книги из ГПНТБ / Пелюхов П.И. Основы радиолокации учебное пособие

§ 22. М Е Т О Д Ы О П Р Е Д Е Л Е Н И Я В Ы С О Т Ы

Определение высоты двумя антеннами, поднятыми на разные высоты

Для измерения угла места цели и высоты на метровых и Дециметровых волнах применяется метод разнесенных по вы­ соте антенн, когда диаграмма направленности нижней антен­ ны приподнята, а верхней — наклонена (рис. 107).

Если цель наблюдается под углом места е, то амплитуда сигнала, отраженного от нее и принятого на верхнюю антенну, пропорциональна вектору ОНi, а на нижнюю антенну — век­ тору OH-z.

Рис. 107

Попеременным подключением к приемнику верхней и ниж­ ней антенн измеряют амплитуду отраженных от цели сигна-

нимаемых на разнесенные по высоте антенны, можно измерять с помощью специального высокочастотного гониометра.

Принципиально измерение угла места при помощи гонио­ метра сводится к следующему.

Нижняя и веохняя антенны подключаются к неподвижным натушкам ki и кч гониометра, расположенным перпендикулярно Друг к другу, а третья катушка k-л вращается внутри непо­ движных катушек и подключена к приемнику (рис. 107). На оси катушки насажена ручка со стрелкой.

Токи, протекающие в катушках ki и k-г, создают магнитные

162

луча узкие в горизонтальной плоскости (порядка 1ь) и широ­ кие в вертикальной (25 —30°).

При вращении антенной системы цель в пространстве об­ лучается вначале вертикальным лучом, а затем — наклонным.

В треугольнике АВС угол АСВ равен углу ВАС = АЪ°. Сле­ довательно, АВ — ВС = Й. Из прямоугольного треугольника ОСВ видно, что

sin Д '•?

Подставляя значение ОВ в выражение (IV, 10), имеем:

Н~ — (D" — Н'2) sin2A'i; Н 2= D Jsin2A'f — # 2siт 2Д»,

откуда

где Л<р — угол, на который поворачивается антенна между двумя последовательными облучениями цели вертикальным и наклонным лучами.

!

Из формулы (IV, 11) следует, что высота полета цели опре­ деляется через угол поворота антенной системы Аф и наклон­ ную дальность до цели D.

Для того чтобы можно было различать сигналы, отражен­ ные от низколетящих целей при облучении их поочередно вертикальным и наклонным лучами, антенны развернуты по азимуту на угол у = 10'\

В этом случае формула для расчета высоты будет иметь вид:

(IV ,12)

V 1 | sin2(Дф — у)

Если ввести поправку-на кривизну Земного шара, то окон­ чательно получим:

азимут—дальность (рис. ПО). В горизонтальном направлении создается развертка по дальности, в вертикальном — по ази­ муту.

Каждая цель облучается дважды, и сигналы, отраженные от нее, создают на экране индикатора станции две отметки: нижняя отметка создается при облучении цели вертикальным лучом, а верхняя — наклонным. Обе отметки расположены на одной и той же дальности.

По выведенной формуле рассчитываются кривые равных

164

высот, которые проектируются на экране индикатора оптиче­ ским путем.

Для отсчета высоты нужно, чтобы нижняя отметка совпа­ дала с линией нулевого угла поворота антенны, тогда по верх­ ней отметке на соответствующей кривой номограммы отсчитывается высота полета.

Определение высоты возможно и на индикаторе кругового обзора по двум наблюдаемым отметкам—от вер­ тикального и наклонного лучей. На рис. 111 угол 9,--азимут цели, когда

она обнаруживается вертикальным лучом, а да — азимут цели, когда она обнаруживается наклонным лучом. Разность углов

Дер -- ®2 — ?1-

Зная угол Лер и наклонную дальность до цели, по номограм­ ме определяют высоту полета.

Преимущество метода определения высоты цели методом «Лг»-луча состоит в том, что высоту обнаруженной цели можно определять одновременно с определением азимута и дальности цели, не останавливая вращения антенны и, следовательно, не прерывая передачи информации о координатах других целей.

Точность определения высоты зависит:

•— от точности установки отражателей антенны вертикаль­ ного и наклонного лучей, а также от точности установки углов между лепестками в 45° в вертикальной и 10е в горизонтальной плоскостях;

—масштаба азимутальных углов и дальности на экране индикатора высоты;

—.натренированности оператора.

радиолокационных высотомерах сантиметрового и децимет­ рового диапазонов обычно применяется периодическое качание антенны в вертикальной плоскости. При качании антенны наибольшая амплитуда сигнала получается при направлении максимума излучения на цель, т. е. угол места цели опреде­ ляется методом максимума.

Антенна радиовысотомера обычно имеет диаграмму направ­ ленности, узкую в вертикальной плоскости (1,5—2°) и более широкую (3—4°) з горизонтальной.

Определение высоты полета осуществляется по специаль­

165

ному индикатору, имеющему прямоугольную координатную систему высота — дальность.

Развертка по высоте на экране индикатора достигается при помощи напряжения, снимаемого с датчика угла наклона ан­ тенны, связанного с механизмом качания антенны (рис. 102).

Датчик выдает па индикатор высоты напряжение, пропор­ циональное синусу угла наклона оси антенны в вертикальной плоскости.

Смещение электронного луча по вертикали происходит по закону:

где И — высота цели;

D наклонная дальность;

е — угол наклона диаграммы излучения;

Rрадиус кривизны земной поверхности с учетом ре­ фракции радиоволн в атмосфере.

Точность измерения высоты рассматриваемым методом за­ висит от точности измерения дальности и угла места цели.

Приближенно высоту полета цели можно также определить при вхождении цели в зону обнаружения данной РЛС и углу места, соответствующего этой дальности, причем угол места определяется по зоне обнаружения.

§ 23. ПЕЛЕНГАЦИОННАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ

Пеленгационная чувствительность

Способность радиолокационной станции изменять величи­ ну сигнала па выходе приемника при повороте антенной системы

ствительность можно характеризовать относительным измене­ нием амплитуды сигнала на экране индикатора при развороте антенны от направления на цель на единицу угла.

Амплитуда сигнала па выходе приемника может быть пред­

Найдем общее выражение для пеленгационной чувствитель­ ности.

16S

Пусть ex» — угол, под которым наблюдается цель относи­ тельно оси диаграммы направленности (рис. 112) и и в ы х (ио) = ~и>I. При развороте антенны на Дсх сигнал на выходе прием­ ника изменится:

н„ых(ао г Да) = U u j Д«.

Разлагая /(i„ -f Д а) в ряд Тейлора и ограничиваясь первыми членами разложения, получим:

ризуется в основном линейным членом и ввиду малости вто­ рого члена имеем:

167

Точность амплитудных методов пеленгации

Метод максимума. Общая ошибка определения азимута методом пеленгации пс максимуму зависит от таких основ­ ных факторов, как несовпадение оси диаграммы направлен­ ности с геометрической осью антенны, неточность передачи угла поворота антенны к индикаторам, ошибки отсчета.

При определении угла места дополнительно ошибка увели­ чивается за счет атмосферной рефракции и земной поверх­ ности, причем чем меньше угол места, тем больше влияние этих факторов. В большинстве случаев наибольшее значение имеют ошибки отсчета, обусловленные формой диаграммы направлен­

ности, типом индикатора и субъективными особенностями опе­ ратора.

Найдем ошибку определения азимута для случая примене­ ния индикатора дальности с амплитудной отметкой.

Обращаясь к (IV, 17), имеем:

Произведем оценку величины Да, задаваясь конкретной функцией направленности, полагая «вых = /(«) = U,„ К2(а).

Первый лепесток диаграммы направленности прибли­ женно можно апроксимировать характеристикой вида

К (а) = cos п а,

ТС

— угол раствора диаграммы направленности. Для РЛС с одной антенной

И

Я Д

Я о)

2 0 ,

168

от оси равносигнальной зоны на угол Да один из двух

Величина ошибки Ди метода равносигнальной зоны суще­ ственно зависит от выбора угла ио между осью диаграммы на­ правленности и осью равносигнальиой зоны. Этот угол выби­ рают из условия обеспечения высокой точности пеленгации при незначительном сокращении дальности радиообнаружения.

Обычно К (а) = 0,7 -г 0,8.

Эта ошибка примерно в 10 раз меньше, чем найденная ранее ошибка при методе максимума.

169

следует из выражения (IV,24), возникает неоднозначность пеленгации.

Ошибки разности фаз зависят от стабильности фазовых характеристик антенно-фидерного и приемного устройств, а также точности фазометра.

470