Глава 5 доплеровский измеритель скорости и угла сноса

Основными элементами ДИСС являются (рис. 5.1): антенная система; приемопередатчик; измеритель доплеровских частот; вычислитель и индикатор скорости и угла сноса; устройства управления и контроля.

Антенная система включает передающую и приемную антенны, формирующие ДНА трехлучевой системы. Используются симметричные плоскостные волноводно-щелевые антенны. Антенны состоят из симметричных щелевых волноводов, образующих излучающий раскрыв в виде двухмерной решетки щелевых излучателей.

Доплеровская частота отраженных сигналов при фиксированном векторе путевой скорости в определенном диапазоне изменения несу- Щей частоты остается постоянной.

Лучи в антенной системе коммутируются сигналами, поступающими с устройства управления. Жестких ограничений на боковые лепестки в направлении соседних лучей нет. В вертикальной плоскости боковые лепестки достигают уровня 7 % Р_мах. Так как лучи работают поочередно, связей между каналами через боковые лепестки можно не опасаться.

Рис. 4.1. Обобщенная схема ДИСС

Однако независимо от режима работы лучей уровень дальних лепестков, соответствующих углам, близким к вертикали, должен быть незначительным. При этих углах паразитные отраженные сигналы, особенно при полете над морем, могут иметь значительный уровень.

В рассматриваемом измерителе ДИСС-013 (рис. 5.2) сигнал генератора СВЧ модулируется по частоте. Модулирующий сигнал поступает с генератора синусоидального сигнала (генератора частоты Р_м). Выбор параметров модуляции осуществляется исходя из требования уменьшения влияния просочившегося сигнала на чувствительность приемника и минимизации энергетических потерь для отраженного сигнала из-за использования только одной гармоники. Выделенный в синхронном детекторе доплеровский сигнал поступает в усилитель звуковой частоты (УЗЧ) (см. рис. 5.2.). Задачами усилительного тракта являются усиление сигнала и сохранение его уровня в пределах, необходимых для нормальной работы измерительного канала.

Рис.5.2. Структурная схема ДИСС-013

Усилитель звуковой частоты имеет высокую равномерность амплитудно-частотной характеристики. Отступление от этого требования приводит к искажению спектра доплеровского сигнала, что может привести к изменению средней доплеровской частоты и погрешности вычисления скорости и угла сноса. Неравномерность частотной характеристики УЗЧ в диапазоне 0,8 ... 11 кГц составляет примерно 6 %.

Динамический диапазон изменения входного сигнала определяется диапазоном высот, изменением коэффициента отражения от подстилающей поверхности, изменением углов облучения при эволюциях самолета. Автоматическая регулировка усиления, используемая в УЗЧ, обеспечивает высокую степень постоянства выходного напряжения при изменении входного сигнала на 75 дБ. Постоянная времени АРУ с учетом вобуляции частоты модуляции должна быть больше периода вобуляции, чтобы обеспечить эффективное усреднение доплеровского сигнала.

К измерителю доплеровской частоты предъявляется требование высокой точности измерения при минимально допустимом отношении сигнал-шум на входе. На вход измерителя сигнал поступает с УЗЧ, полоса которого определяется диапазоном доплеровских частот для заданного диапазона путевых скоростей и углов сноса, а также шириной спектра доплеровского сигнала. Для снижения минимального допустимого отношения сигнал-шум измеритель должен обеспечить фильтрацию доплеровских частот.

Устройство слежения ДИСС (см. рис. 5.3.) выполняет функции поиска, захвата и слежения за спектром сигнала. В бортовые системы и вычислитель выдается информация о средней частоте доплеровского спектра раздельно по каждому лучу. Выходная информация в трех каналах имеет вид последовательности импульсов с частотой следования, повторяющей среднюю доплеровскую частоту.

Рис. 5.3. Обобщенная схема устройства слежения

Основными элементами устройств слежения являются преобразователь, перестраиваемый гетеродин и дискриминатор. Сигнал на выходе дискриминатора пропорционален разностной частоте выходного сигнала преобразователя (ошибке слежения).

Ошибка слежения отрабатывается за счет перестройки гетеродина и обратной связи. Время поиска сигнала около 60 с. Переход устройства из режима поиска в режим слежения происходит уже при превышении мощности сигнала над мощностью шума 3 дБ. Переключение перестраиваемых генераторов 1-3 при работе по соответствующим лучам осуществляется устройством управления.

При исчезновении сигнала или уменьшении ниже допустимого уровня осуществляется выдача сигнала «Память». Выходная информация соответствует при этом информации, предшествующей потере сигнала. Следует заметить, что для защиты от кратковременных пропаданий сигнала переход из режима слежения в режим поиска происходит с задержкой около 3,5 с. За счет наличия интегратора в цепи перестраиваемого гетеродина среднее значение сигнала ошибки отрабатывается практически до нуля.

Каналы измерителя частоты переключаются синхронно с коммутацией лучей. Соответствующие сигналы, как отмечалось, поступают с устройства управления ДИСС. С него же подаются стробирующие импульсы, используемые для устранения влияния переходных процессов, возникающих при переключениях.

Выходная информация устройства слежения представлена в частотно-импульсной форме. Средние доплеровские частоты Р_Д1 – Р_дз равны частотам следования последовательностей импульсов на выходах соответствующих каналов. Измеренные доплеровские частоты в вычислителе ДИСС пересчитываются в величины путевой скорости W и угла сноса . Вычислитель является аналого-импульсным устройством. Вычисление и индикация скорости и угла сноса осуществляются с использованием следящих систем. Скорость вычисления и индикации в секунду по путевой скорости 8 км/ч, по углу сноса 0,5 град.

Схема встроенного контроля ДИСС позволяет контролировать работу генератора СВЧ, модулятора, усилительного тракта и проверять общую работоспособность измерителя. С этой целью измеряются токи диодов балансного смесителя (радиочастотной головки), напряжение синхронного детектора, напряжение шумов на выходе УЗЧ и решаются контрольные задачи.

Первая задача выдается на устройство слежения в виде синусоидального напряжения кварцевого генератора частоты 4080 Гц. Проверяется работоспособность устройства слежения, вычислителя и индикатора. Отрабатываемые на индикаторе значения путевой скорости и угла сноса: W = 700 км/ч;  = 0°.

Вторая задача выдается на УЗЧ в виде коммутируемых напряжений кварцевых генераторов частот 4080 и 6850 Гц. Коммутация осуществляется сигналами устройства управления синхронно с переключением каналов измерителя частоты ДИСС. Отрабатываемые значения путевой скорости и угла сноса: W = 1000 км/ч;  = 20°.

Схема встроенного контроля предусматривает контроль высоко- и низковольтного выпрямителей.