Файл: Нестеров К.П. Системы автосопровождения [учебное пособие].pdf

Фазовому сдвигу (рфВ соответствует некоторый угол, опреде­ ляющий действительное положение равносигнальной линии, при­ чем

2ти1 Ш = ~ Г Та-

Между действительным направлением равносигнальной линии и направлением па цель j имеется угол рассогласования е = т - '{d (рис. 3.7,6), который связан с величиной Д® равенством

Для осуществления слежения в другой плоскости система'до­ полняется еще одной парой антенн и одной следящей системой, с помощью которой осуществляется слежение в плоскости, перпен­ дикулярной первой. При этом оба устройства работают независи­ мо друг от друга и их можно рассматривать раздельно.

■i

Система с амплитудной пеленгацией при суммарно-разностной обработке сигнала

Определение угловых координат многоканальными системами может производиться при помощи амплитудного или фазового ме­ тода пеленгации.

В рассмотренных примерах пеленгационных устройств инфор­ мация об угловом положении цели получалась путем раздельного использования сигналов, снимаемых с выхода антенных устройств каждого канала..

Для точного определения угловых координат с помощью ука­ занных методов требуется высокая стабильность параметров обоих каналов, которую трудно обеспечить. Поэтому желательно сравнить амплитуды или фазы принятых сигналов до их прохож­ дения через приемные каналы. Для выделения угловой информа­ ции используют комбинацию сигналов в обоих каналах, подверг­ нув эти сигналы предварительной обработке.

Наибольшее распространение получили пеленгациопиые устрой­ ства с суммарно-разностной обработкой сигнала, которые могут применяться при амплитудной и фазовой пеленгации-

Рассмотрим принцип работы системы с амплитудной пеленга­

78

УПЧ— усилйтели промежуточной частоты; ФР — фазовый различитель;

ИД — исполнительный двигатель.

Диаграмма направленности в прямоугольных координатах изо­ бражена на рис. 3.9.

При амплитудном методе пеленгации имеем две диаграммы направленности, смещенных друг относительно друга (рис. 3,10).

Так как кривая F(&) является четной функцией сигнала рассог­ ласования £ + есм, TO F( — S~SCM)—F(e + ZCM).

79

Запишем выражения для напряжений на выходе антенн:

U1=I\F(е—scu) cos(<V+®!b

U2=KF(a+scu) cos(u>0£-f<p2),

где

«0 —несущая частота; ф, и ф2 —начальные фазовые сдвиги.

При идеальном амплитудном методе пеленгации

csj= 92= 0 .

Теперь необходимо напряжения Ui и U2 сложить и вычесть. Суммирование и вычитание сигналов [Д и U2 производится непо­ средственно на выходе антенны при помощи суммарно-разностно­ го моста (рис. 3.11,а) или двойного волноводного тройника, вол­ новодного моста типа «двойное Т» (рис. 3.11,6).

Рассмотрим принцип действия лишь суммарно-разностного моста.

Кольцевой суммарно-разностный мост (рис. 3.11, а) имеет че­ тыре отвода по одной полуокружности, причем электрическая длина участков кольцевого волновода между этими отводами равна нечетному числу )./4. Если к отводам 1 и 2 подвести син­ фазные высокочастотные сигналы,, то в точке подсоединения от­

воды С и Р называют соответственно суммарным и разностным.

80

сигнала, определяемая фазой сигнала 2 в точке Р, сдвинута от­ носительно точки 2 пропорционально Х/4. Такой жё сдвиг по отношению к точке 2 имеет суммарный сигнал. В этом случае суммарный и разностный сигналы оказываются в фазе. ,

Если же сигнал подвести к отводу С, то он поступит к отводам У и 2 с одинаковыми фазами и амплитудами. В отвод Р сигнал не попадет, так как разность хода сигналов по дуге С1Р и дуге С2Р равна Х/2.

По своим свойствам оба типа мостов одинаковы. Кольцевой мост более чувствителен к изменению длины волны, но он ком­ пактнее, так как располагается в одной плоскости-

Познакомившись со свойствами суммарно-разностных мостов, перейдем к рассмотрению амплитудной многоканальной системы автоматического сопровождения по направлению в одной плоско­ сти.

Излучатели У и 2, симметрично смещенные относительно оси зеркала антенны, подсоединены соответственно к отводам У и 2 суммарно-разностного моста. При этом их характеристики на­ правленности образуют равносигнальное направление на перпен­ дикуляре к середине базы антенны (рис. 3.12,а).

Рис. 3.12

Во время передачи высокочастотные колебания от передатчика через отвод с волноводного моста распределяются поровну между отводами У и 2 и поступают на оба излучателя в фазе. В про­

странстве эти колебания складываются, образуя суммарную харак­ теристику направленности (рис. 3.12,6). В канал Р колебания от передатчика не поступают.

Отраженный от цели сигнал принимается каждым излучателем в отдельности. Сила принимаемого каждым излучателем сигнала зависит от положения цели относительно равпосигнального' на­ правления. Например, если цель смещена в сторону излучателя 1, то больше будет сигнал, поступающий в капал 1 (рис. 3.12,а).

В отвод С приходит суммарный сигнал, принятый обоими ка­ налами. Зависимость суммарного сигнала от направления его при­ хода характеризуется суммарной характеристикой (рис- 3.12,6).

По суммарному сигналу фиксируется факт обнаружения цели и измеряется дальность до этой цели. Если перекрыть отвод Р кольцевого моста и отбросить нижнюю часть схемы (рис. 3.8), то получается обычная схема РЛС измерения дальности.

Принципиально новым, в мопоимпульсных РЛС по сравнению с обычными является наличие разностного канала. Если цель не находится па равносигналыюм направлении, то в отводе Р будет получен высокочастотный сигнал разности, амплитуда которого тем больше, чем больше отклонена цель от равносигнального на­ правления, а фаза будет равна или противоположна фазе суммар­ ного сигнала.

Таким образом, амплитуда разностного сигнала определяет ве­ личину углового смещения цели от равпосигнального направления, а фаза — знак этого смещения.

На равносигналыюм направлении амплитуда разностного сиг­ нала равна нулю.

Диаграмма направленности разностного сигнала изображена па рис. 3.12,s. Совпадение фаз суммарного и разностного сигналов показано на ней знаком плюс, несовпадение — знаком минус.

Следует отметить, что разностная характеристика образуется только при приеме, в самом приемном устройстве.

Запишем выражения для разностного и суммарного сигналов:

U — U2= K[F(e—есм) —/ 7(s + s CM)] cos(cun/-r6),

U ^ L J i—U2=K[F(B—sc,t)+F(z+Bc,,)] cos(u)n^-j-'|j),

где

U A и t/s— напряжение разностного и суммарного сигналов соответственно;

■Ь—фазовый сдвиг, вносимый УПЧ.

Сигналы суммы и разности поступают в смесители СМ, куда подается напряжение колебаний гетеродина. Далее сигналы и раз­ ности усиливаются по промежуточной частоте в УПЧ. Напряжения на выходе усилителей промежуточной частоты без учета БАРУ за­ пишутся в следующем виде:

U'a^Кс»КупчК[Р{г — есм) — Д (е + гси)] cos(«y+ ib),

£ А = КсмАТуичА'[^(е— S c ^ + Z ^ e + Scu)] COS((unH 6 ) ,

82

где

<оп — промежуточная частота; Кем—коэффициент усиления смесителя;

/Супч—коэффициент усиления усилителя промежуточной час­ тоты.

Из последних выражений видно, что амплитуда суммарного и разностного сигналов зависит не только от уйла рассогласова­ ния, но и от интенсивности принимаемого сигнала, которая опре­ деляется размерами цели, дальностью до цели, и может колебать­ ся в больших пределах. Для исключения влияния силы принимае­ мого сигнала па величину сигнала ошибки необходимо изменять коэффициент усиления приемников разностного и суммарного сиг­ налов обратно пропорционально интенсивности суммарного сиг­ налаЭту роль выполняет система быстродействующей автомати­ ческой регулировки усиления (БАРУ), работающая от сигнала в суммарном канале. Благодаря этой системе крутизна пелепгациоипой характеристики практически остается постоянной. Упрощая действительную картину явлений, примем, что БАРУ является идеальной, так что после превышения суммарным сигналом на­ пряжения задержки в детекторе АРУ амплитуда сигнала на выхо­ де УПЧ суммарного канала остается постоянной. Сигнал па вы­ ходе УПЧ может быть записан

где

£/0~амплитуда напряжения сигнала на выходе УПЧ.

Напряжение регулирования, подаваемое па оба усилителя, из­ меняется пропорционально амплитуде напряжения суммарного ка­ нала:

^рег = КрегКсмКупчК[Р(е — £см)-ртДе + ес,) |,

где

К Рег—коэффициент усиления БАРУ.

Коэффициенты усиления усилителей промежуточной частоты обоих каналов изменяется обратно пропорционально напряже­

Для выделения напряжения сигнала ошибки необходимо напря­ жения на выходе УПЧ [(3.19); (3.20)1 продетектировать с по­ мощью фазового детектора.

Предположим, что выходное напряжение фазового детектора

83