Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (Сколник М.И. Справочник по радиолокации в 4-х книгах (1976-1978)), страница 2

12 рдинат. Энергия, принятая облучателями, собирается последовательно тем переключения, а сигнал ошибки вырабатывается в результате сравнея амплитуд сигналов противоположных облучателей. Лальнейшим развитием этого метода, названного попарным переключением лучей, является Система, в которой сигналы, принятые верхней (или правой) парой четырех симметричных рупоров суммируются н сравниваются с суммарным сигналом нижней (или левой) пары рупоров. 1.3.

Сканирование и упрааление лучом Развитием зтог(( метода управления лучом явилось непрерывное вращение луча вокруг цент( (коническое сканирование), изображенное на рис. 7 [Ц. Детеитор угловой ошибки вырабатывает напряжение ошибки, пропорциональное ошибке сопровождения, фаза (или полярность) которого зависит от направления отклонения от оси.

Сигнал ошибки подается на следящую систему, поворачиваюш)ю антенну в нужном направлении, в результате чего ошибка ориентации снижается до нуля. Непрерывное сканирование луча достигается механическим перемещением облучателя антенны, тан как луч отклоняется от оси при смешении облучателя относительно фокуса. Облучатель обычно описывает круг вокруг фокуса, в результате чего луч также описывает круг вокруг цели. Типичная функциональная схема такой системы приведена на рис. 8 (9]. В систему входит также аппаратура, автоматически сопровождающая цель по дальности и вырабатывающая строб дальности, отпирающий приемник только на время ожидаемого прихода эхо-сигнала сопровождаемой цели.

Стробирование по дальности исключает поступление сигналов от нежелательных целей, а также частично шум. В систему входит также аппаратура АРУ, необходимая для поддержания постоянной угловой чувствительности (значение выходного напряжения детектора ошибки на градус ошибки), не зависящей от амплитуды эхо-сигнала. Это обеспечивает постоянство усиления в цени обратной связи аппаратуры сопровождения по углам, необходимое для устойчивого сопровождения.

Движением облучателя в процессе сканирования луча антенны может быть как вращение, так и нутация, При вращении облучатель вращается в соответствии с перемещением по окружности, вследствие чего плоскость поляризации также вращается. При путацин облучателя плоскость поляризации не вращается. Движение об- е.ь «наилега(Г лучателя подобно круговому первые. 4 м~~ шеиию руки.

Выходной радиолокационный видеосигнал содержит информацию об ошибке сопровождения по углам в огибающей импульсов (рис. 9). Коэф- Ф фипнеит модуляция пропорционален эшибке сопровождения по углам, а Р, ф фаза огибающей отиоситеяьно поло- Ь.еч '.,с, д(ения сканирующего луча содержит ()7 (гнформацию о знаке ошибки Выработка сигнала ошибки сопровождения по у~лам выполняется двумя фазовыми детекторами с использованием ркс э нкйормаккк об хгкокой ошибке, солерксащакск к егкбашщей око-скгкалое опорного входного сигнала, получае- (ам к екореый скгккк, формкруемый геке- мого от генератора, связанного с при. раторем, секкккоым с оркеоком обкгчктеВОдимм двигатслем МеХаниэма Скани- кк скстемы «оккческого скаккроекмкк (бм рования.

Фазовые детекторы являются по существу устройствами, выполняющими скалярное умножение синусоидальных опорных сигналов с частотой сканирования н огибающих пачек принятых сигналов с соответствующими фазами, обеспечивающим получение угломестной ошибки от одного детектора и азимутальной ошибки от другого. Так, например, верхнее положение сканирующего луча антенны может быть выбрано в качестве точки нулевой фазы для косинусной функции частоты сканирования.

Если цель находится над осью антенны, выходное напряжение, 'пропорциональаое у(лоаой ошибке, окажется положительной полярности. Опорный сигнад, подаваемый на второй фазовый детектор, сдвинут на 90' относительно первого опорного сигнала. Это обеспечивает получение напряжения ошибки, пропорционального азимутальной ошибке, полнрность котороГо соответствует направлению отклонения от оси.

Гл. Е Радиолокационные станции сопровопсдеи я г'гоно нооого ценвра аногонноголуча В обычных РЛС сопровождения, в которых угломестаый привод расположен на антенной опоре, вращающейся по азимуту, необходимо вводить в азимутальную следящую систему коррекцию, пропорциональную секансу угла места (рис. 8). Это вызвано тем, что при пролете цели мимо РЛС ази. мутальный привод в ближайшей к РЛС точке курса должен на ббльших углах места поворачивать антенну быстрее, чем на малых углах места. В предельном случае, когда цель пролетает непосредственно над РЛС, азимутальиый привод должен был бы ьшнозенно повернуть антенну на 180'.

Однако прахтичесии з обычных РЛС сопровождения с таким типом антенной опоры рабочий угол места, благодаря этому эффекту, не может быть больше 85; так как при более высоких углах места требования н азимутальной следящей системе превышают ее реальные возможности. Основным параметром РЛС с ион ническим сканированием луча является соотношение размеров окружности сканирования и ширины диаграммы направленности. На рис. 1О изобраоочоноо луча жена окружвостуь соответствующая оо уооунлт оно сечению луча по уровню половинной мощности в одном из положений при лнглонного ' м 1(онотр его сканировании.

Ширина луча по ф ч точкам половинной мощности рав- на Вв. Штриховая окружность явля- », ется траекторией, описываемой цент( уоз ~ ром луча в процессе сканирования. 1уроогення ( Радиус штриховой окружности 8 соответствует углу отнлонения луча. Выбор значения В определяется компромиссом между уменьшением интенсивности сигнала или коэффициента усиления антенны Ел (потерями на пересечение диаграмм) и увеличеРнс.

)З. Сечение «нтенпото луча РЛС с конпчесенм спелпрое»пнем но уроеню поло- пнем Угловой чувствительности й» пппноа мощности 1 ) п путь. опнсы- (крутизны сигнала ошибки). пиемыз пснтром луча прп ерлщеннн большая крутизна сигнала ошибки необходима для получения на выходе системы, вырабатывающей сигналы ошибок, более высоких напряжений при данной реальной угловой ошибке по сравнению с нежелательными напряжениями на выходе приемника. Возникновение нежелательных напряжений на выходе приемника вызвано и угловыми ошибками, определяемыми тепловым шумом приемника. При данном отношении сигнал(шум влияние теплового шума обратно пропорционально крутизне сигнала ошибки.

К сожалению, при увеличении 8 с целью увеличения й. одновременно увеличиваются и потери Е», что влечет за собой уменьшение отношения сигнал/шум. Относительные значения Ф» н Ед зависят от того, предусмотрен ли на цели ответчин, устраняющий в принимаемом сигнале модуляцию, возникающую в процессе передачи, влн же сопровождение осуществляется по отраженному сигналу. При двукратном использовании диаграммы направленности при заданном 8 глубина модуляции, т. е. угловая чувствительность увеличивается, однако потери (в децибелах) увеличиваются вдвое. На рис. 11 изображена зависимость потерь Еь и крутизны сигнала ошибки й. от выбранного значения 8 для этих двух случаев 121. Среднеквадратическая ошибка, обусловленная тепловым шумом, обратно пропорциональна й, н пропорциональна 1Е» (Е» определено как потери по мощности).

Максимум штриховых кривых, соответствующих отношению Ф,/уЕ», дает значение оптимального угла отклонения 8, '1.8. Сконировонов н уировлвние лучом при котором минимизируется влияние теплового шума на сопровохсдение по углам. Однако на снсхему сопровождения по дальности влияет только йю так что оптимальное сбрровождение по дальности получается при 5 О. Поэтому значения р, обозначенные вертикальными штриховыми линиями, У,г бт ггг уо юв ув Угри ориппиаиаиия пучагу, агчиапаиига и агираиа диагааиигг Рнс. 11. Крутизне снгнннн си~рвсн ае н истерн нн нерссетенне ннаграмн Хь.

выбраны меньше оптимальных с точки зрения сопровожления по углам и являются компромиссом между качеством сопровождения по углам и по дальности. В РЛС сопровождения, использующих сканирование луча, информацией об ошибке сопровождения является изменение амплитуды вхо-сигнала во вре.

мени. Другие факторы, вызывающие изменения амплитуды вхо-сигнала, обусловленные, например, флуктуацией ЭПР цели (см. т. П $!0.2), могут явиться тб $ ъ тг Я,ч ъ 111 В ф Ь~ с 1з ФУ ьм йч ъ ,У ;сь Ф 1У чъ г 'т: ф гг 1фр М Е с 1ч Ъе Гл 7. радиолокационные станции галраваэгдения причиной ложной информапии об ошибке сопровождения. Частота нежелательных флуктуаций, создающих трудности, обычно того же порядка, что и частота сканирования.

Поскольку энергия флуктуации ЭПР самолета сосредоточена в области более низких частот, чем 100 Гц (особенно создающая помеху модуляция, вызванная вращением винта самолета), желательно по возможности повышать частоту сканирования. Максимально возможной частотой является 1/4 частоты повторения импульсов, при которой на один период сканирования приходится четыре импульса: по одному импульсу сверху, снизу, справа и слева. Максимальная частота повторения импульсов и, следовательно, максимальнаи частота сканирования ограничены максимальной дальностью целей, которые должна сопровожпать РЛС. При частоте повторения импуль. сов 1000 Гц однозначная дальность составляет около !50 км (при такой дальности эхо-сигнал возвращается в момент передачи следующего импульса). Зв пределами этой дальности РЛС может сопровождать цель на кратной дальности методам, описанным в 1 1 7.

Большая скорость сканирования антенн больших размеров с помощью механических поворотных устройств трудиоосушествима. Поэтому используются различные методы электронного сканирования. В небольших РЛС, таких, например, как используемые в головках самонаведения ракет, чаше применяется антенна с параболическим зеркалом, установленным под угла» и вращающимся с большой скоростью для получения высокой частоты сканирования. Часто используется скорость вращения порядка нескольких сот оборотов в минуту, В ряде случаев, как, например, в головке самонаведения типа А/ч/АРХ-58 число оборотов в минуту достигает 2400.

В головках самонаведения допустима соответствующая этой частоте частота повторения импульсов, так кэк цель находится на небольшой дальности. С появлением реактивных самолетов возникли и дополнительные проблемы переключения и конического сканирования лучей, так как реактивный двигатель создает значительную модуляцию на высоких частотах з диапазоне, соатветстзуюгцем мансимально используемым скоростям механического или электронно~о управления лучом.

В системах с переключением и сканированием луча возникают также труд. ности сопровождения на больших дальностях, так как время, требуемое для того, чтобы радиолокационный сигнал достиг цели и вернулся обратно, составляет значительную долю периода сканирования. Так, например, при частоте сканирования 1ОО Гц и дальности цели 750 км сигнал, переданный лучом, находящимси в верхней точке, вернется в виде зхо-сигнала, когда луч будет направлен вниз. В результате этого оценить угловую ошибку методом сканирования луча невозможно.

Поэтому в атом случае может потребоваться при использовании метода сканирования, применять, если дальность цели измерена, соответствующие схемы компенсации. 1.4. Моноимпульсная система Чувствительность методов сканирования и переключения луча к флуктуациям амплитуды эхо-Сигналов явилась основной причиной разработки РЛС сопровождения, обеспечивающей одновременное наличие всех лучей, необходимых для выявления угловой ошибки. Выходные сигналы всех лучей, соответствующие одному зондирующему импульсу, могут быть одновременно сравиены, благодаря чему исключается влияние изменения амплитуды эхо-сигнала во времени.