книги из ГПНТБ / Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие

/ ' - ч

Рис. 1. 27. Спиральное развертывание луча в пространстве.

ка (или, наоборот, при движении приемника относительно пе­ редатчика) частота сигналов, поступающих на вход приемни­ ка, не равна частоте колебаний передатчика.

Эффект Допплера-Белопольского обнаруживается, напри­ мер, в изменении тона гудка проходящего паровоза: при быстром приближении паровоза тон гудка оказывается вы­ ше, чем при удалении.

Суть эффекта можно понять, если представить себе на­ блюдателя, находящегося на шоссе, по которому с равными интервалами движутся машины. Если наблюдатель будет двигаться навстречу потоку машин, то за секунду мимо него пройдет больше машин, чем прошло бы, если бы он стоял не­ подвижно. Если наблюдатель будет двигаться в ту же сто­ рону, что и поток машин, то мимо него за единицу времени пройдет меньше машин.

Рассмотренный эффект был впервые описан для звуковых колебаний X . Допплером. В 1900 году русский физик А . А. Белопольский доказал экспериментально, что аналогич­ ное явление наблюдается и при электромагнитных колеба­ ниях.

Формула допплеровской частоты

Допустим, Р Л С непрерывно излучает радиоволны в на­ правление цели (рис. 1.28). Если цель находится в точке «а» и не перемещается, то частота сигнала, отраженного от це­ ли, равна частоте передатчика Р Л С . Допустим теперь, что

40

\ фронт

у \ полны от

передатчика

то есть результирующая частота радиоволн, облучающих дви­ жущуюся цель, равна:

^обл — fn + Af — jp •

Ввиду наличия отражения радиоволн от цели последнюю мо­ жем принять за источник излучения с частотой

Н о так как цель (источник излучения) движется, то эффект Допплера-Белопольского проявляется вторично. В результате частота отраженного сигнала, поступающего на вход прием­

41

Аналогично можно доказать, что частота сигнала, отражен­ ного от удаляющейся дели, меньше частоты передатчика:

часто наблюдается на практике, нужно учитывать не полную скорость цели, а только ее радиальную составляющую (рис. 1.29).

\

\\Іт \

Рис. 1. 29. К принципу определения допплеровской частоты.

42

Б.Блок-схема станции,

вкоторой использован эффект Допплера

Передатчик непрерывно излучает радиоволны с частотой fn. Приемник улавливает отраженные сигналы от целей, ко­ торые вследствие эффекта Допплера-Белопольского имеют частоту foTp, отличающуюся от fn. На детектор приемника по­ ступают отраженный сигнал и сигнал от передатчика. В ре­ зультате их совместного действия возникают биения с часто­ той, равной допплеровской. Детектор выделяет напряжение допплеровской частоты, которая, как правило, находится в диапазоне звуковых частот. Поэтому сигналы биений можно услышать при помощи телефонов, измерить частотомером или обнаружить электронно-лучевым индикатором. Такая Р Л С мо­ жет определять скорость и направление движения цели. Ско­ рость цели находят по измеренной допплеровской частоте

Рис. 1.30. Блок-схема, использующая допплеровский метод ра­ диолокации.

с точностью до 0,1%. Направление движения цели определя­ ется по величине допплеровской частоты. Если f0Tp больше

43

Для этого требуются две Р Л С , расположенные на некотором удалении друг от друга. Зная направление на цель с каждой Р Л С и расстояние между ними, можно определить расстояние до цели (рис. 1.31).

N

\

\

N

РЛС

Рис. 1. 31. Принцип определения дальности при допплеров­ ском методе радиолокации.

Допплеровский метод применяется в радиолокационных взрывателях, в аппаратуре наведения реактивных снарядов на цель, в аппаратуре защиты от пассивных помех и т. д.

В. Понятие о частотном методе радиолокации

Этот метод основан на использовании частотно-модулиро- ванных колебаний. Частота передатчика может изменяться по линейному или синусоидальному законам. Рассмотрим случай, когда частота передатчика изменяется по линейному закону (рис. 1.32), то есть периодически нарастает и спадает от fмакс до fMHH. Такие колебания направленная антенна излу­ чает на цель. Чем дальше находится цель, тем большее время распространяются радиоволны до нее и обратно и тем на большую величину, соответственно, изменится частота пере­ датчика. При этом разность между частотой отраженного сигнала и частотой передатчика прямо пропорциональна дальности до цели. Это явление и лежит в основе определе­ ния дальности.

44

Рис. 1. 32. Принцип частотного метода радиолокации.

§ 1.5. Когерентно-импульсный способ защиты от пассивных помех

Одним из недостатков активной радиолокации и особенно импульсного метода является трудность обнаружения и опо­ знавания целей на фоне мешающих отметок, создаваемых от­

или могут быть созданы искусственно самолетами-постанов- щиками помех. Создание искусственных помех основано на интенсивном отражении радиоволн от дипольных отражате­ лей, сбрасываемых с самолета.

Дипольные отражатели выполняют из металлизированных лент, стекловолокна, алюминиевой фольги и т. д. Длина дипо­ лей равняется половине рабочей длины волны Р Л С ( ±10%) . Такие диполи сбрасываются с самолета и рассеиваются в воз­ духе. При этом образуется как бы плывущее по ветру «обла­ ко». Отметка от такого «облака» (рис 1.33) засвечивает зна­ чительный участок экрана, что ухудшает видимость сигналов

45

_ д

Антенный Усилитель

öb/cotcoii

переключат. частоты

Рис. 1. 34. Блок-схема РЛС с использованием когерентно-им­ пульсной аппаратуры.

пользуется фазовый детектор. Сравнение фаз отраженного сигнала ис и напряжения когерентного гетеродина икг проис­ ходит в фазовом детекторе, в котором изменение фаз преоб­ разуется в изменение амплитуд. Сигналы от неподвижных объектов, благодаря постоянству фаз отраженных импульсов, дают на экране ЭЛ Т отметки с постоянной амплитудой.

Сигналы же от подвижных целей имеют от импульса к импульсу различные фазы. Поэтому при смешивании сигналов

няется по величине и знаку с частотой, равной частоте бие­ ний. Н а экране индикатора появятся пульсирующие двусто­ ронние сигналы целей (рис. 1.35).

Таким образом, этот метод дает возможность фиксироватьполезные сигналы на фоне помех.

47

Рис. 1. 35. Вид экрана индикатора с линейной разверткой при использовании когерентно-импульсной аппаратуры.

В настоящее время применяется более сложная когерент­ но-компенсационная аппаратура, позволяющая устранять с экранов индикаторов Р Л С отметки от неподвижных объектов. При этом наблюдаемость полезных сигналов в значительной степени улучшается.

§ 1.6. Уравнение радиолокации и его анализ

Уравнение радиолокации — это математическая зависи­ мость дальности действия РЛ станции от ее технических па­ раметров и характера цели.

К о с н о в н ы м т е х н и ч е с к и м п а р а м е т р а м р а ­ д и о л о к а ц и о н н ы х с т а н ц и й о т н о с я т с я :

—рабочая длина волны К;

—длительность импульса ти;

—частота повторения импульсов Fn;

— максимальная мощность в импульсе Р маКс;

—чувствительность Р с мин и полоса пропускания 2Af при­ емного устройства;

—тип индикатора и масштаб развертки;

— ширина диаграммы направленности в вертикальной

Ѳ и горизонтальной плоскости ср;

—коэффициент направленного действия антенны;

—коэффициент усиления антенны G .

О с н о в н ы е т а к т и ч е с к и е п а р а м е- тры Р Л С :

—максимальная дальность действия D MaKc;

—точность определения дальности AD;

—разрешающая способность по дальности A D P;

—точность определения угловых координат (азимута Aß

48

и угла места Д е);

—помехоустойчивость;

—пределы работы по угловым координатам и др .;

—разрешающие способности по азимуту и углу места (Aßp и Дер).

При выводе уравнения радиолокации будем считать, что земля и атмосфера на дальность действия Р Л С влияния не оказывают. Допустим, что передающее устройство (рис. 1.36)

Рис. 1. 36. К вопросу вывода уравнения радиоло­ кации.

расположено в точке 0 и излучает максимальную мощность в импульсе Римакс. При ненаправленной передающей антенне

49