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

Г л а в а V

ЛВТО МАТ И ЧЕС, КОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ЦЕЛЕЙ РЛС

В некоторых радиолокационных станциях применяются автоматическое сопровождение и непрерывное, автоматическое определение текущих координат цели. К таким станциям от­ носятся наземные и корабельные станции орудийной паводки, самолетные станции перехвата и прицеливания и радиодаль­ номеры. Автоматическое сопровождение по направлению и дальности широко используется также в радиолокационных станциях управления реактивными снарядами и в радиолока­ ционной аппаратуре самонаведения, устанавливаемой на этих снарядах.

Применение автоматического сопровождения в значитель­

ной степени повышает точность измерения текущих координат быстро движущихся целей, позволяет исключить субъективные

ошибки оператора. При автоматическом сопровождении может осуществляться непрерывное введение текущих координат в различные счетно-решающие устройства.

В настоящей главе будут отдельно рассмотрены принципы автоматического сопровождения по дальности и направлению.

§24. АВТОМАТИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПО ДАЛЬНОСТИ

ВИМПУЛЬСНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЯХ

Автоматическое сопровождение по дальности позволяет:

—повысить точность и увеличить скорость получения дан­ ных о дальности до цели;

—исключить из импульсного дальномера электронно­ лучевую трубку;

—исключить оператора из процесса измерения;

—автоматизировать процесс селектирования по дальности

всистемах автоматического сопровождения цели по направ­ лению.

Конечным результатом работы устройства автоматического сопровождения по дальности является получение на выходе

171

дальномера напряжения, пропорционального дальности до цели:

где а — постоянный коэффициент пропорциональности.

Это напряжение может подаваться в индикатор и счетнорешающее устройство.

Наиболее современным устройством, обеспечивающим

автоматическое определение дальности, является дальномер, построенный по принципу следящей системы. Структурная

схема такого дальномера изображена па рис. 113.

Рис. 113

Сущность работы дальномера заключается в следующем. Наклонная дальность D, задаваемая положением объекта от­ носительно радиолокационной станции в виде временного

„нивается в измерительном устройстве с так называемой эта­ лонной дальностью D эт.

D—D Эт, определяет величину сигнала ошибки и воздействует на интегратор. Последний выдает управляющее напряжение, регулируя временной интервал, пропорциональный эталонион дальности 0 9т , в сторону уравнивания с временным ин­ тервалом, пропорциональным дальности до объекта D.

Развернутая блок-схема дальномера изображена на рис. 114. Рассмотрим устройство и работу ее отдельных эле­ ментов,

172

Датчик эталонной дальности выдает два кратковременных импульса, которые будем называть следящими. Первый следя­ щий импульс назовем ранним, а второй — поздним.

Формирование раннего следящего импульса осуществляется при помощи ждущих мультивибраторов, фантастронов и дру­ гих импульсных схем. Одна' из схем формирования дана на рис. 114. Здесь изображена схема ждущего мультивибраторагенератора прямоугольных импульсов, собранного на лампах Jh и J/‘>.Запуск генератора осуществляется пусковыми импуль­ сами синхронизатора. Длительность генерируемых прямо­ угольных импульсов устанавливается прямо пропорциональ­ ной величине входного напряжения, которое снимается с со­ противления R K, включенного в катодную цепь буферного каскада — катодного повторителя. Это напряжение пропор­ ционально напряжению на конденсаторе Со, находящемся в интеграторе. Следовательно, изменение напряжения на кон­ денсаторе Со обусловливает соответственное изменение дли­ тельности прямоугольных импульсов, выдаваемых мультиви­ братором.

173

Прямоугольные импульсы обостряются посредством диф­ ференцирующей цепи C-R. После каскада ограничения (лам­ па Ля) ранний следящий импульс подводится к экранной сетке лампы Jh временного различителя. Поздний следящий им­ пульс снимается с выхода цепи фиксированной задержки, вы­ полненной в виде отрезка искусственной длинной линии. Этот импульс подводится к экранной сетке лампы Л.-, различителя.

На рис. 114 изображена одна из схем временного различнтеля. Лампы Лт и Л.-, различителя при отсутствии входных импульсов на их сетках заперты путем подачи на сетки запи­ рающих напряжений Е сл и Е с2Лампы открываются в един­ ственном случае: при одновременпод! воздействии на экранную сетку одного из следящих импульсов, а на управляющую-- отраженного импульса, подводимого с выхода приемника.

Лампы Лк и Л п р и отсутствии импульсов положительной полярности на их сетках заперты. Лампа Л в включена в цепь разряда конденсатора Со, а лампа Л- — в цепь заряда.

При прохождении импульса анодного тока через лампу Лт, т. е. при одновременном воздействии раннего следящего и от­ раженного импульсов, в сеточной цепи лампы Л« индуцирует­ ся импульс положительной полярности — лампа Лк открывает­ ся; конденсатор Со несколько разряжается через лампу Лк — напряжение на конденсаторе уменьшается.

В случае одновременной подачи позднего следящего и от­ раженного импульсов па сетки лампы Л.-, в сеточной цепи лампы Лт индуцируется импульс положительной полярности,

с таким расчетом, чтобы амплитуда анодных токов этих ламп

ваемом случае длительности импульсов анодных токов ламп Л« и Л- будут одинаковы. При сделанных допущениях резуль-

174

тирующий ток, т. е. ток ошибки на участке аб (рис. 114), ра­ нен нулю и напряжение на конденсаторе Со не изменяется.

Рассмотрим второй случай: запаздывание Т отраженного импульса меньше запаздывания Т' позднего следящего им­ пульса (рис. 116). Покажем что ток ошибки Обозна­ чим в соответствии с рис. 116.

Таким образом, величина тока ошибки, протекающего в цепи различителя, прямо пропорциональна рассогласованию AD. Направление тока ошибки определяет знак рассогласо­ вания.

Напряжение „между обкладками конденсатора Со интегра­ тора изменяется в соответствии с изменениями тока ошибки:

порциональным измеряемой дальности. Это напряжение через

томатического сопровождения.

175

Р е ж и м п о и с к а

Поиск цели осуществляется путем изменения временного интервала между п у с к о в ы м и и следящими импульсами. Для этой цели используется линейно нарастающее (пилообразное) напряжение, создаваемое генератором напряжения поиска,

к конденсатору Си от генератора напряжения поиска подво­ дится напряжение пилообразной формы (рис. П7).

Время нарастания этого напояжения выбирается значи­ тельно больше периода следования импульсов синхронизатора (1—3 сек). Величина напряжения, воздействующего на гене­ ратор прямоугольных импульсов, изменяется от импульса к импульсу (на рис. 117 она пропорциональна отрезкам саб\, ai6-i, азбз и т. д.) в пределах отрезка времени, равного периоду посылки импульсов синхронизатора. Следовательно, в далыюмерном блоке при поиске осуществляется автоматическое из­ менение задержки следящих импульсов в пределах периода посылки импульсов синхронизатора.

Режим поиска продолжается до так называемого момента «захвата» цели, т. е. до момента, когда запаздывание сигнала, отраженного от цели, не сделается равным запаздыванию (за­ держке) одного из следящих импульсов относительно пуско­ вого импульса синхронизатора. При «захвате» цели откры­ вается лампа Л\ или лампа У7.>, появляется ток ошибки и от конденсатора Со отключается генератор напряжения поиска (реле Р размыкается).

Следует отметить, что в некоторых радиолокационных стан­ циях автоматический поиск цели отсутствует и все подготови­ тельные операции к автосопровождению выполняет оператор станции, наблюдая цель на экране индикатора,

Автоматическое сопровождение

. При автоматическом сопровождении напряжение, действую­ щее на конденсаторе Со, регулируется при помощи цепи заряда или цепи разряда в зависимости от того, увеличивается или уменьшается временной интервал, прямо пропорциональный расстоянию между радиолокационной станцией и целью. На­ пряжение на конденсаторе Со должно непрерывно изменяться прямо пропорционально дальности до цели.

Предположим, что цель приближается к радиолокационной станции и запаздывание отраженного сигнала равно задержке переднего следящего импульса (рис. 117). В этом случае от-

176

n o i - s t

*^5 *•4

врывается лампа Ла и конденсатор CV частично разряжается через цепь разряда. В результате напряжение ис на конденса­ торе несколько уменьшается.

Таким образом, следующий прямоугольный импульс будет иметь длительность, меньшую длительности импульса преды­ дущего цикла работы станции (рис. 117), т. е. временной ин­ тервал между импульсом синхронизатора и следящими импуль­ сами уменьшится.

В паузе между двумя импульсами цель приблизится к радиолокационной станции. В результате уменьшится запаз­ дывание отраженного сигнала и на лампу Л а будут снова одновременно воздействовать два импульса, открывая цепь разряда. В то же время может быть открыта и цепь заряда. Однако в рассматриваемом случае ток заряда окажется мень­ ше тока разряда. Напряжение при разряде будет снова умень­ шаться и т. д. При удалении цели картина будет обратной: при совпадении позднего следящего импульса с импульсом цели откроется лампа Л-, и напряжение ис на конденсаторе Си за счет заряда будет увеличиваться.

Напряжение ис, действующее между обкладками конден­ сатора Си, в оежиме автоматического сопровождения может подводиться к стрелочному индикатору и счетно-решающему устройству. Величина этого напряжения пропорциональна дальности до цели.

§25 АВТОМАТИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПО НАПРАВЛЕНИЮ

ВИМПУЛЬСНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЯХ

Автоматическое определение угловых координат цели (азимута и угла места) осуществляется при непрерывном автоматическом сопровождении цели по направлению. Угло­ вые координаты очень часто определяются методом равпосигнальнон зоны. При сопровождении антенная система станции изменяет свое положение так, что в любой момент времени равносигнальное направление непрерывно совме­ щается с направлением на цель, т. е. направление па цель н ее угловые координаты определяются путем фиксирования поло­ жения антенны относительно заданных направлений.

Возможность автоматического сопровождения цели по на­ правлению основана на анализе следящим устройством радио­ локационной станции сигналов, отраженных сопровождаемо^ целью.

Если станция предназначена для сопровождения цели и определения только одной ее угловой координаты, например азимута, то для создания равносигнальной зоны радиолуч

178

перемещается из одного крайнего положения в другое в плос­ кости определяемой координаты.

При одновременном автоматическом сопровождении по ази­ муту и углу места просмотр зоны осуществляется по конусу. Ось диаграммы направленности (радиолуча) при коническом обзоре равномерно вращается по образующей конуса вокруг равносигнального направления. Ширина конической зоны об­ зора зависит от ширины диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

При сопровождении цели по направлению диаграмма на­ правленности может формироваться антенной направленного действия с параболическим отражателем. Смещение диаграм­ мы направленности и коническое вращение радиолуча в этом случае могут быть осуществлены одним из следующих спо­ собов:

—вращением параболоида (рефлектора), наклоненного относительно оси вращения на некоторый угол;

—вращением эксцентрично расположенного в фокальной плоскости полуволнового вибратора;

—вращением контррефлектора специальной формы, на­ клоненного относительно оси вращения.

Частота вращения радиолуча в пространстве по конусу обычно выбирается в пределах 30—100 гц (1800—6000 об/мин).

Если принять, например, частоту посылок импульсов пере­ датчика, равной 2000—6000 имп/сек, то за один период вра­ щения радиолуча антенна станции примет 20—60 импульсов радиоволн, отраженных от сопровождаемой цели. Так как в течение этого периода положение цели относительно радиоло­ кационной станции изменится весьма незначительно, то можно считать, чго амили гуда импульсов, принимаемых антенной за период вращения радиолуча, определяется углом поворота диаграммы направленности антенны, отсчитываемым от неко­ торого фиксированного направления. Поэтому импульсы радиоволн, отраженные целью, могут быть промодулироваиы по закону, который в первом, приближении можно считать синусоидальным. Частота модуляции равна числу оборотов радиолуча в течение одной секунды. Глубина модуляции импульсов цели будет зависеть от величины угла между на­ правлением на цель и равпосигпальным направлением.

Проследим изменение фазы огибающей отраженных им­ пульсов в зависимости от положения цели относительно равносигнального направления. Допустим, что диаграмма направ­ ленности вращается по часовой стрелке (если смотреть на антенну со стороны цели) и в начальный момент t —0 она за­ нимает верхнее положение. Положение точки А, находящейся на оси диаграммы, примем за начало отсчета (рис. 118).