Измерители дальности и скорости в РЛС и рнс

В основе измерения дальности лежит измерение времени запаздывания t₃ сигналов. В зависимости от параметров сигнала, в которых содержится ин­формация о t₃,различают амплитудный, частотный а фазовый методы измере­ния дальности.

Амплитудный метод характеризуется использованием импульсной моду­ляции излучаемых колебаний. В этом случае на передачу и прием сигналов ра­ботает одна антенна, переключаемая антенным переключателем. На рис. 7.1, а приведена структурная схема импульсной РЛС. Антенный переключатель (АПк) подсоединяет антенну (А) к передатчику (Пер) на время генерации радиоимпульса и к приемнику (Пр) на все остальное время, определяемое пе­риодом следования импульсов. Зондирующий сигнал представляет последова­тельность радиоимпульсов с периодом ,который выбирается из условия од­нозначности измерения дальности: .

Достоинства импульсных РЛС заключаются в возможности использования одной антенны для излучения и приема сигналов, относительной простоте ин­дикаторного устройства, удобстве одновременного измерения дальностей многих целей. Недостатки их состоят в ограничении импульсной мощности передатчика и в связанном с этим ограничении ,в инерционности антенного переключателя и невозможности измерения малых значений даль­ностей. Для повышения разрешающей способности по дальности в импульсных РЛС используют зондирующие сигналы в виде кодированных импульсных последовательностей. Амплитуда импульсов в зондирующей пачке манипулируется по определенному закону, позволяющему с помощью согласованного фильтра обеспечить сжатие принятой пачки во времени.

Частотный метод измерения дальности предполагает использование частот­ной модуляции (ЧМ) излучаемых непрерывных колебаний. Время запаздыва­ния определяется разностью частот излученного и отраженного сигналов, оце­ниваемой в каждый момент времени. Разностная частота (частота биений ) изменяется во времени. Частота биений определяется соотношением , (7.1)

где – девиация частоты колебаний; Т_м –период модуляции.

из соотношения (7.1) можно определить дальность: . Таким образом, информация о дальности заключена в частоте биений. Возможность оценивания малых значений этой частоты позволяет измерять относительно малые значения дальности. Благодаря непрерывному излучению в рассматриваемых дальномерах могут применяться маломощные передающие устройства.

Принципиально возможно реализовать измерение дальности и скорости в системе с непрерывным ЧМ сигналом. Недостатки частотного метода заключаются в необходимости использова­ния отдельных антенн для передачи и приема, возможности проникновения из­лучаемых колебаний на вход приемника, что приводит к ухудшению его чувст­вительности. Для исключения методических ошибок измерения дальности не­обходимо также принимать специальные меры, обеспечивающие высокую ста­бильность закона изменения частоты излучаемых колебаний.

Фазовый метод дальнометрии основан на измерении разности фаз излучен­ных и принятых колебаний. В простейшем случае излученное колебание пред­ставляется в виде , где – постоянные величины, Фазовый сдвиг обусловлен цепями РЛС. За счет простран­ственного запаздывания принятое колебание выражается формулой ,где – фазовый сдвиг,: связанный с отражением радиоволн от цели; k- коэффициент, учи­тывающий затухание радиоволн. Информация о дальности содержит­ся в разности фаз колебаний, и .

. (7.2)

Согласно выражению (7.2), реализация фазового метода сопряжена с ошибками» обусловленными случайностью фазы . Кроме того, диапазон однозначного измерения дальности фазовым методом ограничен величиной , поскольку фазовый измеритель определяет разность фаз в преде­лах от 0 до 2 . При указанном условии невозможно использовать ультрако­роткие волны, чтобы обеспечить большое значение . Для увеличения даль­ности однозначного измерения применяют многочастотные методы.

Недостатки фазового метода связаны с необходимостью развязки излу­чающей и приемной антенн. Существенным недостатком является отсутствие разрешения целей по дальности.

Измерение радиальной скорости цели основывается на оценке доплеровского сдвига частоты колебания [см. выражение (6.4)]. В смесителе (СМ) выделяются колебания разностной частоты, равной доплеровскому сдвигу . Эти колебания усиливаются в усилителе (У) и подаются на измери­тель частоты (ИЧ). Простота реализации доплеровского измерителя является его основным достоинством. Недостатки связаны, с влиянием кратковремен­ной нестабильности и паразитной модуляции генератора (Г) на ошибки изме­рителя. При наличии нескольких целей в зоне действия измерителя возникают комбинационные доплеровские частоты, вызывающие помехи измерения. Действие этих помех устраняется в доплеровских измерителях, использую­щих импульсные радиосигналы.

Дата добавления: 2015-12-08