Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шебшаевич В.С. Радиотехнические методы и средства контроля траекторий искусственных спутников Земли и космических ракет

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
4.7 Mб
Скачать

— 62 —

чало отсчета -принять момент t 0 , то сможет быть обнаружена лишь правая часть кривой - ее отрицательная ветвь.

 

На рис, 9

пунктиром показана кри­

вая F’d

{ i)

для

случая прохождения

траекторий

через

приемный пункт

(

ъ о -

О).

В

этом

случае

выражение

" Г -Х

кривые

при

2аф О

в пределе

 

Все

стремятся к

значению

|

. Одна­

ко

при

увеличении

 

?0

наклон кривых

уменьшается, а их линейный участок ста­ новится более протяженным во времени.

Чтобы определить протяженность

 

линейного участка кривой

Fd (t)

удоб­

но начало отсчета перенести в точку

t 0>

что равносильно

требованию

Р0 = О.

 

Тогда интервал

линейного изменения

 

функции Fd {t)

может быть найден

из

ус­

ловия пренебрежимости квадратичным чле­ ном от t в выражении (31) :

(32)

поскольку при этом допплеровская час­ тота становится линейной функцией вре мени:

- 63 -

(3 3 )

Если пологхить

(34-)

где o C « i , и в выражении (3 1 ) t за­ менить в соответствии с условием (34), то получится выражение для величины, до которой допплеровская частота успе­ ет нарасти, к концу линейного участка кривой :

РЫ| =

' - J -

Pdmax (35)

Таким образом функция

F d (Л),

независимо от

значения Ъ0

, на линей­

ном участке нарастает до вполне опре­ деленной величины, составляющей -\JoC долю от предельного значения Fd тах . Величина Ъ0 влияет, однако, на

протяженность линейного участка, как это непосредственно следует из условия (32). Так, например, если положить

оС* 0,02 и скорость движения пере­ датчика принять тг= 7 ,9 км/сек, то

- в л -

получим следующее выражение для про­

должительности

линейного

нарастания

функции

 

v

 

 

 

 

1се«1

, . £

= 0,0/791,

Ск*0

!>м'

 

 

*о,огг Ы ) -

В соответствии с (36) линейные участ-

ки для расстояний

 

500,1000,

2000

и 3000 км будут иметь длину соответ­

ственно

t MH « 9,18,36

и 54 сек»

Значительный интерес

представляет

скорость

изменения

допплеровской

част

тоты

.

На линейном

участке

криво! величину

Fd

можнонайти диф­

ференцированием

по

времени

выражения

(33), что

дает

:

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(37)

Для рассматриваемого диапазона расстояний 2,»'500-3000. км и принятых выше величин Т и Л скорость измене­ ния допплеровской частоты составит :

F'd = ( 2 0 & ,0 - S b ,7 ) \^ - )

. - 65 -

С ростом 20 производная r'd уменьшается. Ее изменение можно оценить продифференцировав (37) по 20 , что дает :

 

 

d

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(38)

Выражение (38) показывает, что про­

изводная

по

70

от крутизны кривой F ^(i)

убывает пропорционально квадрату рас­

стояния

Ъ0

. Так, вблизи расстояния

Ъ0 в 500 км крутизна изменяется с рас­

стоянием значительно быстрее, чем вблизи

расстояния

70

= 3000 км.

 

 

 

 

Влияние скорости V на изменение

крутизды

кривой

Fd (i) находится

диф­

ференцированием

выражения

(37)

по

V*

В результате дифференцирования

получим:

 

 

 

 

 

 

 

(39)

Видно, что производная изменяется прямо

пропорционально

скорости

»

При ско­

рости

вблизи

.

v '- 7900 м /сек,

расстоя­

нии

2 д я

1000 км и длине

волны

Л в

= 60 см.изменение крутизны будет харак­

теризоваться

значением производной

—66

Что касается абсолютного значе­ ния допплеровской частоты, то при кос­ мических скоростях она имеет значитель­ ную величину. Так, на рис. 9 кривые

F ^ ( i ) стремятся к величине Fd тазс »

»13,167 кгц.

Взависимости от соотношения скорости и длины волны Л доппле­ ровская частота монет меняться в зна­ чительных пределах. На рис,10 представ­ лены зависимости Fa (х) , рассчитан­ ные для различных значений скорости.

Диапазон волн Л= 3-300 см ограни­ чен справа участком, в котором уже за­ метно сказывается влияние ионосферы, а слева - участком, в котором начина­

ет сказываться поглощение в тропосфере. Графики 1-2 относятся к скороетям, достигнутым и достижимым в ближайшее

время

в авиации - Т * (1-3)М, гра­

фики

3-4 - к уже достигнутым с помощью

ракет первой и второй космическим ско­ ростям, график 5 - к третьей космичес­ кой скорости, а график 6 - к скорости, которая может иметь место при косми­ ческих полетах в пределах солнечной системы.

- 67 -

Рис.1 0 . Графики зависимости Г * М

- 68 -

При приеме радиосигналов с объекта* перемещающегося с первой космической скоростью, допплеровская частота в пре­

делах диапазона

волн Л = 3-300 ем

(частоты

10 .000-100 Мгц) изменя-

е м * от

Fd „ a x = 263,33 до FdmCn -

= 2,63

Кгц.

 

Рассмотренная выше зависимость (31) относится к случаю равномерного прямо­ линейного движения. Между тем движение по космическим траекториям может быть и криволинейным и ускоренным (замедлен­ ным). Вопрос о влиянии на изменение допплеровской частоты ускорения и кри­ визны траектории проанализирован в

? х о У .

При равномерно-ускоренном движении по прямолинейной траектории в момент t 0 (траверзное положение) допплеровское смещение, как и при равномерном движе­ нии, равно нулю. Следовательно, усло­ вие Z7^ = 0 попрежнему соответствует прохождению спутника на кратчайшем расстоянии. Однако кривая Z7^ (Z) перестает быть симметричной относитель­ но точки перегиба. На рис.1 1 показан примерный вид такой кривой, причем

- 69 -

кривая для ускоренного движения (уско­

рение а > О ) сопоставлена

с кривой

для равномерного движения (

а - О ) .

На рисунке показаны секущие, подобран­ ные так, что их левые и правые отрезки равны.

Рис.1 1 .

Искажение кривой

F* ( t )

 

 

при наличии постоянного

 

 

ускорения.

 

 

 

Видно* что при симметричной кривой се­

кущая делит кривую F d (t)

в момент t 01

тогда как при несимметричной кривой

соответствующая секущая будет

делить

ее в момент, отстоящий от

10

на вели­

чину f t

, При ускорении,

равном

еди­

ницам м/сек2 , и движении, с первой

кос-

*-ib -

мической скоростью эта ошибка / 1 сос­ тавляет единицы секунд.

Рассмотрение движения по криволи­ нейной траектории, аппроксимируемой дугой круга кривизны в точке траверза, показывает, что закон изменения доппле­

ровской

частоты вблизи

t 0 остается тем

же, что

и при линейном

движении. Однако

в формуле для допплеровского смещения место сомножителя тГ занимает произведе­ ние

 

V ^

v { i -

) ,

(ад)

где

R0 - радиус

кривизны.

Это

эквива­

лентно приуменьшению скорости

движения

Т | причем по известным

Zc

и

дан­

ное

приуменьшение

нетрудно

учесть.

2 . Системы траверзиого контроля

Траверзный метод основан на измерениях принимаемой частоты и определении момента t 0

что позволяет

построить

кривую Fd (i) .

Путем анализа

кривой

(t) находятся

траверзное расстояние 20 и скорбеть

тг .

 

Рассмотрим методы фиксаций момента

i 0

. Могут встретиться два случая:

ког­

да

значение частоты передатчика f 0

точно

-

71

-

 

 

известно и когда

величина

f 0

заранее

неизвестна.

 

 

 

 

В первом случае

момент

t

фикси­

руется по совпадению изменяющейся при­ нимаемой частоты е опорной частотой, равной частоте передатчика.

На рис.12 показана блок-схема уст­ ройства [ 10 У , автоматически и доку­ ментально регистрирующего момент сов­ падения принимаемой и"опорной частот.

Рис .12 , Блокч^хеш устройства для фиксации момента траверза.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ