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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.07.2024

Просмотров: 130

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Если

считать, что

частоты

coi

и со2 мало

отличаются

одна от

другой ^

0 ) 2 ^ i j ;

т о

фазовые

сдвиги при

отражениях от объектов на обоих частотах почти оди­ наковые и их разность примерно равна нулю.

Оба. разностных напряжения поступают на фазовый детектор, выходное напряжение которого пропорциональ­

но разности фаз

колебаний.

Измеряя фазовый

сдвиг

этих колебаний (физ), можно

определить дальность до

объекта:

 

 

 

?И8 =

<?р1 — ? Р 2 = К — Ш2)*Д>

(38)

откуда

 

 

 

 

Д =

г ? и з -

(39)

 

2 (Wj

W j )

 

Следует отметить, что при понижении частоты, в фазе которой заложена информация, точность измерения по­ нижается (при сохранении той же погрешности фазомет­ ра). Поэтому в фазовых системах обычно применяются многошкальные методы измерений. Применительно к си­ стемам измерения дальности на частоте биений этот ме­ тод сводится к использованию нескольких вспомогатель­

ных

частот (соь

со2, со3

и т. д.), позволяющих

получить

ряд

разностных

частот

(сорь шр 2 , соРз и т. д.), на

которых

и производятся последовательно все более точные изме­ рения. Чем меньше разностная частота, тем больше диа­ пазон измерения дальности, тем меньше точность изме­ рения и наоборот.

Главное достоинство фазового метода измерения рас­ стояний— его высокая точность. Ранее было показано,

что

она определяется точностью измерения сдвига фаз

ф и з .

Если учесть, что погрешность в

измерении сдвига

фаз

может быть доведена до 0,1 рад

сравнительно про­

стымисредствами, то тогда ошибка в измерении рас­ стояния

ЗД=^£5Х^(0,8^0,1)Х.

(40)

Импульсные же системы измерения расстояний обеспе­ чивают точность

адпмп=-^ннтх, ^ (4i)

30


где бгимп —ошибка в отсчете времени

по импульсу дли­

тельностью Т ц м ш

 

т —число периодов в импульсе.

Известно, что • ^ 5 5 5 = 0,05-f-0,1, а т

= 20-М 00. Тогда

^пмп

 

адкМп-(1нМ0)Х.

(42)

Очевидно, что при одной и той же длине волны точ­ ность измерения расстояний фазовым методом на поря­ док выше точности измерения расстояний импульсным методом. Это достоинство фазового метода является, по­ жалуй, основной причиной широкого использования фа­ зовых систем для измерения траекторий различных ле­ тательных аппаратов, а также для определения при ре­ шении навигационных задач координат самолетов и кораблей.

Одним из основных недостатков фазового метода, со­ здающего трудности при практической его реализации, является многозначность отсчетов. В принципе одновре­ менное разрешение нескольких объектов по дальности возможно по допплеровскому смещению частот сигналов с последующим измерением дальности и другими спосо­ бами.

Для достижения больших дальностей действия одно­

временно со многими объектами (что особенно

важно

для навигации и управления движением) могут

исполь­

зоваться разностно-дальномерные или гиперболические

системы. Принцип действия таких

систем показан

на

рис. 10.

 

 

Задающая станция 1 и ведомая

2 располагаются

в

точках с известными координатами. Сигналы станции 1 частотой fi принимаются станцией 2, трансформируются в частоту f2 и излучаются. Сигналы станций / и 2 при­ нимаются приемно-измерительным устройством, находя­ щимся в точке, координаты которой определяются. Эти

сигналы после селекции, усиления и трансформации

ча­

стоты подаются на фазоизмеритель.

 

Можно показать, что

 

? и з = т ^ Дб - т ^ t - Д 2 ),

(43)

сс

где т — множитель коэффициента трансформации ча­ стоты.

31


Станция 1

 

 

радающий

Передатчике

v

генератор

 

 

 

 

Д1

 

Приемник

хт

1

Станция 2

Приемник

Трансформатор

частоты

т/п

Передатчик

mf,

Измеритель

%3

фазы

 

 

Приемник

h

хп

nf,

'

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10. Вариант упрощенной структурной

схемы

разностно-

 

дальномерной

системы

 

 

По известной базе Дв и измеренной фазе сриз легко

найти

АД=Д1—Д2.

местоположения объекта

на поверх­

Для

определения

ности требуются две гиперболы, т. е. минимум три стан­ ции: одна ведущая и две ведомые.

Измерение угловых координат. Фазовый метод изме­ рения угловых координат основан на принципе опреде­ ления разности фаз колебаний, принимаемых двумя раз­ несенными антеннами (рис. 11). Возможен прием и на одну антенну, но тогда излучение должно осуществлять­ ся двумя разнесенными в пространстве антеннами.

На рис. 11 в точках 1 я 2 расположены две прием-

32


ные антенны, расстояние между которыми равно d. Пе­ ленгуемый объект удален от антенн на расстояние Д > с ? . Тогда линии, соединяющие объект с антеннами,

Рис. 11. Принцип измерения угловых координат фазовым методом

можно считать параллельными и записать разность рас­ стояний так:

ДД = Д 2 — Д , = с. sina,"

(44)

где а — угол между направлением на объект и нормалью к базе.

Зная базу d и измеряя разность расстояний АД, мож­ но определить направление на объект. В фазовом методе эта разность расстояний определяется по разности фаз

колебаний,

принимаемых двумя антеннами:

 

 

? i a = - ^ Г

sina.

(45)

Принятый

антеннами сигнал

подводится к фазовому де­

тектору, напряжение на выходе которого

 

Цфд

= Аф pU cos (? = АфAU COS^2TC -у- sin aj,

(46)

где U — амплитуда

сигнала.

 

 

Чтобы исключить влияние

неизвестной составляющей

амплитуды, применяют АРУ

или ограничение

сигнала.

Тогда напряжение

на выходе

фазового детектора

 

• U0 cos 2^ — sin а

(47)

3 Н. П. Супряга

33

где VQ — постоянная величина;

— sin а — фазовый сдвиг

(cp„3).

 

При малых значениях

а sina — а,

тогда

?и 8

=

2*-£-а,

(48)

а напряжение на выходе фазового детектора

u $ A ^ £ / 0 c o s ^ 2 * - ^ - a j .

(49)

На рис. 12 эта зависимость изображена кривой /.

Рис. 12. Характеристика фазового детектора

Из формулы (49) видно, что вблизи значения а, рав­ ного нулю, точность определения угловой координаты низкая. Кроме того, знак напряжения на выходе фазо­ вого детектора не зависит от того, в какую сторону от направления на объект отклоняется антенна. Эти недо­ статки можно устранить, если ввести искусственный фа­

зовый сдвиг сигнала

на 90° в одном из приемных кана­

лов (см. рис. 11).

 

 

Тогда напряжение

на выходе фазового

детектора

u$ i 4 ^[/0 sin^2TC-^-aj

(50)

(пунктирная кривая 2 на рис. 12).

 

34