Файл: Супряга Н.П. Радиолокационные средства непрерывного излучения.pdf

Принятый наземной аппаратурой сигнал, содержащий допплеровскую составляющую частоты, дважды преобра­ зуется по частоте с помощью смесителей / и 2. С выхода смесителя 2 напряжение постоянной частоты f подается на узкополосный усилитель промежуточной частоты для фильтрации принятого сигнала от помех. С выхода УПЧ сигнал поступает на схему фазовой автоподстройки гене­

жение генератора /. С выхода смесителя 3 напряжение

Допплера fK, который поступает в цифровой блок изме­ рения допплеровского смещения частоты.

На рис. 73 приведена структурная схема второго ва­ рианта допплеровской системы. Здесь в приемном уст­ ройстве сравниваются частоты двух сигналов: принятого fc{t) и местного гетеродина [г . С выхода смесителя на­ пряжение разностной частоты f'a = fc{t) — f r поступает на усилитель и далее на вход схемы формирования импуль­ сов. Эти импульсы поступают на блок измерения и запи­ си данных.

Работой схемы измерения управляет эталонный гене­ ратор, в который входит делитель частоты и синхрони­ затор фазы колебаний сигналами точного времени. Вы­ рабатываемые этимгенератором синхронизирующие импульсы с периодом 2 сек открывают через триггер 1 вен­ тиль /. В результате через вентиль / начинают проходить импульсы измеряемой разностной частоты и первый из них открывает с помощью триггера 2 вентиль 2. В счетчи­ ке / через п периодов разностной частоты вырабатывает­ ся импульс, закрывающий вентили 1 и 2.

141

но /'дер = ~ / э - В конце интервала времени At показания

т

счетчика 2 записываются на перфоленту в виде 11-раз­ рядного двоичного кода. Момент считывания определяет­ ся синхронизирующими импульсами эталонного генера­ тора. Первые пять разрядов обозначают время в секун­ дах, а последующие шесть — число т.

5. БОРТОВАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И ВЫСОТЫ [35]

В США разработана и испытана бортовая радиолока­ ционная станция измерения скорости и высоты [35]. При­ чем информация о скорости и высоте выдается и при­ нимается в одно и то же время одной приемопередаю­ щей антенной, используя тот же самый принятый сигнал и одни и те же блоки. Это дает значительную экономию в весе, размерах и стоимости аппаратуры. Кроме того, эта система, как указывается в зарубежной печати, позволяет измерять с большой точностью три составля­ ющие скорости от нулевого значения без потери на­ правления, что необходимо для вертолета, самолета с вертикальным взлетом и посадкой, космического кораб­ ля, предназначенного для посадки на поверхности пла­ неты.

В настоящее время в литературе [35] описаны три вида систем, обеспечивающих измерение трех составля­ ющих скорости объекта: с непрерывным излучением (без модуляции), когерентно-импульсные и непрерывного из­ лучения с частотной модуляцией.

Системы с непрерывным излучением (без модуляции) непригодны, так как не позволяют одновременно изме­ рять скорость и высоту. Кроме того, они предусматри­ вают применение раздельных передающих и приемной антенн, что не позволяет выполнить их малогабарит­ ными.

Когерентно-импульсная система непригодна из-за трудности эксплуатации ее на малых высотах, особенно при антеннах с узким лучом, которые в свою очередь необходимы на вертолетах, имеющих большой угол сно­ са. Если для улучшения характеристики на малых высо­ тах используется метод наложения импульсов передат­ чика на принимаемый сигнал, то создаются трудности

143

в обеспечении развязки передатчика и приемника. Кро­ ме того, совмещение функции точного высотомера с ко­ герентной импульсной допплеровской системой представ­ ляет собой трудную задачу.

Единственно приемлемой системой для решения по­ ставленной задачи, по мнению зарубежных специалис­ тов, является система непрерывного излучения с часто­ тной модуляцией. Возможны две разновидности таких си­ стем: с высокой частотой модуляции (длина волны мо­ дулирующего сигнала много меньше максимальной из­

Система с высокой частотой модуляции имеет мно­ гочисленные области «слепых» высот, в которых точность измерений резко снижается. ЧМ система непрерывного излучения с низкой частотой модуляции может быть так выбрана, что первая «слепая» высота окажется выше максимальной рабочей высоты системы. Это значит, что система не имеет «слепой» высоты.

Таким образом, оптимальным методом для измере­ ния скорости таких объектов, как вертолеты и самолеты с вертикальным взлетом, для которых необходимо изме­ рение до нулевой высоты и зависание на постоянной высоте, является ЧМ допплеровская система непрерыв­ ного излучения с низкой частотой модуляции и исполь­ зованием боковой полосы. Последнее эксплуатационное требование обусловливает отсутствие «слепых» высот.

При выборе метода измерения высоты необходимо исходить из следующих соображений.

Если спектр сигнала, который получается в резуль­ тате биений между переданным и принятым сигналами ЧМ РЛС с непрерывным излучением, разложить в ряд Фурье, то окажется, что относительная фаза каждой из боковых полос этого сигнала является функцией отно­ сительной задержки, а значит, и высоты объекта. Следо­ вательно, если выбрать одну из этих боковых полос, то, сравнивая ее фазу с фазой опорной частоты, можно из­ мерять высоту. Результаты измерений не зависят от изменения амплитуды, формы модулирующего сигнала или коэффициента модуляции, а только от фазы колеба­ ний. При пропускании сигнала через устройство с квад-

144

Рис. 76. Спектр преобразованного сигнала

146

Для измерения скорости необходимо отфильтровать желаемую боковую полосу по частоте fm + nFM, где п — порядок боковой полосы, или по второй промежуточной частоте fU42 + nFM и подать результирующий сигнал на цепь слежения за частотой, которая будет измерять сред­ нее смещение или положение центра спектра fn относи­ тельно опорной частоты. Это смещение средней доппле­ ровской частоты / д будет мерой составляющей скорости объекта по направлению луча антенны на основании из­ вестного допплеровского равенства

где V—скорость объекта; % — длина волны;

Y—угол между вектором скорости и направле­ нием оси луча антенны.

Если использовать антенну, формирующую три луча, то три ортогональные составляющие скорости (VU — ско­ рость направления, VQ — боковую скорость и VB — верти­ кальную скорость) можно получить простым алгебраиче­

длины волны излученного сигнала и взаимного положе­ ния лучей. В частности,

(наименьший угол между проекциями про­ дольной оси самолета и луча антенны на гори­ зонтальную плоскость).

148