Бакулев (560825), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Наконец, при относительном движении цели со скоростью Г; появляется доплеровский сдвиг частоты Р'„= — 2Г; /1, который может внести погрешность в измерение дальности. Для учета этой погрешности используют симметричные законы ЧМ и раздельную обработку сигнала в двух половинах периода модуляции (рис. 10.
11). Тогда на первой половине периода частоты модуляции Ем = гя — Г„а на второй Га = Кя+ Р'„, откуда гя = 0,5(лш+ Еы), 'я !!'5(~б2 ~63)' где гя и г„— частоты, пропорциональные дальности и скорости. 238 Принцип действия следящего частотного РД. Для автоматического сопровождения целей по дальности.в частотных РД применяют системы авто- подстройки частоты (АПЧ). В соответствующем частотном РД (рис.
10.12) сигнал биений с баланс- ного смесителя (БС) после фильтрации поступает на частотный дискриминатор. Сигнал ошибки, про- Рпс. 19.11. Влияние тффскщ Доллара на часготм сигпорциона-льный отклоне- надоя а чащнлном д нию Га от точки перехода через нуль Гас дискриминационной характеристики, после интегрирования в экстраполяторе подается на управляемый генератор ЗГ и изменяет Е'„до тех пор, пока не наступит равенство Га= Гас. В этот момент Т„= (4су'7(с Гаа)]л Рнс. 19.12.
Структурная схема следящего частотного н по значению Т„можно Рааноенльномела судить о дальности до цели. В заключение следует отметить, что частотные РД часто используют в качестве радиовысотомеров малых частот на различных ЛА. Принцип действия частотного РД с цифровым анализом спектра. Измерение дальности в таких РД основано на дискретном преобразовании Фурье (ДПФ), с помощью которого можно реализовать параллельный анализатор спектра, подобный показанному на рис.
10.8, а. Из анализируемого сигнала предварительно формируются квадратурные сигналы, которые затем подвергаются аналого-цифровому преобразованию. Число выборок 1т' каждого из квадратурных сигналов должно быть достаточным для однозначного представления исследуемого сигнала. Например, при частотно-модулированном сигнале с постоянной амплитудой число отсчетов фазы сигнала длительностью Т, должно составлЯть М= Тстав ЬгсТ„где сзг', — шиРина спектРа сигнала, а дг — Д-' — интервал дискретизации, причем и > р — Т-'.
анс с с 239 При использовании алгоритма зу-точечного ДПФ анализатор спектра состоит из гребенки узкополосных фильтров с центральными частотами ге=)1ЛЕ,= )А „где/с=О, 1,2, ...,М-1; Г,„,— частотадискретизацин сигнала; полоса пРопУсканиЯ каждого фильтРа поРЯдка (УТс = ЦМззг). Обнаружение и оценку частоты сигнала производят по номеру канала ДПФ, в котором накопленный сигнал превысил порог обнаружения. Для вычисления коэффициентов ДПФ применяют алгоритмы дискретного или быстрого преобразования Фурье, что позволяет анализировать спектр в реальном масштабе времени. Структурная схема анализатора спектра подобна приведенной на рис.
10.8. 10.3. Импульсные радиодальномеры Принцип действия импульсного РД. Зондирующий сигнал в импульсном РД (рис. 10.13) формируется ГРЧ, на который подаются импульсы модулятора или генератора импульсов. Синхронизатор (Синх) обеспечивает одновременность запуска модулятора и генератора пилообразного напряжения, создающего развертку на экране (ЭЛТ) в выходном устройстве (ВУ). Импульсы радиоРпс.!0.13. структурная схема импульсивно Радиодальпо- частоты (зондирующий мера с виалоговым ВУ сигнал) через переклю- чатель прием-передача гс и и сч (ППП) поступают в ан- з' зя з' тенну н излучаются в тр з пространство.
Отра- * а ь женные сигналы при- оз прм нимаются той же антенгн и ной и после усиления и преобразования в приемнике (Прм) направляются в аналоговое или цифровое выходное Рпс. 10.14. 1(иеровоя измеритель времени заиазды- устрой гво (ВУ) валия Ь При использовании аналогового ВУ эти импульсы подаются на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ для измерения времени 11о На горизонтально 240 отклоняющие пластины ЭЛТ приходит пилообразное напряжение развертки от генератора пилы (Г). Импульсный генератор подсвета используется для включения яркое~и ЭЛТ только на время прямого хода развертки. В современных импульсных РД использую~ цифровые ВУ (рис. ! О.
!4). Принцип действия импульсного РД с цифровым ВУ. В цифровых ВУ временной интервал гр преобразуется в цифровую форму (рис. ! О. ! 5). В момент запуска передатчика импульс синхронизатора (Синя) за- 1 ,„...„,р„,.р ~тт) °- крывая схему И и разрешая прохождение счетных импульсов от ГСчИ на счетчик (СЧ).
Триггер закрывается импульсом т Ь„м„. Отраженный сигнал с приемника (Прм) от- т крывает схемы И, стоящие после счетчика, и разрешает считывание кода, записанного в Сч за г вРемЯ Ог. СбРос счетчика Рис. !Од 5. Сигиыы а характер~аж точках схемы рис. ! Ц !4 и перевод триггера в исходное состояние выполняет следующий импульс синхронизатора. Схема измерения реализует разрешение целей по дальности, причем ее разрешающая способность и точность ограничены интервалом дискретизации по времени, т.е.
периодом счетных импульсов Тс„. Показанин счетчика в соответствУющем коде: Лг = )О/тс„гс Если цель точечная, то выбор точки отсчета гтг на огибающей импульса зависит от отношения мощностей сигнала и шума и. При с! < ! для повышения точное~и требуется оптимальная обработка сигнала, при которой форма выходного импульса совпадает с модулем корреляционного интеграла зондирующего сигнала (см. гл.З). Следовательно, при точечной цели целесообразно вести отсчет гк в точке, соответствующей максимальному значению с!, т.е, посередине отраженного сигнала. Если т) » !, то оптимальной обработки не требуется, полосу пропускания приемника выбирают гораздо более широкой, чем при оптимальной обработке, и отраженный импульс на выходе системы обработки сохраняет форму огибающей зондирующего сигнала.
При этом гтг отсчитывают по переднему фронту импульса. Если цель протяженная, то гя также удобно отсчитывать по переднему фронту. 241 Мннилгальнал дальность дальнометрии, или "мертвая" зона, определяется качеством работы ППП. Обычно из-за неидеальной работы ППП антенна отключается от приемника не только на время зондирующего импульса т„„но и на время восстановления исходного состояния переключателя т„с (рис.
10.16, а). Поэтому )л и =т„+т, или Ю и =0,5с(т„+т ). Рис. )В.!6. Влианис г„,г и Т„(Р„) на минимальную (Я„„„) (о), максимальную (Я ) (б) н измсрлсмыс лальносги и на разрсюмоюую способность (бл) (с) импульсного РД Максимальная Дапьнослгь дальнометрии определяется условием однозначного отсчета (рис. ! О.! б, 6), т.е. необходимо, чтобы (л,„<Тл или Г„< (Лг „,/с) '. Таким образом, целесообразно использовать низкие частоты повторения Р'ю Однако уменьшение Г„снижает пороговую мощность, так как, например, при обработке пачки из п когерентных импульсов Р„,„= г)лч,(гг'о /(пт„)), где г)„,р — пороговое отношение сигналгшум; А(о — спектральная плотность мощности шума. Число импульсов в пачке гродг гродгрк и= й,„г'„й,„ где гром — ширина ДНА; й,„— скорость ее сканирования.
Если заданная дальность обнаружения )!ам, обеспечивается чувствительностью Р„,р„„то Обычно ими= 5...10, откуда г'и Ппггс~~гк((Грсдг) Объединяя требования к частоте повторения импульсов РД, получаем 242 Разрешающая способность импульсного РД (рис. ! О.! 6, в) Точность импульсных РД. При визуальном индикаторе, выполненном на ЭЛТ, отсчитываемый интервал времени между зондирующими и отраженными сигналами 1лс 1я + 1с + 1вв где 1, — задержка синхронизации, т.е. разница между началом зондирующего импульса и моментом запуска развертки ЭЛТ; 1,„— время запаздывания отраженного импульса в аппаратуре РД. ТогДа 1я = 1, — 1,„— 1,, и относительнаЯ погРешность опРеДеленил Здесь первое слагаемое дает относительную погрешность отсчета времени запаздывания по индикатору РД.
Нижняя граница этой погрешности определяется потенциальной точностью измерения времени запаздывания сигнала и при оптимальной обработке сигнала и отношении сигнал/шум ц = Е/Мь где Š— энергия сигнала, определяется по формулам (! 0.7) о; . =сг, = — 2л/;„ 3 2'0 И!)'К где ~.„ = — среднеквадратическая ширина спектра Я(7) Г Р(~)~) '(( сигнала.
Выражение ()0.7) справедливо для сигнала с известной несущей частотой и случайной начальной фазой. При этом дальномерная погрешность оя = — — 2лЛк Если ввести масштаб изображения М = (вЖ = 2Р ~с, где 1в — расстояние до отраженного сигнала по шкале ЭЛТ; Рр — скорость развертки, то 243 Здесь первое слагаемое аг7 — погрешносп отсчета, зависящая от диаметра пятна на экране ЭЛТ, длительности фронта импульса, скорости движения пятна и отношения мощности сигнала и шума; второе слагаемое ггвгМ вЂ” нестабильность масштаба шкалы экрана ЭЛТ, влияние которой можно уменьшить, используя РД са стабилизацией масштаба или его калибровкой; третье слагаемое а„/гл определяется нестабильностью взаимной синхронизации начала зондирующего импульса и начала развертки или шкапы отсчета ВУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
