3.Особливости роботи двшз.

3.1. Доплерівські вимірювачі з безперервним випроміненням

Доплерівські вимірювачі за характером випромінювання діляться на ДВШЗ з безперервним випроміненням і з імпульсним випроміненням. У свою чергу, доплерівські вимірювачі з безперервним випроміненням діляться на ДВШЗ, що використовують безперервні немодульовані коливання, і ДВШЗ, у яких застосовуються безперервні частотно-модульовані коливання.

У доплерівських вимірювачах з безперервним випроміненням немодульованих коливань для випромінювання та прийому сигналів використовуються окремі, нерухомі відносно корпусу літака, антени. Наявність окремих антен необхідна для того, щоб на роботові приймача не впливав сигнал передавача, оскільки випромінювання та прийом здійснюються одночасно. Широке застосування знаходять схеми ДВШЗ з подвійним перетворенням частоти в приймачі (рис.7). У цій схемі перетворення відбитих сигналів у приймачі проводитися два рази: спочатку на проміжну частоту , а потім на доплерівську частоту .

ЗМ АПЧ

Прд

Прм

Г

ЧД

ПСС

ППЧ2

ППЧ1

СД

В

Ф

ПНЧ

А2 1обч

а22

А1

Рис. 7. Структурна схема ДВШЗ з подвійним перетворенням частоти

Від генератора безперервних немодульованих коливань передавача коливання з частотою випромінюється через передавальну антену в напрямку поверхні землі. Відбиті від земної поверхні сигнали з середніми частотами приймаються приймальною антеною. На вхід змішувача приймача надходити сигнал з частотою (для переднього променя) і сигнал місцевого гетеродину (Г) з частотою , де − проміжна частота. Для забезпечення постійності значення проміжної частоти часто застосовується система АПЧ, яка містить змішувач АПЧ, ППЧ2, частотний дискримінатор (ЧД) з підсилювачем постійного струму (ППС) і місцевий гетеродин. З виходу змішувача сигнал на частоті надходити через ППЧ1 на синхронний детектор (СД), куди з ППЧ2 подається сигнал проміжної частоти . Вихідний сигнал СД через смуговий фільтр (Ф) і ПНЧ надходити на вимірювач середньої доплерівської частоти (В).

Переважеля ДВШЗ:

1. порівняно легко реалізується когерентний прийом, що забезпечує високу чутливість;

2. коефіцієнт використання енергії відбиття сигналу дорівнює 100 , оскільки енергія відбитого сигналу сконцентрована у відносно вузькому діапазоні частот;

3. відсутні “сліпі” частоти;

4. спрощується передавач, оскільки не використовується модулятор, що зменшує масу та габарити.

Недоліки ДВШЗ:

1. наявність двох антен;

2. складність ізоляції приймача від сигналу передавача модульованого НЧ шуму, що обмежує висотність ДВШЗ;

3. високі вимоги до стабільності частоти передавача.

3.2. Доплерівські вимірювачі з безперервним випроміненням

частотно-модульованих сигналів

Застосування ДВШЗ з частотною модуляцією безперервно випромінюваних коливань дозволяє зменшити вплив сигналу передавача на чутливість приймача й знизити вимоги до величини розв'язки між передавачем та приймачем.

Можливість виділення доплерівської частоти при ЛЧМ ілюструється на рис. 8. Колова частота випроміненого сигналу

,

де − крутість зміни частоти.

Рис. 8. Лінійний частотно-модульований сигнал доплерівського вимірювача з безперервним випроміненим

Відбитий сигнал запізнюється на годину , необхідний для розповсюдження радіохвиль до відбиваючої поверхні і назад. Оскільки ЛА з ДВШЗ рухається, те частота відбитого сигналу зсунута відносно частоти випроміненого ще й на доплерівську частоту . Частота биттів сигналів, що випромінюються та відбиваються, дорівнює

.

Якщо відома величина , те, знаючи частоту , можна визначити значення . Сигнал передавача, що проходити на вхід приймача, практично збігається за фазою та частотою з випроміненим сигналом, оскільки година його запізнення надте малий. Шумові складові за рахунок вібрації та змін напруг живлення лежати в області НЧ, а корисний сигнал за рахунок підбору відповідного знаходиться ближче до ВЧ. На практиці лінійну модуляцію забезпечити важко, тому часто застосовують ЧМ за гармонічним законом. При цьому за частоту, яка використовується для виділення доплерівського зміщення в перетвореному сигналі, береться третя гармоніка, чим і забезпечується необхідний ступінь придушення паразитного сигналу, що проходити з передавача в приймач.

Структурна схема літакового ДВШЗ з частотною модуляцією випромінюваних коливань наведена на рис.9. Нерухомі передавальна та приймальна антени формують три промені з - подібним розташуванням. Промені антен комутуються з частотою 3 Гц. Частота сигналу клістронного генератора в передавачі модулюється за синусоїдальним законом з частотою .

Приймальна антена

Комутатор променів

Комутатор променів

Переда-вальна антена

НВЧГ

Моду- лятор тор

Інди-

катор

Обч

Формувач частоти

Генератор комутації

Вобу-

лятор

Прм

ППЧ

СД

ПНЧ

В ВСФ

Рис. 9. Структурна схема літакового ДВШЗ з частотною модуляцією

Відбитий сигнал, що приймається в кожний момент години по одному з променів приймальної антени, подається на балансний змішувач у приймачі, а гетеродинний сигнал надходити безпосередньо з НВЧ генератора передавача. Перетворень відбитий сигнал подається далі на ППЧ, середня частота якого дорівнює вибраній робочій гармоніці частоти модуляції (наприклад ). Після підсилення сигнал подається на синхронний детектор (СД), опорним сигналом для якого виступає сигнал частоти , що формується із сигналу модулятора. Далі сигнал доплерівської частоти надходити на ПНЧ, а потім – на схему вузькосмугової фільтрації (ВСФ) у вимірювачі частоти (В). Схема ВСФ працює також у режимі комутації синхронно з комутацією променів антени і безперервно видає в обчислювач (Обч) три середні доплерівські частоти , , , за якими обчислюється шляхова швидкість та кут зносу. Для запобігання впливу “сліпих” висот, що властиві системам з періодичним законом зміни частоти модуляції, у вимірювачі застосований вобулятор, який змінює (вобулює) частоту модуляції ,що дорівнює 1 МГц, у межах кГц синхронно з комутацією променів антени. Це викликає зміну положення “сліпих” висот.

Переважеля ДВШЗ з частотною модуляцією:

1. зменшення впливу прямого сигналу передавача на приймач;

2. висока точність вимірювання.

Недоліки ДВШЗ з частотною модуляцією:

1. з крапки зору енергетики ці ДВШЗ поступаються ДВШЗ з безперервним випроміненням немодульованих коливань, оскільки в них використовуються не всі складові спектра відбитого сигналу, а тільки ті, що потрапляють у смуговий ППЧ;

2. застосування періодичного закону зміни частоти викликає появу “сліпих” висот.