книги из ГПНТБ / Терсин, В. Я. Радиоэлектроника и радиотехнические измерения учебник для школ техников ВМФ

Непосредственные методы определения дальности ис­ пользуются только в станциях обнаружения для грубо­ го измерения дальности.

Для точного измерения дальности в навигационных станциях и в станциях управления оружием наиболь­ шее распространение получили потенциометрический и

уровень пилы которой регулируется потенциометром, от­ градуированным в единицах дальности. Трубка при этом используется как индикатор для сравнения двух напряжений. Такой метод измерения tBап называется потенциометрическим.

При фазометрическом методе измеряется фаза фзап эталонного синусоидального напряжения иэ в момент прихода отраженного сигнала в сравнении с начальной фазой сро этого напряжения в момент запуска развертки. Время запаздывания находится из следующего соотно­ шения:

Измерение фзап осуществляется сравнением началь­ ной фазы эталонной частоты с фазой этой же частоты после схемы задержки. Фазовращатель схемы задержки

200

проградуирован в единицах дальности. Трубка при этом также используется в качестве индикатора для сравне­ ния двух напряжений: развертывающего и эталонного в момент появления отметки цели.

В обоих случаях сравнения для измерения дальности используется подвижная электронная отметка дально­ сти, которая является электронным визиром дальности. Визир дальности создается с помощью селекторного им­ пульса (строба), вырабатываемого специальной схемой,

отметок дальности индикаторов с амплитудной отмет­ кой цели. Ступенчатая отметка получается при подаче на вертикально отклоняющие пластины трубки напря­ жения прямоугольной формы большой длительности (а), передний фронт которого создает ступеньку, являю­ щуюся визиром дальности. Положительный опорный им­

В этом случае сам строб-импульс является визиром дальности и отметка цели выводится на его середину. Визиры в виде подсвеченного участка (г), светящейся точки (д) или темной точки (е) получаются при ярко­ стной модуляции луча электронно-лучевой трубки.

У индикаторов с яркостной отметкой цели на труб­ ках с магнитным управлением подвижный визир даль­

201

ности создается путем яркостной модуляции луча и имеет вид яркого пятна. Для измерения дальности этот визир совмещается с отметкой цели. На индикаторе кругового обзора подвижный визир дальности образует

подвижные кольца дальности.

Рассмотрим схемы измерения дальности на примере РЛС, имеющих индикаторы с линейной разверткой.

Рис. 14.3. Схематическое изображение устройства измерения дальности потенциометрическим методом

Потенциометрический метод измерения дальности с помощью так называемого сигнала-селектора иллюстри­ руется блок-схемой дальномера, показанной на рис. 14.3. Сигнал-селектор представляет собой схему переменной задержки и схему формирования селекторного импуль­ са. Потенциометр дальности вместе с механической пе­ редачей и счетчиком образуют механизм дальности.

Генератор развертки сигнала-селектора запускается схемой запуска РЛС и вырабатывает пилообразное на­ пряжение заряда конденсатора. Собственно сигнал-се­ лектор представляет собой усилитель-ограничитель, ко­ торый в зависимости от смещения, снимаемого с потен­ циометра дальности, изменяет задержку переднего фрон­ та выходного напряжения относительно импульса запу­ ска. Ждущий мультивибратор схемы формирования се­ лекторного импульса (ступенчатого визира дальности)

202

запускается передним фронтом импульса сигнала-селек­ тора и,подает селекторный импульс на трубку индика­ тора. Движок потенциометра через редуктор связан со штурвалом дальности. При совмещении визира с от­ меткой цели подбирается время задержки, которое в единицах дальности считывается со счетчика.

Точность измерения дальности зависит от идентич­ ности сравниваемых напряжений на сигнале-селекторе. Поэтому потенциометр дальности в такой схеме дально­ мера имеет экспоненциальную намотку.

Блок-схема измерения дальности фазометрическим методом приведена на рис. 14.4, а. Для повышения точно­ сти измерения в качестве генератора эталонной частоты применяется кварцевый ламповый генератор, обладаю­ щий высокой стабильностью. Синусоидальные колеба­ ния эталонной частоты подаются в схему формирования основных импульсов (запуска, разверток, подсвета и т. д.). Для деления частоты используются мультивиб­ раторы. Одновременно с этим эталонная частота по­ дается в схему регулируемой задержки и затем в схему формирования визира дальности.

При использовании емкостного фазовращателя эта­ лонная частота расщепляется на четыре фазы, а при использовании индуктивного фазовращателя — на две фазы. Фазы сдвигаются на 90° относительно друг друга (рис. 14.4,6). При повороте ротора фазовращателя из­ меняется фаза выходного напряжения пропорционально углу поворота. Следовательно, импульсы, сформирован­ ные схемой запуска и схемой формирования визира, не совпадают по времени. Время задержки визира дально­ сти изменяется от штурвала дальности, и измеритель­ ный визир перемещается по линии развертки.

За один оборот ротора фаза выходного напряжения фазовращателя изменяется на 360°, что соответствует задержке измерительного визира на время, равное одно­ му периоду эталонного напряжения. Фазометрический метод применяется только в индикаторах точной дально­ сти. Но дальность до цели обычно больше расстояния, соответствующего одному периоду, а изменение фазы напряжения эталонной частоты возможно только в пре­ делах одного периода. Следовательно, на таких индика­ торах просматривается лишь часть пространства в пре­ делах периода колебаний эталонной частоты. Для про-

203

6

смотра же всего пространства вместе с индикаторами точной дальности применяются индикаторы грубой даль­ ности, измеряющие дальность потенциометрическим ме­ тодом.

§2. Определение угловых координат

Воснове амплитудных методов определения угловой координаты лежит зависимость амплитуды отраженного сигнала от смещения цели относительно максимума ха­ рактеристики направленности антенны.

Если геометрическая и электрическая оси антенны совпадают, то максимальная амплитуда принятого сиг­ нала будет тогда, когда антенна точно направлена на цель. Чем больше смещение цели относительно оси ан­ тенны, тем, очевидно, меньше будет амплитуда сигнала. Такой метод называется методом измерения по макси­ муму. Для измерения угла оператор поворачивает ан­

тенну, добиваясь максимальной амплитуды отметки цели на индикаторе. Направление оси антенны при этом фиксируется датчиком углового положения, со шкал ко­ торых считываются угловые координаты. Малая точ­ ность этого метода объясняется тем, что вблизи макси­ мума характеристики направленности небольшие откло­ нения цели мало сказываются на амплитуде отраженно­ го сигнала.

Более точно угол фиксируется при измерении его по минимуму отраженного сигнала: боковой стороной основ­ ного лепестка диаграммы. Но при этом значительно уменьшается дальность действия РЛС, и поэтому дан­ ный метод применяется только в радионавигации.

В станциях наблюдения применяются двухмерные индикаторы с яркостной отметкой цели, которую дает «пачка» видеоимпульсов, амплитуда которых промодулирована скоростью вращения антенны. Так как частота вращения антенны во много раз меньше частоты повто­ рения, то за один оборот антенны ка,ждая цель облу­ чается не одним импульсом, а «пачкой» импульсов, эхо которых успевает принять приемник (рис. 14.5). Макси­ мум амплитуды «пачки» находится точно по оси антен­ ны, что соответствует середине яркой дужки на экране Щ О ,

205

Для измерения направления .на цель на индикаторе сверху экрана имеются механический визир и шкала пе­ ленга. Визир поворачивается вокруг центра экрана с помощью штурвала пеленга и фиксирует угол. Со штур­ валом механически связаны датчики угла.

Шкала пеленга ориентируется «по северу» или «по носу» корабля. В момент совпадения направления ра­ диальной развертки с направлениями «север» или «нос» корабля специальные контактные устройства вырабаты­ вают импульс подсвета, тем самым на экране обозна­ чается начало отсчета, что облегчает работу оператора.

Рис. 14.5. Схема определения угловой коорди­ наты

Для точного определения угловых координат исполь­ зуется метод пространственного развертывания луча. По измеряемой координате антенна имеет очень узкую диа­ грамму направленности. В этом случае для определения двух координат станция имеет две антенны и два при­ емных канала: канал курсового угла и канал угла ме­ ста. Координаты определяются с помощью индикаторов «дальность — курсовой угол» и «дальность — угол ме­ ста».

Пространственное развертывание луча, или сканиро­ вание, состоит в том, что направление максимума харак­ теристики направленности антенны -плавно периодиче­ ски изменяется относительно геометрической оси с по­ мощью так называемой сканирующей головки. Принци­ пиальное устройство ее показано на рис. 14.6, а.

Подвижный излучатель помещается в металлический цилиндр с окном определенной ширины. Поэтому он из­

206

лучает и принимает сигналы только тогда, когда про­ ходит мимо окна.

Головка устанавливается гак, чтобы центр ее нахо­ дился на геометрической оси антенны, а середина окна совпадала с фокусом отражателя F. (Отражатель — усе­

работы сканирующей головки и индикатора «даль­

генератор опорного напряжения, вырабатывающий си­ нусоидальное опорное напряжение с частотой сканиро­ вания. Опорное напряжение используется для синхрони­ зации кадровой развертки индикатора и выработки по­ движного визира курсового угла.

Статор генератора повернут и зафиксирован так, что при прохождении рупором фокуса опорное напряжение имеет нулевую фазу (график б). Опорное напряжение синхронизирует работу мультивибратора длительности развертки по курсовому углу (график в); из опорного

207

формируется напряжение развертки (график г) и им­ пульсы подсвета. Начало всех этих импульсов соответ­ ствует началу рабочего хода головки (момент /1 ), когда луч антенны находится в крайнем левом положении, а конец импульсов, когда он займет крайнее правое поло­ жение (момент t3).

Рис. 14.7. Схематическое изображение совместной работы сканирующей головки и индикаторного устройства

Таким образом, на экране индикатора просматри­ вается пространство АВСД (рис. 14.7, а), ограниченное по направлению углом обзора, образованным простран­ ственным развертыванием луча, а по дальности — дли­ тельностью селекторного импульса, вырабатываемого

208

схемой сигнала-селектора. Положение отметок целей на индикаторе (рис. 14.7, ж) определяется их расположе­ нием в пространстве относительно геометрической оси антенны.

К амплитудно-фазовым методам определения угло­ вых координат относится равносигнальный метод. Сущ­ ность его заключается в том, что антенна, имеющая симметричную характеристику направленности с опре-

Рис. 14.8. Схема образования равносигнального направления

деленной частотой, качается около геометрической оси,

жения / в положение //, то прием отраженных сигналов происходит в двух положениях. При этом пересечение характеристик направленности в точке а образует на­ правление ОА, которое называется равносигнальным. Равносигнальная линия совмещена с осью антенны.

Амплитуды сигналов, отраженных от целей, находя­ щихся на равносигнальной линии, равны при обоих по­ ложениях луча. В любом другом направлении равенства не будет. Так, например, в направлении ОВ в положе­