Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Импульсный переуавпиа — — йуаууппвар ! 1 ! Янвенна Переелюпавель щеуапа-прием ренеравпр непрерырных Напейаний Всйепимпульсы пв Всех иелей Виуее- Ьсипивапь атальвр Вмесивель ВЮееимаульсы вальса ап ппруисюных иелеи Вйыпный инаинавпр и ~или/ испи сппре- ралвуенап Рис. 10.15. Допплеровская система с импульсной модуляцией. Один из способов использует изменение частот боковых полос, вызываемое допплеровским сдвигом. Другой способ действует во временной области и испольаует тот. факт, что разность фаз между последовательными импульсами передатчика неодинакова. Последний способ фильтрации наиболее часто применяется для индикации подвижных целей.
Анализ и синтез этих фильтрующих цепей очень сложен и не входит в задачу настоящей книги. Высотомер с частотной модуляцией (радиовысот о м е р). Как уже было указано выше, для измерения дальности необходимо, чтобы излучаемые сигналы имели опорную отметку, например, в виде какой-либо модуляции.
С этой целью может быть использована частотная модуляция. Если излучаемая частота изме- 10.19! плялмитгы имптльсных Илдиолоклтояов 4!б няется, можно измерять дальность, сравнивая излучаемую и отражаемую частоты. На рис. 10.10 показана блок-схема такого устройства. При этом необходимо ограничиться целями, не имеющими радиальной скорости. Тогда из сравнения частот вырабатывается частота, пропорциональная дальности цели. Если же имеется и радиальная скорость, то принятая частота отличается от излучаемой ~7ееейжегая анненна Пунеяеная ахеяна Рис. 10.16. Радиовысотомер.
на величину, пропорциональную сумме дальности и ее производной по времени. Подобные системы применяются для измерения высоты самолетов, у которых вертикальная скорость близка к нулю. 10.19. Параметры импульсных радиолокаторов Задача последующих параграфов состоит в том, чтобы показать, как влияет сама подлежащая передаче информация на выбор параметров радиолокационной системы. Чтобы рассмотреть подробности проектирования всех элементов радиолокационной системы, неоходимо было бы привлечение большого справочного материала.
Здесь нам нет необходимости заниматься этим. Мы будем рассматривать методику проектирования с точки зрения требований теории связи. Наше главное внимание будет сосредоточено на антеннах, линиях передачи, передатчиках, импульсных модуляторах, приемниках, блоках дальности, угловых блоках (азимута и угла места) и источниках питания. Следящие системы, применяемые в радиолокационных установках, рассмотрены в других главах; Сначала мы будем рассматривать вопросы, касающиеся как поисковых, так и сопровождающих радиолокаторов.
Затем мы займемся динамическими условиями, играющими главную роль в радиолокаторах сопровождения. полгчвний и пгйовглзовлний инеогмтгии [гл. 1О 416 10.20. Антенны радиолокаторов Проектирование антенн радиолокаторов есть сложное искусство, опирающееся на науку. Литература по этому вопросу чрезвычайно обширна. Нам необходимо изложить здесь лишь некоторые избранные вопросы. Антенны, применяемые в системах управления снарядами при помощи радиолокаторов, большей частью относятся к категории так называемых квазиоптических, а не решетчатых антенн.
Такая квазиоптическая антенна состоит обычно из источника излучения или облучателя, который возбуждает параболоид или линзу. Параболоид или линзу считают (иногда ошибочно) главным средством формирования диаграммы направленности луча; эту диаграмму называют «вторичной». Облучатель или первичный излучатель сам по себе посылает по направлению ко вторичному излучателю луч, диаграмма направленности которого называется «первичной». В настоящее время состояние искусства разработки больших антенн (больших по сравнению с длиной излучаемой волны) таково, что можно более или менее твердо сформулировать несколько важных для конструктора фактов. а) Выигрыш и вторичная диаграмма напраеленности большой антенны известным образом зависят от ее площади, квадрата длины волны и степени освещенности вторичного излучателя первичным. Если бы передающая антенна') излучала энергию изотропно, т.
е. одинаково во всех направлениях, то мощность, проходящую через единицу площади на расстоянии г1 от антенны, можно было бы найти, разделив полную излученную мощность о на 4ядг. Однако направленная антенна концентрирует энергию в определенных направлениях. Поэтому мощность, проходящая через единицу площади в некоторой удаленной точке пространства, будет отличаться некоторым коэффициентом 0 от мощности, которая появилась бы в этой точке в результате изотропного излучения той же самой общей мощности. Этот коэффициент называется еыигрышем (или коэффициентом усиления) антенны в данном направлении.
По нашему определению выигрыш гипотетического изотропного излучателя равен единице в любом направлении. Для всякой другой антенны 0 будет больше единицы в одних направлениях н меньше единицы — в других. Ясно, что О не может быть больше единицы во всех направлениях и что средняя величина О, взятая по всей сфере, должна быть в точности равна единице. Обычно нас интересуют антенны, имеющие резко выраженный максимум 0 в одном направлении, т. е.
антенны, излучающие энерг) Взято из й18 епо и г 1., цнт. на стр. 410; см. стр. 19 цнт. книги [ялн стр. 18 русского перевода. (Прим иерее.)[ 417 10.20) лнтвниы глдиолоклтогов гию в виде луча. Это максимальное значение мы будем обозначать через Ош Узкие лучи, характерные для радиолокаторов, использующих микроволны (сантиметровые), требуют антенн, размеры которых велики по сравнению с длиной волны. Почти во всех случаях излучающие системы обладают отверстием (апертурой) большой площади, в котором возбуждается в основном плоская волна.
Для таких систем основное соотношение между максимальным выигрышем Ое, площадью отверстия А и длиной волны Л будет иметь следующий вид: 4лАКо о= Ла (10.24) ОЛЯ 4 4л ' (10. 25) Заметим, что в уравнении (!0.25) написано О, а не Оз, так как его применимость не ограничивается направлением максимального 1) Под шириной луча мы будем понимать угол между двумя иаправле- 1 пнями, для которых О= — Ом 2 27 зак. явах А. с лака Безразмерный коэффициент Ка равен единице, если возбуждение одинаково по фазе и интенсивности на всем отверстии; в реальных антеннах коэффициент Ке обычно бывает порядка от 0,6 до 0,7 и редко меньше, чем 0,5.
Согласно уравнению (!0.24) при Ка — — 1 параболическая антенна диаметром 100 сж имела бы на волне 10 см выигрыш, равный 986, а в реальных условиях, при Ка — — 0,65, выигрыш будет около 640. Можно легко усмотреть связь между выигрышем и шириной луча '). Применяя излучающее отверстие размером Н в обоих напра- Л влениях, можно сформировать луч шириной в — радиан. При этом излучаемая мощность будет сосредоточена главным образом в преЛя делах телесного угла —. Изотропный излучатель распространял бы лаз ту же самую энергию в пределах телесного угла 4л. Таким образом, можно ожидать, что выигрыш антенны будет приблизительно 4лпа равен —,, что достаточно хорошо согласуется с уравнением (10.24), поскольку площадь излучающего отверстия имеет порядок Р.
Следующим свойством антенны, столь же важным, как и выигрыш, является ее эффективная приемная площадь, или сечение. Эта величина имеет размерность площади и, будучи умноженной на плотность энергии (мощность на единицу площади) падающей плоской волны, дает полную мощность сигнала, принятого антенной. Эффективная приемная площадь А„связана с выигрышем следующим соотношением: полгчзнив и пгвовглзовьнив иньогмлции (гл. 1 0 418 б Сэереь~е пгпссзтэаы НиМселуэпианээ л иеэслшэачие " Первично гтэсеэыни ~Улб часов ( л' Амээььн лсэесэгеан сг/ Рис.
10.17. Изотроиное облучение: а) изотропиое облучение отражателя и источник образования боковых лепестков; б) результирующая диаграмма направленности: высокий уровень боковых лепестков, но узкий главный луч. иными словами, вся энергия, падающая на излучающее отверстие, поглощается антенной. Почти всегда величина А„зависит от площади А излучающего отверстия, но не от Л, в то время как Оь А зависит от — . Ла ' б) Вообще изотропное облучение дает максимальныб выигрыш, максимальное значение коэффициента К, минимальную ширину луча и большое количество боковых лепестков высокого уровня.
На рнс. 10.17 видно, что на практике осуществление изотропного облучения ведет к переливанию части энергии через границу отражателя. Эта энергия проявляется в виде боковых лепестков. в) Неравномерное облучение вообще дает выигрыш меньше максимального, ширину луча больше минимальной и боковые лепестки более низкого уровня, чем при изотропном облучении. Рис. 10.18 иллюстрирует указанные явления. Заметим, что поверхность у края отражателя получает меньше энергии, вследствие чего площадь отражателя используется менее эффективно и получается меньший выигрыш.
Это соответствует уменьшению коэффициента Кь в формуле (10.24). Отметим, что боковые лепестки не исчезают полностью, так как, кроме указанной выше причины их образования, существуют еще и другие: невыгодная форма границы отража- выигрыша или какой-либо особой формой луча. Если известен выигрыш антенны в каком-нибудь направлении, то ее эффективная приемная площадь для плоской волны, распространяющейся вдоль этого направлении, вполне определена. Уравнение (10.25) можно обосновать вполне строго при помощи теоремы взаимности. Сравнивая уравнения (10.24) и (10.25), мы видим, что если коэффициент Кь равен единице, то эффективная приемная площадь антенны в главном направлении точно равна площади излучающего отверстия; 1О.
20) 419 антенны РАднолоклтОРОВ тела, рассеяние энергии непосредственно от облучателя, ззтенение облучателя и интерференция. Антенны, большие по сравнению с длиной волны (площадь ) 10') а), применяются для сопровождения целей на станциях управления снарядами, где пространство не так ограничено, как внутри самого снаряда. Станции управления (как самолетные, так и наземные) могут быть расположены недалеко от поверхности Земли. Желательно направлять к поверхности Земли как можно меньше энергии, чтобы Поверхность, еоь о1лувенае оелаалена нал льва уалунаньам ( Рис. 10.18. Неравномерное облучение; а) неравномерное облучение отражателя; б) результирующая вторичная диаграмма: низкий уровень боковых лепестков, но более широкий главный луч.
интерференция между антенной и ее отражением была минимальной (рис. 10.19). Если цвль облучается прямо главным лепестком (т. е. лучом) и, кроме того, на цель попадает еще отраженная энергия, то источниками энергии являются как антенна, так и ее отражение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
