛС. Начало данной системы координат пусть совпадает с направлением на цель. Пусть также равносигнальное направление антенны РЛС имеет координаты в данной системе координат.

На рисунке 3б приводятся пояснения к сказанному.

Рисунок 3 –К расчету формы сигнала после детектора

Слайд 12

Отклонение максимума ДНА от равносигнального направления обозначим как .

С учетом введенных обозначений зависимость положения максимума ДНА от времени будет записываться как:

Тогда угол между направлением на максимум ДНА и направлением на цель при условии малости углов можно записать как

Или с учетом предыдущих выражений

Мы полагаем, что и , что как правило выполняется на практике. Тогда

Пользуясь приближенным выражением

,

для , получим

.

Слайд 13

Учитывая форму ДНА (мы предполагаем ее осесимметричной), сигнал на выходе детектора будет иметь вид

.

Раскладывая ДНА в ряд Тейлора и ограничиваясь первыми двумя членами, получим:

,

где

,

,

Таким образом, в приближении малых углов сигнал на выходе детектора является гармоническим, амплитуда и фаза которого определяют угловое положение цели. Для выделения информации об амплитуде и фазе этого сигнала в схеме обработки РЛС используются опорные сигналы и .

К недостаткам РЛС с коническим сканированием, как и других одноканальных пеленгаторов, следует отнести ухудшение точности вследствие влияния амплитудных флуктуаций сигнала, отраженного от цели.

Слайд 14

2 Многоканальные методы измерения угловых координат (моноимпульсный метод)

В настоящее время широкое распространение получил моноимпульсный метод определения направления на цель, при котором отраженный импульс содержит полную информацию об угловом положении цели. Этим и объясняется происхождение термина «моноимпульсная» (одноимпульсная) пеленгация. Для технической реализации моноимпульсной пеленгации необходим многоканальный прием. Отраженные от цели сигналы одновременно принимаются двумя независимыми приемными каналами по каждой координатной плоскости пеленгаций (двумя в азимутальной плоскости и двумя в угломестной). Так как в моноимпульсных системах пеленгование осуществляется по одному импульсу, и используется два независимых канала приема в каждой координатной плоскости, то амплитудные флуктуации отраженного сигнала не оказывают заметного влияния· на точность измерения угловых координат.

Слайд 15

В зависимости от характера извлечения угловой информации о цели из принимаемых сигналов различают три основных способа определения координат в моноимпульсных системах: амплитудный, фазовый и комплексный.

В моноимпульсных системах с амплитудной пеленгацией для определения угловой координаты в одной плоскости формируются две перекрещивающиеся диаграммы направленности антенны, разнесенные на углы от равносигнального направления (рисунок 4, а).

Рисунок 4 – Виды парциальных ДНА и сравнение сигналов в моноимпульсных системах с амплитудной (а), фазовой (б) и комплексной (в) пеленгацией

Слайд 16

При отклонении цели на угол от равносигнального направления (PCH) (цель находится в точке А) сигнал, принятый по нижней диаграмме, больше сигнала, принятого по верхней диаграмме. Разность амплитуд принятых сигналов определяет угол отклонения цели от равносигнального направления. Знак этой разности характеризует направление смещения равносигнального направления относительно цели. Когда равносигнальное направление совмещается с целью, амплитуды отраженных сигналов, принятых по обеим диаграммам, равны, а их разность обращается в нуль.

В моноимпульсных системах с фазовой пеленгацией направление на цель в одной координатной плоскости определяется сравнением фаз сигналов, принимаемых двумя антеннами. В дальней зоне каждая антенна облучает один и тот же объем пространства, в результате чего исходящие от точечной цели отраженные сигналы практически одинаковы по амплитуде, но различаются по фазе.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций