книги из ГПНТБ / Инженерные изыскания в строительстве. Инженерно-геологические, геофизические и геодезические исследования [сборник]
.pdfгде |
— — о т н о ш е н и е |
сигнал/шум |
в полосе |
В |
пропускания |
приемного |
||||||||||||||||||
|
|
|
тракта; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Р, |
— средняя |
мощность |
передатчика; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Go — максимальное |
усиление |
антенны; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
w — коэффициент, |
характеризующий |
диаграмму |
|
направленности |
|||||||||||||||||||
|
|
|
антенны |
(учитывающий |
потерн |
энергии |
на |
боковые |
лепест |
|||||||||||||||
|
|
|
ки |
по |
|
отношению |
к |
основному |
в |
децибелах, |
равный обыч |
|||||||||||||
|
|
|
но |
0,6); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
\ |
— длина |
|
волны; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Оо—удельная |
|
эффективная |
площадь |
|
рассеяния |
|
земной |
поверх |
|||||||||||||||
|
|
|
ности; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
т—расстояние |
|
д о |
рассеивающей |
поверхности; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
• ф — у г о л |
падения |
луча; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
NF—шум-фактор |
|
|
приемника; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
k—постоянная |
|
|
Больцмана; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Т |
— абсолютная температура; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
В — полоса |
пропускания, |
приблизительно |
равная |
ширине |
спект |
||||||||||||||||||
|
|
|
ра допплеровской частоты, определяемой в основном |
диапа |
||||||||||||||||||||
|
|
|
зоном измеряемых скоростей и в меньшей степени диапа |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
зоном |
|
работы |
высотомера; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Z — потери |
в |
системе по |
высокой |
частоте; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Е |
— коэффициент |
эффективности |
модуляции. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Д л я ЧМ системы |
непрерывного излучения |
для |
одной |
из боко |
|||||||||||||||||||
вых |
полос |
коэффициент |
эффективности |
модуляции |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е = |
j \ (М), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(147) |
||
где |
п — порядок |
боковой |
полосы; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
М — индекс |
|
модуляции |
принятого |
сигнала. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Это |
видно |
из известного тождества |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Jl{M) |
+ |
|
J*(M) |
+ |
Jl(M)+Jl(M) |
|
+ Jl(M)-V. |
|
. |
. = |
1. |
|
(148) |
|||||||||
|
Индекс |
модуляции |
принятого сигнала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М = |
2 3 s i n ^ 2 * F M - ^ - j . |
|
|
|
|
|
|
|
(149) |
||||||
|
Из |
таблиц |
|
бесселевых |
функций и |
выражения (149) |
видно, |
что |
||||||||||||||||
величина Е и, следовательно, результирующее отношение |
сигнал/шум |
|||||||||||||||||||||||
различны |
|
для |
|
различных боковых полос и являются |
функцией |
|||||||||||||||||||
индекса |
модуляции |
излученного |
сигнала |
0 |
с |
частотой |
модуля |
|||||||||||||||||
ции |
FM |
и временем |
задержки сигнала |
т. В частности, для |
боковых |
|||||||||||||||||||
полос |
не |
нулевого |
порядка |
(/0 ) |
сигнал |
приближается |
к |
нулю |
при |
|||||||||||||||
времени |
задержки |
(п, |
следовательно, |
дальности), |
|
равном |
нулю. |
|||||||||||||||||
В силу периодичности синусоидального закона сигнал будет прини
мать нулевые |
значения |
при |
|
|
||
|
|
|
|
2TtFa ~~ = |
tin |
(150) |
(где |
я = 1 , 2, |
3) |
или при дальности |
|
|
|
|
|
|
|
Хм |
|
|
|
|
|
|
г = п — , |
|
(151) |
где |
А.м — длина |
волны |
модулирующего |
сигнала. |
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
Из изложенного видно, что следует особенно |
тщательно выби |
||
рать необходимую боковую полосу, индекс модуляции |
излучаемого |
||
сигнала р и частоту модуляции F„ в соответствии с эксплуатацион |
|||
ными требованиями, предъявленными |
к системе |
(максимальной |
|
скоростью, высотой и т. д . ) . |
|
|
|
Так как рассматриваемая Р Л С |
в первую очередь |
предназна |
|
чена для вертолетов, самолетов с вертикальным взлетом и легких самолетов, то максимальную рабочую вы
соту |
можно |
принять равной 3000 м, а мак |
Л(л|) |
|
|
|
|
|||||||||||
симальную |
скорость |
650 |
км/ч |
с |
учетом |
ра |
|
|
|
|
|
|||||||
боты |
Р Л С |
при |
вертикальном |
взлете, |
по |
|
|
|
|
|
||||||||
садке объекта и зависании. Весьма |
|
важно, |
|
|
|
|
|
|||||||||||
чтобы Р Л С |
могла измерять высоту и ско |
|
|
|
|
|
||||||||||||
рость |
вплоть |
д о |
приземления |
без |
|
каких- |
|
|
|
|
|
|||||||
либо провалов. Требуемая точность изме |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
рения |
скорости должна |
быть |
около |
0,2% |
|
|
|
|
|
|||||||||
или 0,1 |
м/сек, |
а |
точность определения |
вы |
|
|
|
|
|
|||||||||
соты — 0,6 |
м |
или |
2% |
(определяется |
по боль |
|
|
|
|
|
||||||||
шей |
из |
величин). |
Р Л С |
должна |
нормально |
|
|
|
|
|
||||||||
работать при больших углах крена и тан |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
гажа и над любой поверхностью |
(в |
том |
|
|
|
|
|
|||||||||||
числе |
и над |
спокойной |
поверхностью |
воды). |
|
|
|
|
|
|||||||||
Выбор |
боковой полосы. Одним из |
преи |
Рис. 79. Функция Бес |
|||||||||||||||
муществ ЧМ систем с непрерывным |
излу |
селя |
для |
малых |
ве |
|||||||||||||
чением |
перед |
системами |
с |
непрерывным |
личин аргумента |
М |
||||||||||||
излучением |
|
(без |
|
модуляции) |
|
является |
|
|
|
|
|
|||||||
значительно |
|
большая |
развязка |
|
пере |
|
|
|
|
|
||||||||
датчика |
и |
приемника |
и |
невосприимчивость |
к отраженным |
сигна |
||||||||||||
лам от близлежащих объектов. |
Причина этого заключается в том, |
|||||||||||||||||
что при нулевом и близком к |
нулю времени запаздывания отра |
|||||||||||||||||
женного |
сигнала |
относительно |
сигнала |
гетеродина |
(как |
в |
случае |
|||||||||||
прямого |
попадания |
сигнала |
передатчика на |
смеситель |
приемника) |
|||||||||||||
индекс модуляции принимаемого сигнала М и, следовательно, ампли туды всех боковых полос, за исключением полосы нулевого порядка,
стремятся |
к |
нулю |
(рис. |
79). В |
связи |
с этим |
боковая полоса |
нуле |
||||
вого порядка |
(/о) |
исключается |
из |
рассмотрения, |
так как не |
исполь |
||||||
зуется в этой |
системе. - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Эксплуатация |
Р Л С |
на |
самых |
малых высотах |
фактически |
пред |
||||||
определяет |
использование |
первой |
(/i) |
боковой |
полосы. Это |
следует |
||||||
из анализа поведения различных функций Бесселя и основного вы
ражения отношения сигнал/шум (146). Если Jt{M) |
разложить в |
ряд Тейлора, то |
|
|
^ W = T 1 + |
^ |
+ Т а Г я Т - - - - > |
( 1 5 2 ) |
||
При |
малых |
значениях |
аргументы |
s i n * « x . Учитывая это, из |
||
уравнения |
(149) |
получим |
|
|
|
|
|
|
М: : 4 ^ F M |
— . |
(153) |
||
|
|
|
|
|
2г |
с |
Подставим |
в уравнение |
(153) |
значения т = — и |
Fn——. |
||
|
|
|
|
|
С |
Ам |
151
Тогда получим |
|
|
|
|
М = ^ |
- г |
= кг, |
(154) |
|
где k — постоянная величина для данной |
системы. |
|
||
Когда М — малая величина, |
Ji |
(М) |
практически равно |
первому |
слагаемому уравнения (152). Подставляя значение М из уравнения
(154) в уравнение |
(152), |
получим |
|
|
||
|
|
Jl |
(М) |
= 4" г = k\r. |
(155) |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Аналогично |
/2 /м\ |
— ь2,а |
|
|
||
|
|
кгг\ |
(156) |
|||
|
|
J\ |
(М) = k{ri = |
|||
где ki |
и кг — постоянные |
величины. |
|
Р Л С и задан |
||
Из |
уравнения |
(146) следует, что для конкретной |
||||
ного значения а„ отношение сигнал/шум выразится следующим об разом:
N г*
где k3 — величина постоянная.
Однако в выражении (147) £ представлено в виде ] \ (М) , а
из выражения (156) оно равно k2rz. Следовательно, для малых ве
личин расстояния г отношение — — постоянная величина и не за
висит от расстояния г: |
|
~ = къкъ |
(158) |
Другими словами, для области малых |
высот у Р Л С типа ЧМ |
с непрерывным излучением, работающей по протяженной цели, воз растание функции Бесселя компенсирует квадратичную зависимость
сигнала от расстояния до |
цели. Это ж е можно |
показать |
графически |
|||||||
исследованием кривой функции Бесселя l\ |
для малых |
аргументов |
||||||||
(рис. 80) |
и кривой ——, изображенной |
на рис. 81. |
Результирующая |
|||||||
кривая отношения сигнал/шум для полосы |
] \ |
ЧМ |
Р Л С |
непрерыв |
||||||
ного излучения показана |
на рис. 82. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Исследование ряда Тейлора для других боковых полос, изобра |
||||||||||
женных |
на рис. 79, показывает, что |
боковая |
полоса h |
|
является |
|||||
единственной, которая имеет необходимую форму |
в области |
малых |
||||||||
высот. Боковая |
полоса Ji |
и выбрана |
для |
рассматриваемой |
Р Л С . |
|||||
Д л я |
сигнала |
внутри |
самой системы, т. е. от |
антенны |
до |
кри |
||||
сталлического смесителя, |
сохраняется |
зависимость |
функции |
Бесселя |
||||||
от расстояния, а обратная квадратичная зависимость сигнала от расстояния теряет свою силу. Следовательно, при малой относи
тельной |
задержке м е ж д у |
сигналом местного гетеродина и прямым |
сигналом |
результирующий |
выходной сигнал будет близким к нулю, |
152
обеспечивая |
хорошую развязку по |
отношению |
к |
прямым |
сигналам. |
Н о так как |
путь от местного гетеродина и ат |
передатчика |
д о кри |
||
сталлического смесителя различен |
и существуют |
сигналы, |
отражен - |
||
|
Рис. |
80. |
Кривая |
/ f |
Рис. |
81. |
Кривая |
за |
|
||
|
для |
малых значений |
висимости |
величи- |
|
||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||
|
аргумента |
М |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ны — |
для |
малых |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
значений |
г |
|
|
|
ные от |
неоднородностей |
(антенна, |
антенный |
переключатель), |
неко |
||||||
торая |
часть |
прямого |
сигнала неизбежно |
попадает |
в |
приемник. |
|||||
Такой |
ж е эффект |
может |
вызывать |
паразитная |
амплитудная |
моду |
|||||
ляция в случае применения в передатчике клистрона. Прямые сигна лы и сигналы, модулированные по амплитуде, не будут сдвинуты
макс
Рис. 82. Результирующая кривая отно шения сигнал/шум для полосы li Ч М системы
на частоту Допплера относительно полос А и / _ ь Чтобы их умень шить, на этих частотах применяется какой-нибудь тип полосового фильтра. Если в качестве источника колебаний используется варакториый умножитель частоты, паразитная амплитудная модуляция и
влияние |
прямого сигнала |
могут быть значительно уменьшены или |
|
совершенно |
устранены. |
|
|
П Н. |
П. |
Супряга |
153 |
Частота модуляции. Выбор частоты модуляции зависит от изме ряемых максимальных, значении высоты и скорости, а также от требуемой точности измерения высоты. Фактически частота модуля
ции |
должна |
быть |
достаточно |
низкой, чтобы максимальная даль |
||
ность Гмаис |
была |
значительно |
ниже дальности, |
на которой отноше |
||
ние |
сигнал/шум приближается |
к нулю |
(см. рис. 82). М о ж н о пока |
|||
зать, |
что частота |
F M д о л ж н а |
находиться в пределах |
|||
|
|
|
— |
< F M < — |
(159) |
|
|
|
|
4г мако |
|
ы ыако |
|
и быть возможно |
ближе к величине |
С |
С |
|||
= |
. Д л я |
|||||
|
|
|
|
|
4 г М а к о |
4/(мако COS ф |
однозначного измерения максимальной высоты высотомером макси
мальная частота |
модуляции определяется следующим |
выражением: |
||||||
|
|
|
макс < |
— |
• |
|
(160) |
|
Это следует из того, что для однозначности |
измерения |
высоты |
мак |
|||||
симальный |
фазовый угол |
удвоенной частоты |
модуляции (2F„) дол |
|||||
ж е н быть |
меньше, |
чем 2л. Дл я /г= 1 неравиеиство (160) |
будет |
иметь |
||||
вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( F M ) макс < - Г - £ |
= Т, |
~ |
Г |
( 1 |
6 1 ) |
||
|
|
|
2Гмако |
2ЛмакоС05ф |
|
|
||
В случае применения |
фазовых |
методов |
измерения |
необходимо |
||||
поддерживать максимальный фазовый угол ниже я. В этом случае
неравенство (161) принимает вид |
|
|
|
(FM) мако > — |
= — |
- , |
(162) |
4гмако |
4ЛМ ако COS ф |
|
|
что соответствует неравенству (159).
Если не используются специальные методы, то максимальная скорость также накладывает ограничение на частоту модуляции. Чтобы избежать наложения спектров смежных боковых полос, ми
нимальная частота модуляции д о л ж н а |
быть |
|
|
мин — 2 (Ы |
макс, |
(163) |
|
где (/ д )макс является максимальным допплеровским |
сдвигом в луче |
||
и определяется формулой (138): |
|
|
|
/г % |
2 К М а к о |
(164) |
|
(/д)мако = |
|
cosy. |
|
Следовательно, выражение |
(163) |
примет вид |
|
( Г м ) м и я = |
4 К * а К |
С 0 0 3 У' |
<165) |
Принимая во внимание условия (162) и (165) и учитывая, что максимальная рабочая высота равна 3048 м, максимальная скорость
154
648,55 км/ч, |
длина волны |
2,26 см (f 0 = 13,325 Ггц), |
угол y=Ti°, |
угол |
•ф = 20°, при |
умеренных |
значениях вертикальной |
скорости |
и углов |
крена и тангажа стабилизированной антенной системы частота мо дуляции Fu принимается равной 21 кгц. Это соответствует условиям уравнений (162) и (165).
Выбор индекса модуляции передатчика Р в первую очередь влияет на результирующее отношение сигнал/шум на различных высотах. Если необходимо, чтобы наибольшая величина этого отно
шения была на максимальной дальности /'маис, то требуемый |
индекс |
|||||||||||||||||||
модуляции р д о л ж е н определяться из уравнения |
(149), |
так |
как |
|||||||||||||||||
максимальная величина для выбранного порядка функции |
Бесселя |
|||||||||||||||||||
зависит |
от аргумента М. Если подставить |
|
значения |
FN |
и ги |
в вы |
||||||||||||||
ражение |
(149), то его можно переписать так: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(166) |
Д а л е е |
из |
выражений |
(146) |
|
и |
(147) .видно, что отношение |
сиг |
|||||||||||||
нал/шум |
является функцией Jn(M). |
|
Таким |
образом, |
если |
необходимо |
||||||||||||||
самое высокое отношение сигнал/шум на |
|
максимальной |
|
рассчитан |
||||||||||||||||
ной дальности |
Гмпис, |
то |
выражение |
(166) |
примет вид |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
М = |
2?. |
|
|
|
|
|
|
|
(167) |
|||
Из |
таблицы |
функций |
Бесселя |
|
видно, |
что величина Jt(M) |
мак |
|||||||||||||
симальна для М = |
1,8. |
Как следует |
|
из |
выражения (167), |
индекс мо |
||||||||||||||
дуляции |
передатчика |
р д о л ж е н |
быть |
0,9, |
для того |
чтобы |
получить |
|||||||||||||
максимальный |
сигнал |
|
на |
максимальной дальности. |
Такая |
величи |
||||||||||||||
на р и была |
выбрана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Выбор несущей частоты излучения. В |
|
рассматриваемой |
системе |
|||||||||||||||||
несущая |
частота |
равна |
13,325 |
Ггц |
|
(точнее |
находится в |
диапазоне |
||||||||||||
от 13,25 |
до |
13,4 Ггц). |
Такая высокая |
частота позволяет |
работать с |
|||||||||||||||
узкой диаграммой |
направленности |
при сравнительно |
малом |
раскрыве |
||||||||||||||||
антенны. При узкой диаграмме направленности улучшается |
точность |
|||||||||||||||||||
измерения |
высоты |
над водой, |
меньше |
сказывается |
проблема |
«лож |
||||||||||||||
ной цели», которая |
имеет |
место |
|
в ЧМ радиовысотомерах |
с непрерыв |
|||||||||||||||
ным излучением и широкой диаграммой |
|
направленности |
антенн. |
|||||||||||||||||
Последнее очень важно при посадке самолета с таким |
радиовысо |
|||||||||||||||||||
томером |
на палубу |
авианосца. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
При несущей частоте 13,325 Ггц в значительной степени улуч |
||||||||||||||||||||
шаются |
характеристики |
системы |
при работе |
над льдом и снегом. |
||||||||||||||||
Выбор типа передатчика. Генератором передатчика может слу |
||||||||||||||||||||
жить маломощный клистрон, но лучше использовать |
варакторный |
|||||||||||||||||||
умножитель. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Достоинства |
варакторных |
умножителей |
заключаются |
в том, что |
||||||||||||||||
они позволяют создать всю систему на полупроводниковых |
прибо |
|||||||||||||||||||
рах, имеют высокую надежность, хорошую стабильность |
|
частоты, |
||||||||||||||||||
малую спектральную мощность шума п не требуют |
высоковольтных |
|||||||||||||||||||
источников |
питания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Учитывая высокую эффективность сигнала описываемой |
Р Л С , |
|||||||||||||||||||
можно |
считать достаточной мощность передатчика 100 мет. |
|
||||||||||||||||||
Тип |
стабилизации |
антенны. Известно, |
что в допплеровских |
Р Л С |
||||||||||||||||
влияние |
крена и тангажа |
самолета |
может |
|
быть устранено либо пу |
|||||||||||||||
тем стабилизации |
|
антенны в пространстве, |
либо за |
счет |
так |
назы- |
||||||||||||||
11* |
155 |
ваемой «стабилизации данных», т. е. коррекции результатов радио
локационных |
измерений |
в соответствии с измеренными значениями |
|
углов крена |
и тангажа. |
Д л я |
обеспечения высокой точности измере |
ния скорости |
при работе |
над |
водной поверхностью целесообразнее |
применять стабилизированную антенну, так как интенсивность рас
сеянных водой сигналов |
сильно зависит от угла падения |
луча. Это |
не только значительно |
ослабляет сигнал, выдаваемый |
стабилизи |
рованной системой антенн в условиях крена и тангажа н а д гладкой водной поверхностью, но и снижает также их точность в связи с различным смещением калибровки для каждой антенны над водной поверхностью.
Характеристики высотомера со стабилизированной антенной лучше, чем высотомера с корректировкой данных. Стабилизирован ная антенна также устраняет влияние несимметричности располо жения лучей антенны. По этим соображениям для рассматриваемой системы была выбрана стабилизированная антенна.
Структурная схема РЛС
Структурная схема ЧМ РЛС непрерывного излуче ния, предназначенной для измерения скорости и высоты, приведена на рис. 83. Варакторный умножитель частоты (или клистронный генератор) модулируется по частоте сигналом частотой 21 или 126 кгц. Выбор одной из двух частот производится логической схемой в зависи мости от диапазона высоты, иа которой летит самолет в данное время.
Варакторный умножитель состоит из кварцевого ге нератора с частотой 92,5 Мгц, усилителя и цепочки ум ножения на варакторах, которые умножают частоту до величины 13,32 Ггц. Напряжение с частотой модуляции подается на задающий генератор с частотой 92,5 Мгц (если используется отражательный клистрон в качестве
высокочастотного источника |
генерации, то напряжение |
|
с частотой модуляции подзодится к |
отражателю кли |
|
строна) . |
|
|
ЧМ сигнал поступает на |
антенную |
систему. Идеаль |
ная антенна для этой системы представляет собой ан тенну в виде плоской решетки с щелевыми излучателя ми, которая при надлежащем фазировании может после довательно излучать несколько лучей при одном и том же раскрыве антенны. Этот тип антенны имеет неболь шую высоту, что является ценным качеством с точки зрения размещения такой антенны на самолете. Другой наиболее удобной антенной для этой системы является пучок параболических отражателей. Одним из основных
156
Генератор ВЦ колебаний
Коммута
тор
Генератор
опорных
сигналов
Направленный] |
Удвоитель |
|
|
Антенный |
|
ртветвитель |
|
|
Антенная система |
||
|
—*~коммутатор |
||||
смеситель |
|
||||
полосы |
|
|
коммутатор |
||
Модулятор |
• |
|
|
|
|
боковой г |
Балансный |
|
|
Антенный |
|
|
|
|
|
Логическая |
|
|
|
|
|
схема |
|
|
Предварительный] |
|
Полосовой |
УЛЧ |
|
|
усилитель |
|
|
фильтр |
пч1=30Мги, |
|
Г=30Мги, |
|
|
f = 30№u, |
|
Генератор |
|
|
|
|
|
f=30Mzu, |
|
|
|
|
|
|
Смеситель |
|
|
Управляющий |
|
|
|
|
сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
|
Генератор |
|
|
|
Управляющий, |
|
|
|
|
сигнал |
|
|
\г=гз,748мгц |
|
|
|
|
|
[Модулятор |
|
|
|
Двигатель |
Усилитель |
f= 2/ кгц |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Модулятор |
Удвоитель |
|
|
Фазовращатель |
|
мгвкги, |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Устройство |
измерения |
фазы |
^Данные |
о высоте |
|
|
|
||||
Смеситель-] усилитель
Смеситель-] усилитель
Режекторный
фильтр
Преобразова
тель
Фазовый
детектор
Рис. 83. Структурная схема бортовой радиолокационной системы измерения скорости и
преимуществ этого типа антенны является его дешевиз на. Антенна последовательно излучает три луча с ча стотой переключения, регулируемой логической схемой.
Сигнал, отраженный от земли, принимается той же самой антенной и подается через антенные переключа тели и дуплексер на балансный кристаллический сме ситель. Небольшая часть мощности сигнала передатчика через направленный ответвитель подается на модулятор
одной |
боковой |
полосы, |
на |
который |
поступает |
также |
|||
сигнал частотой |
30 Мгц |
от специального генератора. На |
|||||||
выходе модулятора одной боковой полосы |
образуется |
||||||||
ЧМ сигнал, средняя частота спектра |
которого |
распо |
|||||||
ложена на одной из боковых полос на |
частоте |
30 |
Мгц. |
||||||
Этот |
сигнал |
используется в_ качестве сигнала местного |
|||||||
гетеродина |
для |
балансного |
смесителя. |
На |
выходе |
ба |
|||
лансного смесителя образуется сигнал с промежуточной частотой 30 Мгц, который усиливается в предваритель ном усилителе. Так как излучаемый сигнал и, следова
тельно, |
прямой |
сигнал |
и сигнал |
местного |
гетеродина |
|
имеют; |
частоту |
30 |
Мгц, |
то предварительный |
усилитель |
|
перегружается |
на |
частоте 30 Мгц. |
Чтобы избежать пере |
|||
грузки последующего усилителя, сигнал с предваритель ного усилителя подается на полосовой фильтр, настроен ный на частоту 30 Мгц.
На выходе следующего УПЧ сигнал разделяется па
каналы |
измерения |
скорости |
и |
высоты |
соответственно. |
||||
Далее |
происходит |
понижение |
промежуточной |
частоты |
|||||
с 30 Мгц до второй |
промежуточной |
частоты / п ч 2 |
= 252 |
кгц |
|||||
путем |
смешивания |
сигнала |
30 |
Мгц |
с |
сигналом |
в |
||
29,748 Мгц, вырабатываемым |
специальным |
генератором. |
|||||||
Полученный сигнал усиливается и подается на режекторный фильтр. Фильтр выполняет две функции: он, вопервых, эффективно пропускает только одну боковую по лосу, более низкую, чем J\, как это схематично показы вается на рис. 78, во-вторых, подавляет все прямые сигналы, точно совпадающие с частотой Ju но не сме щенные на частоту Допплера.
Метод уничтожения прямых сигналов сводится к пре образованию их в постоянный ток и повторной модуля ции сигналов, сдвинутых по фазе на 90° в двух каналах.
Следует указать, что при определенном подборе па раметров ширина полосы режекторного фильтра может быть сделана настолько малой, что будет обеспечена
158
работа системы во время зависания. На выходе фильтра
образуется |
допплеровскнй |
спектр |
сигнала, |
смещенный |
на частоту |
модуляции (21 |
кгц), в |
котором |
содержится |
информация о положительных и отрицательных состав ляющих скорости для каждого из трех лучей антенны. Задачей частотной следящей системы является определе ние единственной частоты, которая представляет собой центр тяжести этого спектра для каждого луча. В дан ном случае используется так называемая синус-косинус ная система слежения. Она представляет собой дискри минатор с замкнутой петлей обратной связи, который последовательно управляет тремя местными генератора ми, частоты которых соответствуют трем допплеровским
сдвигам лучей fR\, |
/ Д 2 , /д з- Чтобы получить три ортого |
||
нальные составляющие скорости цели VH, |
Кб и Кв , три |
||
сдвига |
допплеровских лучей суммируются |
в соответст |
|
вии с |
выражениями |
(139), (140) и (141). |
Такое преоб |
разование делает точность измерения скорости не зави сящей от погрешностей стабилизации крена и тангажа. Эта операция осуществляется в блоке преобразователя допплеровских данных.
Три местных генератора, упомянутых выше, работа ют на смещенной частоте для того, чтобы измерить отри цательные скорости и определить направление движе ния.
Для получения конечного результата — составляющих скорости — три частоты преобразуются в постоянные то ки, которые вычитаются или складываются в так назы ваемых счетных устройствах с замкнутой' петлей.
Простое аналоговое решающее устройство вычисляет
путевую скорость |
относительно |
земли |
Уд и угол сноса б. |
|
Если необходимо |
получить |
цифровые |
значения Vu, V5 и |
|
VB, это легко сделать, так |
как |
три |
частоты /д 1 , /д 2 , / д 3 |
|
можно преобразовать в серии импульсов, а затем в дво ичный код, который позволяет достаточно просто произ водить сложение и вычитание.
Чтобы получить информацию о высоте, сигнал с вы хода УПЧ подается на смеситель-усилитель 2, где он сме шивается с сигналом частотой 30 Мгц. Выходной сигнал этого смесителя-усилителя имеет вид, показанный на
рис. 84. Затем сигнал подается на режекторный |
фильтр, |
|
аналогичный используемому |
в допплеровской |
канале. |
В этом случае управляющие |
сигналы имеют частоту F M , |
|
159