Файл: Маковецкий П.В. Радиотехнические методы измерения скорости учебное пособие.pdf

с селекцией движущихся целей. Если в станции обеспечена пол­ ная когерентность и если скорость самой быстрой цели такова,что

то амплитуда каждого из импульсов пульсирует с допплеровской частотой. Селектируя каждую из целей по дальности (рис. 20, а),

допплеровскую частоту (г). Скорость можно измерить с помощью частотомера, градуированного в м[сек.

Если отраженные импульсы на промежуточной частоте пода­ вать на частотный дискриминатор, нуль которого настроен на ча­

зации такого индикатора является трудность поддержания точной настройки дискриминатора, так как погрешность настройки должна быть на несколько порядков меньше допплеровского сдвига. Вторым недостатком является невозможность определения скоростей целей, совпадающих по дальности.

Можно импульсы промежуточной частоты подавать на одновре­ менный анализатор спектра, состоящий из набора узкополосных фильтров, настроенных на различные частоты. Тогда на выходе каждого из фильтров появятся сигналы целей, обладающих вполне определенной скоростью [5]. Главной трудностью здесь яв­ ляется требование острой избирательности: эффект Допплера весьма мал по сравнению с промежуточной частотой. В сочетании со стробированием по дальности метод позволяет определить дальности и скорости всех целей [6].

Можно показать также дальности и скорости всех целей на экране электронно-лучевой трубки, если когерентный гетеродин модулировать в некоторых пределах по частоте (рис. 21). Пусть передатчик излучает импульсы частоты повторения F и несущей частоты /о. Приемник принимает отраженные импульсы от непо-

48

движных целей на частоте /о и от подвижных — на частоте fo+ Ec . Электронно-лучевой индикатор дальность—скорость имеет верти­ кальную развертку дальности от генератора ГРД, синхронизируе­ мого вместе с передатчиком, и горизонтальную развертку скорости от автономного генератора медленного пилообразного напряжения ГРС, воздействующего также на частоту гетеродина. Гетеродин имеет центральную частоту f0, в точности равную частоте передат­ чика, и с помощью пилообразного напряжения перестраивается в полосе

где оно складывается с отраженными сигналами. С выхода сумма­ тора оба напряжения поступают на

луч по горизонтали отклоняется синхронно с частотой гетеро­ дина, то моменты пропадания пульсаций для каждой цели будут разнесены по горизонтальной оси в соответствии со скоростями целей, т. е. ось абсцисс можно градуировать в единицах скорости.

На рис. 22 показано изображение на экране индикатора. Даль­ няя цель А неподвижна, цель Б удаляется (и>0), и ближняя цель С приближается.

Отметка цели в горизонтальном направлении растягивается на весь экран. Это загромождает экран и несколько рассеивает вни­ мание оператора. Рациональным выбором соотношения между шагом растра и диаметром^ пятна можно усреднить яркость боко­ вых отметок до яркости фона и сохранить только наиболее длин­ ную отметку, определяющую скорость цели.

Во избежание неоднозначности отсчета скорости и дальности необходимо выполнить соотношения

Эти неравенства, если учесть формулу (34а), приводят к ограниче­ нию рабочей частоты неравенством

Вторым недостатком метода является большое время на обзор: в каждом направлении радиолуч должен находиться в течение вре­ мени, пока не будет нарисовано все изображение дальность— скорость, на что требуется несколько сотен периодов повторения.

Рис. 22

Очевидно, имеет смысл использовать индикатор дальность—ско­ рость как дополнение к обычным станциям с тем, чтобы включать его в случае особой необходимости (соответственно замедляя об­

зор).

Существенной трудностью является создание весьма тонкой ча­ стотной модуляции гетеродина: при /7=1000 имп/сек девиация должна быть всего лишь Af=±500 гц, что очень трудно осущест­ вить, если несущая частота равна, например, fo=108 гц. Такую прецизионную частотную модуляцию можно осуществить на зву­ ковой поднесущей, а затем путем многократных смешений со все более высокими стабилизированными частотами переложить ее на высокую частоту. Частота передатчика /о также должна зада­ ваться из этой схемы смешения.

§ 10. Измерение скорости допплеровскими методами при частотно-модулированном сигнале

Возможность применения допплеровских методов для измере­ ния скорости объекта в системах, измеряющих дальность мето­ дами частотно-модулированного сигнала, можно пояснить с по-

мощью рис. 23. Передатчик излучает непрерывные колебания, ча­ стота которых меняется вокруг центральной частоты / 0 в пре­ делах от / н до f B по линейно-ломаному закону А. Сигнал, отражен­ ный от неподвижной цели, имеет тот же закон частотной модуля­ ции В, но запаздывающий

на время At, определяемое дальностью

Строго говоря, допплеровский сдвиг, поскольку он пропорцио­ нален несущей частоте, не одинаков для всех моментов времени: он минимален, когда несущая минимальна (точка D), и максима­ лен, когда несущая максимальна (Е). Однако поскольку fe — f H= = 2Afm<^fo, то этим можно пренебречь и считать, что ломаная С, изображающая сигнал, отраженный от приближающейся цели, тождественна сдвинутой вверх на Fv ломаной В. Разностная частота для этого случая показана сплошной ломаной С'. Макси­ мальные ее значения в обоих полупериодах F\ и F2 теперь неоди­ наковы и соответственно равны [8]

F , = F r — F„

F2 = Fr + Fv.

Из этих равенств непосредственно следует, что

нальные скорости и дальности. Измерить Fx и Fs можно с помощью счетчиков С1 и С2, считающих чи­

определяется тем, у какого из двух счетчиков показания выше. Приме­ няя двоичные счетчики и подавая результаты их работы на простей­ шие вычислительные устройства, выполняющие соответственно опе­ рации вычитания и суммирования, мы получаем данные о скорости и дальности в двоичной форме, удоб­

ной для подачи в вычислительную машину.

Одним из недостатков метода является трудность создания точного линейно-ломаного закона модуляции. Простейший же си­ нусоидальный закон модуляции здесь очень неудобен: как видно из рис. 23, разностная частота F'v в этом случае будет переменной в пределах интервала работы счетчика Т0.

обратном неравенстве (близкая быстрая цель) показания дально­ сти и скорости будут ложными.

Из рис. 24 следует, что если Fv > Fr, то

F1= FV- F r

F-i — Fv -f- Fr,

52