2.Принцип побудови однопроменевих і багатопроменевих двшз за

структурною схемою, основні співвідношення.

2.1. Принцип побудови однопроменевих ДВШЗ

Нехай гострий промінь антени ДВШЗ шириною  повернений у горизонтальній площині на кут  і утворює з нею кут , а поздовжня вісь ЛА збігається з віссю x. У цьому випадку буде опромінюватись ділянка земної поверхні, заштрихована на рис. 3. Відбитий сигнал являє собою суму сигналів усіх точок у межах цієї ділянки.

Оскільки сигнали відбиваючих точок мають різний доплерівський зсув частоти, те спектр доплерівських частот на вході ДВШЗ є безперервним (рис.4) і симетричним з центральною частотою, що відповідає доплерівському зсуву частоти сигналу, відбитого від і-ї крапки:

,

тобто йз даного виразу видно, що для вимірювання всіх складових вектора повної швидкості необхідно мати три незалежні рівняння аналогічного типи.

Промінь ДШВЗ

Лінія шляху

Рис. 3. Принцип дії однопроменевого ДВШЗ

Рис. 4. Спектр доплерівських частот

Це досягається за рахунок застосування у ДВШЗ антенної системи, що має три і більше променів діаграми спрямованості антени (ДСА). Застосування однопроменевого ДВШЗ з рухомою антеною дозволяє визначити тільки шляхову швидкість і кут зносу . Типова структурна схема такого ДВШЗ зображена на рис. 5.

Прд

В

А

Датчик

Прм

Рис. 5. Структурна схема однопроменевого ДВШЗ

До складу ДВШЗ входять: антена система (А), передавач (Прд) та приймач (Прм), вимірювач частоти (В) і обчислювач (Обч) шляхової швидкості та кута зносу (конструктивно Обч може входити до складу БЦОМ). Передавач формує безперервні високочастотні коливання, які однопроменева антена система випромінює в напрямку землі.

Відбитий від ділянки земної поверхні сигнал приймається антеною ДВШЗ і надходити до приймача, де в результаті порівняння з опорним сигналом ПРД виділяється сигнал доплерівської частоти. Доплерівська частота цього сигналу вимірюється у вимірювачі частоти і напруга, пропорційна доплерівській частоті, надходити до обчислювача, який розраховує шляхову швидкість та кут зносу .

Враховуючи, що , вираз для доплерівського зміщення частоти при можна записати у вигляді

.

Звідси видно, що доплерівський зсув частоти досягає максимуму при . Отже, фіксуючи значення кута повороту антени , при якому виміряна величина доплерівського зміщення частоти максимальна, можна оцінити кут зносу , який дорівнює куту поворотам променя антени в горизонтальній площині відносно поздовжньої осі x у момент години, коли виміряне значення максимальне. З метою усунення помилок вимірювання до обчислювача надходять сигнали крену  і тангажа  з системи курсовертикалі.

2.2. Принципи побудови багатопроменевих двшз

Однопроменевий ДВШЗ має значні похибки, зумовлені коливаннями літака по крені і тангажу. Підвищити точність вимірювання, знизити вплив кутів крену і тангажа ЛА можна, застосовуючи багатопроменевий ДВШЗ. При симетричному розташуванні променів, коли і , доплерівські зсуви частот сигналів, прийнятих по 1, 2 і 3 променях, відповідно дорівнюють (рис. 6):

;

;

,

де , , – значення доплерівських зсувів частот, що відповідають напрямкам максимумів променів 1, 2 і 3 ДСА. Отже, при і

використанні двох променів 1 і 2 або 3 і 2 забезпечується окрема оцінка складових шляхової швидкості . Наприклад, при використанні променів 1 і 2

;

.

Рис. 6. Принцип дії багатопроменевого ДВШЗ

При застосуванні двох променів компенсується вплив зміни кутів  і , обумовлених кутами крену і тангажа, на точність вимірювання і . Це пояснюється тім, що при гуляй нахилу ₁ та ₂ відповідно променів 1 і 2 у вертикальній площині змінюються відносно значення  приблизно на ту саму величину, алі в протилежних напрямках, тобто якщо , те . Аналогічно змінюються гуляй ₂ і ₃ при , внаслідок чого при порівняно невеликих значеннях кутів крену і тангажа їх впливом на точність оцінок і  можна знехтувати.

У двопроменевому ДВШЗ, як і в однопроменевому, на оцінку шляхової швидкості суттєвий вплив має складова , якщо її значення не дорівнює 0. У трипроменевому ДВШЗ ця помилка усувається, оскільки вимірюються всі три складові шляхової швидкості :

,

,

.

Таким чином, у трипроменевому ДВШЗ забезпечується окрема оцінка складових вектора повної швидкості шляхом порівняння доплерівських зсувів частоти сигналів, прийнятих по цих променях.