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

tMvmOp & p Q U 4 t M n £

a mp<xjk<U m * 4A

Рис. 119

На рис. 118 показаны видеоимпульсы для трех различных положений цели. Когда цель находится на равносигнальном направлении в точке Б (рис. 118), сигналы, отраженные целыо и поступающие в приемник при всех положениях вращающе­ гося радиолуча, принимаются антенной при одном и том же коэффициенте направленного действия, т. е. амплитуды импульсов радиоволн, отраженных от цели, будут одинаковы при всех положениях радиолуча, вращающегося по конусу. Следовательно, огибающая импульсов преобразуется в пря­ мую линию. Нели цель находится в вертикальной плоскости, проходящей через равносигнальное направление, и располо­ жена выше этого направления (точка А на рис. 118,6), то ам­ плитуды отраженных импульсов будут изменяться по закону cos£2T где £2— круговая частота вращения радиолуча. Если же цель находится в азимутальной плоскости (точка Б на рис. 118,в), то амплитуды импульсов цели будут изменяться по закону sin Ш.

Рассмодречные примеры показывают, что фаза огибающей импульсов, отраженных целью, определяется направлением смешения цели с равносигнального направления.

Блок-схема устройства управления антенной радиолока­ ционной станции при автоматическом сопровождении показана на рис. 119. Видеоимпульсы с выхода детектора видеосигна­ лов поступают на детектор напряжения сигнала ошибки, ко­ торый выделяет синусоидальное напряжение, называемое на­ пряжением сигнала ошибки (рассогласования). Частота и фаза этого напряжения соответствуют частоте и фазе оги­ бающей видеоимпульсов цели, а амплитуда пропорциональна глубине их модуляции. Напряжение сигнала ошибки равно нулю, если цель находится на равносигнальпом направлении.

Детектор сигнала ошибки отличается от видеодетектора большей величиной постоянной времени нагрузки, благодаря чему видеоимпульсы расширяются. Схема такого дётекторл показана на рис. 120. Во время действия импульса длитель­ ностью т происходит заряд конденсатора С, а за время паузы между импульсами длительностью Т конденсатор С частично разряжается через сопротивление R. Соответствующие диа­ граммы wBX (t) и и вых (0 изображены на рис. 120.

Точность воспроизведения огибающей видеоимпульсов, т. е. сигнала ошибки, зависит от выбора постоянной времени цепи разряда конденсатора С. Эта постоянная должна удовлетво­ рять условию:

% > R C > V r - (V'6>

где Q — угловая частота сигнала ошибки; Т и— период посылки импульсов.

Устройство систем сопровождения по азимуту и углу места совершенно одинаково и представляет собой два следящих привода, первый из которых управляет положением антенны в горизонтальной (азимутальной) плоскости, а второй — в вер­ тикальной (угломестной). Оба следящих привода в процессе сопровождения устраняют в соответствующей плоскости рас­ согласование между равносигнальным направлением и направ­

лением на цель.

-ч

-о

Рис. 120

Генератор опорного напряжения создает два переменных напряжения со сдвигом по фазе 90° между ними. Одно напря­

стота колебаний-опорных напряжений равна частоте вращения (числу оборотов в секунду) радиолуча антенны. Фаза опорных напряжений в любой момент времени определяется положе­ нием радиолуча относительно направления, принятого за на­ чальное, и не зависит от положения цели.

Опорное напряжение канала управления антенной по ази­ муту соответствует закону движения проекции точки А на ази-

У

1А и

Рис. 121

183

мутальную плоскость (в этой плоскости на рис. 121 лежит ось иксов):

Следовательно, опорное напряжение для этого канала

Их — Z' то sin LI t.

Опорное напряжение, подводимое в канал управления ан­ тенной по углу места, соответствует закону движения точки .4 на угломестную плоскость:

Следовательно, опорное напряжение для второго капала

Генератор опорного напряжения в частном случае может быть выполнен е виде двухфазного маломощного генератора переменного тока. Напряжения иX и и у пропускаются через

ограничители амплитуд и преобразуются ограничителями в на­ пряжения прямоугольной формы (рис.121).

При движении точки А по часовой стрелке правее оси игре­ ков опорное напряжение азимута положительно, а при движе­

Опорное напряжение угла места будет положительно при движении точки .4 выше оси иксов и отрицательно :—при дви­ жении ее ниже этой оси. Опорное напряжение угла места подается на фазовый детектор канала угла места (рис. 119).

В фазовом детекторе канала азимута напряжение сигнала ошибки преобпазуется в управляющее напряжение, величина которого пропорциональна рассогласованию в положениях равносигнального направления и направления на цель по ази­ муту. Полярность этого напряжения определяется знаком рассогласования. Аналогичная задача решается в фазовом детекторе канала угла места.

На рис. 122 показана схема простейшего фазового детек­ тора на триодах Параметры ламп Jh и Г/г, сопротивления R\ и R-г, емкости Ci и Сз выбираются одинаковыми. В этой схеме опорное напряжение используется в качестве анодного напря­ жения ламп Л I и Л->, работающих как анодные детекторы в те­ чение положительных полупериодов и запертых в течение от­ рицательных

Напряжение сигнала ошибки подается через трансформа­ тор Т ifа сетки ламп Л\ и Лг, причем напряжения на сетках /;Л1 ч

184

и Ь д2 отличаются по фазе на 180°. Полярность и величина на­ пряжения «вых будут определяться разностью напряжений на сопротивлениях Ri и R-2. Фазовые детекторы канала азимута и угла места одинаковы по устройству и принципу действия. Различие заключается лишь в том, что опорные напряжения! подводимые к анодам ламп, сдвинуты по фазе на 90°.

О-

иС ОШ

о-

Рассмотрим работу схемы сопровождения при различных положениях дели относительно равиосигнального направления.

На рис. 123 приведены временные диаграммы, поясняющие работу фазового детектора, и изображены временные диаграм­ мы для случая, когда цель, находящаяся на оси иксов, откло­ нена вправо относительно оси игреков. Напряжение сигнала ошибки'на сетке первой лампы фазового детектора канала азимута изменяется в фазе с опорным напряжением, а на сетке второй лампы — в противофазе. Соответствующие графики импульсов анодных токов ламп Л\ и Л -i приведены на рис. 123,а.

Постоянные сеточные напряжения (напряжения смещения) в сеточных цепях ламп Jh и Л-2 выбираются равными напря­ жениям запирания ламп. В данных условиях импульсы анод­ ного тока будут проходить только при положительных полупериодах переменного сеточного и анодного напряжений. В рассматриваемом случае постоянная составляющая анод-

185

ос

оь

Рис, 123

кого тока 4 , создает на сопротивлении Ri положительное

напряжение »вых.

Перемещение точки А к равносигнальному направлению приведет к уменьшению амплитуды сигнала ошибки и, следо­ вательно, к уменьшению напряжения мвых без изменения по­ лярности. Под действием управляющего напряжения ивых, усиленного в усилителях постоянного тока, мотор поворота антенн по азимуту будет поворачивать антенну Вправо до сов­ мещения равносигнального направления с направлением на цель.

Если цель сместилась б противоположном направлении, т. е. влево относительно оси игреков, то это приведет к изменению фазы сигнала ошибки на 180е и, следовательно, к изменению фаз переменных сеточных напряжений ламп Л i и Лг также на 180°, в результате чего изменится полярность напряжения ивых, гак как теперь будет открыта лампа Лг и закрыта лампа Л\.

Для обоих рассмотренных случаев в фазовом детекторе ка­ пала угла места между сеточным и опорным напряжением обеих ламп Jh и Л•>будет существовать сдвиг по фазе на 90° (рис. 123 канал угла места). В анодных цепях обеих ламп за каждый период колебаний сигнала ошибки появится по од­ ному одинаковому импульсу тока, в результате чего постоян­ ные составляющие анодных токов ламп Л i и Л-2 будут одина­ ковыми и, следовательно, одинаковыми будут напряжения на сопротивлениях Ra и R-i , а напряжение на выходе мвых будет равно нулю.

Если цель окажется на оси игреков сверху относительно оси иксов (рис. 123,6), то фаза напряжения сигнала ошибки на входе трансформатора Гр сдвинется на 90е относительно на­ пряжения сигнала ошибки, соответствующего случаю распо­ ложения цели на оси иксов. Временные диаграммы для фазо­ вых детекторов канала азимута и канала угла места для рас­ сматриваемого случая приведены па рис. 123,6. Рассуждая аналогично предыдущему, найдем, что управляющее напря­ жение па выходе фазового детектора канала угла места ока­ жется не равным нулю, а на выходе фазового детектора канала азимута оно будет равно нулю.

Напряжение рассогласования, возникшее в канале автома­ тического сопровождения по углу места, воздействует после усиления на электродвигатель постоянного тока, который через передаточное устройство поворачивает антенну в вертикаль­ ной плоскости, в результате чего устраняется рассогласование

по углу места Как было указано выше, возможность сопровождения дан­

ной цели по направлению основана на анализе следящим устройством импульсов, отраженных от нее. При наличии в

187

пределах радиолуча антенны нескольких целей напряжение, полученное в результате приема от них отраженных импуль­ сов, будет усредняться, вследствие чего создается ложный сиг­ нал рассогласования и автоматическое сопровождение одиноч­ ной цели станет невозможным.

Для нормальной работы устройства автоматического сопро­ вождения цеди по направлению на его вход с выхода прием­ ника должны поступать лишь импульсы от одной выбранной цели, подлежащей автоматическому сопровождению. Это озна­ чает, что приемник должен отпираться или подключаться к сле­ дящему устройству по направлению лишь_на время приема импульсов, отоаженных от сопровождаемой цели, причем мо­ мент отпирания пли подключения приемника к устройству автоматического сопровождения по направлению должен из­ меняться в соответствии с изменением дальности до цели.

Отпирание устройства автоматического сопровождения це­ ли по направлению осуществляется специальным, так назы­ ваемым селекторным импульсом дальности. Эти импульсы создаются генератором селекторных импульсов дальности. Момент генерирования селекторного импульса согласуется с измеренной дальностью до цели. Длительность селекторного импульса приближенно равна сумме длительностей двух сле­ дящих импульсов.

Управление селекторными импульсами по дальности осу­ ществляется в блоке автоматического сопровождения цели по дальности. Таким образом, автоматическое сопровождение по направлению должно сочетаться с автоматическим сопровож­ дением по дальности.

§26. АВТОМАТИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ

ВРАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЯХ С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ И КОНИЧЕСКИМ ОЬЗОРОМ

Автоматическое сопровождение по направлению в радио­ локационных станциях с непрерывным излучением радиоволн и коническим обзором может быть основано на использовании эффекта Допплера. Этот метод сопровождения нашел примене­ ние в системах управления реактивными снарядами различ­ ного назначения.

Простейшая блок-схема системы сопровождения изображе­ на па рис. 124 Система имеет передающую и приемную антен­ ны направленного действия. Отраженный сигнал принимается приемной антенной, ведущей коническое сканирование. В ре­ зультате отраженный сигнал на выходе антенны будет про1 модулирован с частотой сканирования этой антенны. Приня­

188

Разностная частота Fд в выражении (V, 12) является несу­ щей частотой этого колебания, промодулированного частотой вращения приемной антенны. Модулированное колебание несу­ щей частоты детектируется. На выходе детектора выделяется синусоидальное колебание с частотой, равной частоте враще­ ния приемной антенны. Это колебание представляет собой сигнал ошибки. Далее управление антеннами осуществляется аналогично управлению в системе сопровождения импульс­ ной радиолокационной станции с коническим обзором. Сигнал ошибки воздействует на фазовые детекторы канала управле­ ния антенной по азимуту и углу места, антенная система электродвигателями соответственно перемещается в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях в сторону уменьшения сигнала ошибки.

§27. АВТОМАТИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПО НАПРАВЛЕНИЮ

ВОДНОИМПУЛЬСНЫХ (МОНОИМПУЛЬСНЫХ) РЛС

Рассмотренный выше способ сопровождения по направле­ нию с коническим обзором пространства является распростра­ ненным, по не единственным способом сопровождения целей.

Применение этого способа в импульсных радиолокационных станциях увеличивает ошибки сопровождения при увеличении хаотических изменений (флуктуации) амплитуды отраженного сигнала; информация об угловом положении объекта пере­ дается не одним импульсом, а по крайней мере /'Т 0б импульса­ ми, где F — частота посылки импульсов, а 7"0б— время обзора конической зоны.

В импульсной системе автоматического сопровождения по направлению каждый отраженный импульс используется для получения информации об угловом положении объекта, вслед-

но смещены относительно фокуса общего параболического зер­ кала (рис. 125щ).

190