Литература / бакулев радиолокация распозн

оР11с. 9.10. Схема измер11теля частоты

Пример 4. Рассмотрим измеритель угловой координаты при обзо­ ре в горизонтальной плоскости и пеленгации по методу максимума. При

плавном обзоре пространства 0 =а =O.t ( а - угол поворота антенны; О - угловая скорость обзора) огибающая пачки на выходе приемника U111 (t,a) =U0frJO(t- т)]. Таким образом, иа =Our.

Пеленгационная характеристика может быть представлена в виде

J;,(a) =exp{-:r(a / а0)2 },

где аа - ширина пеленгационной характеристики на уровне 0,46. При этом

U11 /t,a) = U0 ехр { - :r(t2-т)2 },

Тогиб

Где Тогиб = ао/0.

Следовательно, поскольку fск = /;/тогиб , получаем

Очевидно, что повышение точности оценки возможно за счет уве­

личения q или за счетf~к, но q не может быть больше чем ц111 = EjN O ,

и целесообразно использовать сигналы с максимальным .f~к. Например,

спектр сигнала с балансной модуляцией несущего колебания гармони-

221

ческим колебанием состоит из двух компонент, расположенных по его

краям (рис. 9.11, а). При этом энергия одной составляющей Е1 =И,;,/2, а

общая суммарная энергия сигнала Er. =2Е1 =И,;,. Тогда эффективная

ширина спектра этого сигнала

J;2 = 2(Л//2)2И,;, =(Лf/2)2 .

ск 2и,;,

Такой сигнал будет реализовывать наилучшую точность оценки,

поскольку получаем наибольшее fск = Лf/2.

При использовании ЛЧМ-сигнала со сплошным равномерным спектром (рис. 9.1 1, 6)

использовании ЛЧМ-сигнала в 3 раз хуже по сравнению с балансно-

модулированным сигналом.

9.7. Оптимальные дискриминаторы

Согласно (9.16),представим характеристику оптимального дискри­

минатора в виде

фильтров Ф0, Ф 1 и Ф2, имеющих коэффициенты передачи ko(µ), k1(~t) и k2(µ) соответственно, с импульсными переходными функциями

222

где k0 (p) = kдис(р)k-:--~кс(р)kсин(Р) - коэффициент передачи разомкнутой

системы.

Как известно, флуктуационная ошибка

о

где Gп(/) - спектральная плотность помехи и шума.

Флуктуационная ошибка уменьшается сужением полосы пропус­ кания замкнутой системы измерения. В то же время динамическая

ошибка замкнутой системы измерения

Таким образом, чем больше инерционность системы или чем

сигналов позволяет правильно разрабатывать структурные и принципи­

альные электрические схемы следящих и неследящие измерителей

дальности, углов пеленга, радиальной и угловой скоростей с точки зре­

ния получения наименьших ошибок измерений с учетом воздействия

конкретных помех и шумов.

226

Глава 1О. Радиодальномеры

Радиотехнические устройства, измеряющие дальность до объекта (цели) называют радuодатtьномера.ми (РД). Дальность до цели R опреде­

ляют по времени запаздывания отраженного сигнала: tu = 2R/c, где с -

скорость распространения радиоволн.

Измерив это время, можно определить расстояние до цели R=0,5ctu с мгновенной относительной погрешностью

Полагая ЛR и Лtи случайными неизвестными и независимыми ве­ личинами, находим относительную точность РД:

Дисперсия а/ обусловлена точностью, с которой известны ско­

рость распространения радиоволн, и ее непостоянством вдоль трассы.

Для вакуума скорость распространения (м/с)

lc==299792458±a-c ,1

а

а-(,'/с == 10-9 •

В атмосфере crjc =1о-4... 10-6, поэтому даже в отсутствие аппара­

турных погрешностей (при идеальной аппаратуре), когда а-,н =О,

предельная точность измерения дальности зависит от того, насколько

точно на данный момент известна с и от возможности учета crc.

Можно получить относительную погрешность дальнометрии по­

рядка 10-7 при_измерении одной и той же дальности на нескольких, ми­

нимум двух, частотах. Нап·ример, при распространении сигнала через

атмосферу используется алгоритм зависимости погрешности измерения

дальности ЛR от частоты f сигнала:

ЛR = КГ2 'f',

где К - постоянный коэффициент; 'f' - функция, связанная с принятой моделью параметров атмосферы.

228

Истинное расстояние R определяется решением системы уравнений по результатам измерения Rи1м:

~ R,,,., : R+ ЛR,:R+ kl/f/ /,:, llRи'Jм2 - R+ЛR2 - R+kl////2.

В идеальной среде (crc=O) нижний предел погрешности cr, соответ­

ствует потенциальной точности измерения, которая реализуется при оп­

тимальном построении измерителя:

(j'u/R=(j',u/1u ~ ((j'J/)пот ·

Поскольку R = М0 , где 0 - измеряемый параметр сигнала, а М - масштабный коэффициент, зависящий от метода измерений параметра,

(j'u/ R = (j'e/0 ~ ((j'е/0)пот,

где ((j'0/0)00т - потенциальная точность измерения параметра 0 (фазы,

частоты или времени запаздывания).

Таким образом, основными составляющими ошибки измерения дальности являются ошибка за счет изменения условий распростране­ ния (j'распр ~ (j'с, флуктуациониая ошибка (j' ''п ~ (j'фл и аппаратурные по-

грешности (j'21n ~ (j'ап .

Кроме того, при измерении lu приходится учитывать и )].руrие со­

ставляющие погрешности измерения, например, (j' иотр - из-з~ перемеще-

ния центра отражения цели; (j' ид - динамическая погрешность, возни­

кающая при движении цели (сильно сказывающаяся в автодальномерах);

(j'и,ю - методическая погрешность, зависящая от метода измерения.

Следовательно, при независимости составляющих погрешностей

суммарная погрешность

Существует три основных метода .измерения времени запазды­ вания: фазовый, когда измеряется набег фазы за время запаздывания; частотный, когда измеряется разность частот зондирующего и от­ раженного сигналов за время запаздывания, и импульсный, непосред­ ственно измеряющий время запаздывания отраженного сигнала. Эти методы используются в фазовых, частотных и импульсных

радиодальномерах.

229