|
| |
|
Слаботочка Книги различении сигнала и помех, среднеквадратическая потенциальная погрешность пеленга Осш составляет довольно значительную величину-(0,1.25) ширины диаграммы направленности антенны на уровне половинной мощности 2фд 5: (0.1-0.25) 2<р,.,. (3.32)  Приемник Си/юЗой привод Указатель III II  Рис. 3.22. К определению пеленга цели по методу максимума Ширина ДН 2ф9 5 определяет потенциальную разрешающую способность по угловой координате Aai, . так как раздельная пеленгация двух целей возможна, если только одна цель облучается значительно, а другая в это время весьма незначительно или совсем не облучается: Аамш п = 2ф ,5. (3.33) Метод максимума отличается простотой измерений пеленга и максимально возможным уровнем сигнала в связи с чем он нашел при- менение в РЛС, рассчитанных на большую дальность обнаружения целей при низкой точности измерения координат, а также в РЛС с ос-тронаправлеиными антеннами. 21.2. Метод минимума означает, что пеленг цели считывается тогда, когда с направлением на цель совпадает минимум ДН антенны (рис. 3.23, а). Для этого пригодны антенны с ярко выраженным минимумом диаграммы направленности, например с показанной на рисунке диаграммой в форме кардиоиды. Так как на выходе приемника всегда имеется напряжение помех {/щ, то выявить нулевой сигнал невозможно   Рис 3.23. К определению пеленга цели по методу минимума, (рис. 3.23, б). В таких условиях пеленг вычисляют как среднее арифметическое двуХ ближайших углов aj. а., при которых сигнал вьщеляет-ляется на фоне помех: Оц = (а, а2)/2. Угломерное устройство наиболее чувствительно к отклонению цели в области минимума ДН. Однако требуемое для такой пеленгации отношение сигнал/шум может быть получено лишь в радионавигационных станциях (PHQ, поскольку сигнал РНС создается прямым излучением передатчика. В радиолокации, где используются очень слабые отраженные сигналы, метод минимума не нашел применения. 21.3. Метод сравнения. Метод основан на сравнении амплитуд сигналов, принимаемых антенной с парой ДН (рис. 3.24, а), перекрывающихся в соответствующей (горизонтальной, вертикальной) плоскости. Такую диаграмму получают с помощью разнесенных антенн или одной параболической, имеющей в каждой плоскости по два смещенных из фокуса облучателя. Облучатели подключаются к входу приемника синхронно с подключением к выходу приемника схемы сравнения и запоминания принятых сигналов. Такой радиопеленгатор называется одноканальньил. В многоканальном пеленгаторе каждому облучателю антенны соответствует свой приемник (рис. 3.24, б), и следовательно, отпадает необходимость в их коммутации. В таких условиях принципиально достаточно одного принимаемого радиоимпульса, чтобы получить сигнал рассогласования и. Отсюда многоканальный импульсный пеленгатор называют мтоимщлъсным. Из ДН1 и ДН2, построенных в полярных координатах (рис. 3.25, а), видно, что максимумы диаграмм £{мако и гиаке смедены на некоторый 
Рнс. 3.24. Функциональные схемы амплитудных радиопеленгаторов, работающих по методу сравнения. угол dh Y от равносигнального направления (РСН), где Et = Е. Обычно сигналы Ei и Ez сравниваются по их разности, в связи с чем о качестве систем сравнения судят по пеленгационной характеристике, 
Рнс. 3.25. Диаграммы направленности антенны (а) и пелеягацновная характеристика {б\ при пеленгации по методу сравнения. которая выражает зависимость выходного напряжения Пеленгатора вых пропорционального разности £, - Ez, от угла отклонения от PGH Аа = а - (рис. 3.2S, б). ДН1 и ДН2 изображены с обратными знаками для удобства построения характеристнки. Согласно пеленгационной характеристике выходное напряжение пеленгатора, соответствующее РСН (Да = 0), вых -Ei - = 0; при отклонении в направлении а < ао (Да < 0) напряжение bj,i возрастает с одним знаком, а в направлении а > а (Да>0)-с другим. Крутизна пеленгационной характеристики в ее рабочей области (при Да ~ 0) называется пеленгационной чувствительностью: d(a) да ~ О (3.34) Весьма важно, что пеленгационная характеристика на рабочем участке близка к прямолинейной и имеет максимальную крутизну, а при переходе через РСН напряжение и изменяет свой знак. Эти качества особенно существенны для дискриминаторов (схем вычитания) следящих измерителей (см. гл. 7). Метод сравнения (равносигнальный метод) почти полностью сочетает преимущества методов пеленгации по максимуму и минимуму: при оптимальном угле смещения диаграмм направленности у уровень сигнала в равносигнальнон зоне близок к максимальному и за счег этого дальность действия РЛС понижается не более чем на 20% по сравнению с методом максимума; вместе с тем пеленгационная чувствительность достаточно высока, чтобы при хорошей различимости сигнала гютенциальная среднеквадратическая ошибка определения пеленга не превышала Оаи == (0.02-0,03) . 2фо,5, (3.35) т. е. переход от метена максимума к равносигнальному методу уменьшает ошибку пеленгации почти в десять раз. Что касается потенциальной разрешающей способности по угловым координатам Димин п. то такой переход выигрыша не дает, а наоборот, вследствие рж;ншрения сектора, охватываемого лучом антенны при сканировании, на 2 угол Аамин п примерно в два раза увеличивается. § 22. Фазовый метод радиопепгации Этот метод основан на том, что если две приемные антенны А1, А2 разнесены на фиксированное расстояние d, называемое базой, то сдвиг фаз между напряжениями, наводимыми в антеннах, зависит от направления прихода радиоволн (рис. 3.26). фазовый радиопеленгатор, как и амплитудный, предназначен для пеленгации источника излучения. Аналогичные задачи решает фазовый радиомаяк с двумя передающими антеннами, разнесенными на фиксированное расстояние d, и одной приемной антенной на пеленгуемом объекте (см. рис. 1.4, в). Обозначим угол между нормалью к базе н направлением принимаемой волны через а (рис. 3.26), тогда разность хода волн к антеннам А1, А2 равна d sin а,а сдвиг фаз между наведенными в них напряжениями равен (2я/Х) d sin а. Эти напряжения усиливаются и ограничиваются по амплитуде в отдельных приемных каналах; один из каналов содержит фазовраш- тель, поворачивающий фазу усиленного напряжения на 90°. С обоих каналов напряжения подаются на фазомегр.для измерения разности фаз ij3 = (2nrfA)sina-f я/2. (3.36) Фазометр содержит фазовый детектор и измеритель его выходного напряжения U. Схема фазового детектора такова, что напряжение Ubux пропорционально косинусу угла сдвига фаз входных напряжений детектора (см. § 11): вы = cos ij) -/С cos slna-f - /2nd а). (3.37)
Усилитель-оераничатвль Фазодб/й детектор Измеритель напряжения Рис. 3.26. Функциональная схема фазового радиопеленгатора. где К - коэффициент пропорциональности, учитывающий как напряжение на входе фазового детектора, так и коэффициент передачи напряжения детекто*-ра; коэффициент К поддерживается постоянным благодаря ограничителям амплитуды. Пеленгационная характеристика фазового пеленгатора (рис. 3.27) построена по формуле (3.37) для малых углов а, при которых sin а ~ а: U, = Ksm{ay (3.38) Отсюда видно, что однознач-ные показания пеленгатора аодв получаются, если угол 2я2а/Я, не выходит за пределы я (от - я/2 до -f я/2), что соответствует о = : (3-39) 2nd 2d Сопоставляя выражения (3.37) и (3.39), убеждаемся, что в фазовых пеленгаторах, как и в фазовых дальномерах, имеется противоречие между точностью измерений и пределами однозначных показаний: для повышения-точности нужно увеличить базу d, а для расширения однозначных измерений пеленга цели - уменьшить d. Это противоречие может быть разрешено введением дополнительной антенны A3 по схеме рис. 3.28 с таким расчетом, чтобы грубое, но однозначное определение пеленга осуществлялось антеннами А1, А2 с малой базой du а уточнение пеленга производилось с помощью антенн А1, A3, разделенных большой базой d2. Другой путь решения проблемы заключается в переходе от низких радиочастот к сверхвысоким, где можно разместить обе антенны на об-92 щем поворотном устройстве и получить диаграмму направленности с шириной, значительно меньшей диапазона измеряемых пеленгов. При этом уменьшение длины волны.как показывает (3.38), повышает пеленгационную чувствительность так же, как удлинение базы d, а перекрытие требуемого диапазона однозначно измеряемых пеленгов достигается поворотом антенной системы. Такое решение имеет еще одно преимущество: радиопеленгатор на низких радиочастотах не позволяет различать цели, охватываемые весьма широкой диаграммой направленности антенной системы, а ост- ро1аправленные антенны УКВ сообщают пеленгатору высокую потенциальную разрешающую способность по направлению:  Рис. 3.27. Пеленгационная характери- Рис. 3.28. Расположение трех йнтеин стика фазового радиопеленгатора. для однозначного й точного измерения пеленга в широких пределах. При наличии шумов потенциальная среднеквадратическая ошибка измерения угла фазовым методом Оап = 2ясоза /9; (3.40) т. е. эта ошибка тем меньше, чем больше отношение сигнал/шум q и отношение базы к длине волны d/X, а также чем меньше отклоняется направление на цель от перпендикуляра к базе антенн (меньше а). Пример 3.4. Имеем а = 0; dl\ = 10 и = 10. Определить среднеквадратическую ошибку пеленгования фазовым методом = Xl2ndcos а Yq= 1 /2я 10 ТО = 0,005 рад = 0,29 . >азовый метод пеленгации широко применяется в радионавигации и реже в радиолокации - только на УКВ, когда требуется повышенная точность измерения угловых координат. Глава 4. МАКСИМАЛЬНАЯ ДАЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ РЛС § 23. Максимальная дальность активной радиолокации по пассивным целям Имеется импульсная РЛС, антенна которой при коэффициенте направленного действия (КНД) Da излучает импульсную мощность Яи в направлении на цель.-удаленную на расстояние Д от РЛС. Допустим .сначала, что в пространстве, окружающем цель, нет потерь энергии. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||