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

При излучении радиоволн в антеннах сп и а->проходят токи, одинаковые по частоте, амплитуде и фазе. Результирующая диаграмма направленности при излучении изображена на рис. 125,6.

Прием отраженных импульсных сигналов ведется одновре­ менно на обе антенны — си и аз. Антенны связаны между собой таким образом, что имеется возможность одновременного съема с выхода антенного устройства (фазирующего кольца) суммарного и разностного сигналов.

Диаграмма направленности приемной антенны для сум­ марного сигнала изображена на рис. 125,6, а для разностного— на рис. 125,в.

Блок-схема системы сопровождения для одной плоскости изображена на рис. 126. Суммарный и разностный сигналы преобразуются по частоте, усиливаются раздельно в усилите­ лях на промежуточной частоте и далее подводятся к общему фазовому детектору. С выхода детектора снимается напряже­ ние, величина которого пропорциональна отклонению цели относительно оси антенны, а полярность определяется стороной отклонения.

В рассматриваемой системе суммарный сигнал принимается за опорный. Разностный сигнал содержит в себе информацию об угловом положении объекта. Фаза разностного сигнала позволяет судить о направлении отклонения объекта от линии 0 0 1, а амлитуда — о величине отклонения (рис. 125,в).

Напряжение, действующее на выходе фазового детектора, подводится к усилителю постоянного тока. Осиленное напря­ жение воздействует на усилители мощности, выполняемые в виде электромашннных усилителей. Электродвигатели пере­

191

метают антенну в соответствии с величиной и полярностью на­ пряжения, действующего на выходе фазового детектора, в на­ правлении уменьшения этого напряжения.

Выведем основные соотношения, характеризующие рассмат­ риваемый метод сопровождения. Пусть на расстоянии d в точ­ ках а я б (рис. 127,а) расположены две антенны. Обозначим через (р угол между направлением распространения отражен­ ных радиоволн и перпендикуляром к отрезку аб.

Рис. 127

Электродвижущая сила первой гармоники в антенне а изменяется по закону и« = £Лп« sin «>/, в антенне б—по за­ кону и6 = и тб sin (ю t — 'V).

Пользуясь правилом сложения векторов, определяем ам­ плитуду результирующего напряжения, вводимого в каналы суммарного и разностного сигналов (рис. 127,6).

Напряжение, вводимое в канал суммы согласно рис. 127,а,

Напряжение, вводимое в капал разностного сигнала,

Амплитуда напряжения « с при ф= 0, т. е. при отсутствии рассогласования, равна 2Umc , а амплитуда напряжения «р

обращается.в нуль, причем при увеличении рассогласования амплитуда напряжения «р увеличивается.

Напряжения ис и ир после преобразования и усиления в со­ ответствующих каналах (рис. 126) подводятся к фазовому

192

Детектору. Предварительно напряжение ир пропускается через цепь, изменяющую фазу напряжения на 90°.

Врезультате к первичным обмоткам трансформаторов Тр\

иТр-> подводятся два синфазных напряжения:

рис. 127. Напряжение, действующее в цепи первого диода:

Полагаем at = аг, bi — bn. Здесь а и b — постоянные коэффи­ циенты.

Напряжение на выходе детектора при равенстве сопротив­ лений Ri = Ri = R и при отсутствии фильтрации компонент вы­ сокой частоты:

После несложных вычислений получим:

uBUX — 2ak U m R sin — sin ( «>„„ t — — I +

-f 2 b k 2 R Um2 cos — sin —

тотные составляющие посредством использования конден­ саторов С[ и С2 (рис. 128), будем иметь:

X

194

При малых углах ® полагаем:

sin ( — ср) — —- sin ср.

Г л а в а VI

Р А Д И О Л О К А Ц И О Н Н Ы Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И

ОБ Ъ Е К Т О В Р А Д И О Л О К А Ц И И

§28. ПОНЯТИЕ ОБ ЭФФЕКТИВНОЙ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПЛОЩАДИ

ОБЪЕКТОВ РАДИОЛОКАЦИИ

Как уже было отмечено выше, обнаружение объектов мето­ дом активной радиолокации возможно благодаря свойству радиоволн отражаться от различных объектов (радиолокацион­ ных целей). Отражение возникает в том случае, если свойства среды, в которой распространяются радиоволны, и электриче­ ские свойства целей существенно отличаются друг от друга.

Под действием первичных радиоволн цель становится источ­ ником вторичного электромагнитного излучения. Для учета количества энергии, отраженной целью в направлении на приемную антенну радиолокационной станции, вводится поня­ тие эффективной отражающей площади о. Величина о, изме­ ряемая в квадратных метрах, характеризует свойства цели как вторичного излучателя.

Эффективную отражающую площадь о можно представить как площадь эквивалентного вторичного излучателя, который, равномерно рассеивая всю падающую на него энергию, соз­ дает в точке приема такую же плотность потока энергии, что и реальный вторичный излучатель, т. е. радиолокационная цель.

Согласно определению эффективной отражающей площа­ ди а плотность потока энергии в точке наблюдения на расстоя­ нии D от цели

где £0бл — плотность потока мощности у цели, создаваемая первичными радиоволнами.

Выражение ( V I , 1) можно получить иначе, используя ана­ логию вторичного излучателя с антенной.

Цель как вторичный излучатель можно представить в виде

196

комбинированной антенны, способной улавливать энергию радиоволн, частично ее поглощать и излучать в пространство.

Сц— коэффициент направленного действия цели как пере­ дающей антенны в направлении на РЛС.

Плотность потока мощности вторичного излучателя в точке

Обозначая произведение трех параметров цели ЛцСц г1= ст, получим прежнее выражение (VI, 1) для определения эффек­

тивной отражающей площади цели.

Анализируя полученные выражения для определения о, существенно отметить, что величина эффективной отражаю­ щей площади цели "Зависит от размеров, формы, электрических свойств и ориентации цели относительно направления на приемную антенну радиолокационной станции. Кроме того, ьеличина о в ряде случаев зависит от длины волны V Эффек­ тивная отражающая площадь направленного вторичного излу­ чателя может быть как значительно больше его геометрической поверхности, так и близкой к нулю, в зависимости от того, сконцентрировано ли вторичное излучение ь сторону РЛС или

циональна квадрату расстояния.

В общем случае эффективная отражающая площадь цели зависит от направления облучения. Зависимость о от направ­ ления облучения обычно выражают диаграммой обратного вторичного излучения

197

Практическое значение определения величины а прежде всего состоит в том, что, зная заранее эффективную отражаю­ щую площадь данной цели и параметры радиолокационной станции, можно рассчитать максимальную дальность обнару­ жения цели.

§ 29 ЭФФЕКТИВНАЯ ОТРАЖАЮЩАЯ ПЛОЩАДЬ ОДИНОЧНЫХ ЦЕЛЕЙ

Все объекты радиолокации по характеру создаваемого ими вторичного излучения в виде отраженных сигналов, воздей­ ствующих на приемное устройство, можно условно разделить на три группы: одиночные, групповые и распределенные цели.

Существенное значение при определении вида цели как объекта радиолокации для импульсной радиолокационной станции имеет понятие отражающего объема.

Отражающим объемом принято называть фигуру, высота

с т которой в направлении расиоостранения радиоволн равна —- ,

где т — длительность импульса первичных радиоволн, а се­ чения и боковая поверхность определяются конфигурацией диаграммы направленности антенны (рис. 129,а).

t

Если в пределах отражающего объема находится только одна цель, размеры которой значительно меньше размеров объема, то такая цель называется одиночной. Отраженный сиг­ нал от одиночной цели воспринимается приемником РЛС независимо от сигналов других целей.

Прием радиосигнала, отраженного одиночной целью в паузе между двумя импульсами передатчика, продолжается в тече­

ние

с

198

Предположим, что в пределах зоны излучения находятся два самолета (рис. 129,а). Из рис. 129,6 следует, что эти два самолета для РЛС необходимо рассматривать как одиночные

ведем несколько примеров вычисления а.

Эффективная отражающая площадь полуволнового вибра­ тора. Предположим, что ось вибратора не параллельна вектору напряженности £0бл первичной волны (рис. 130). Мощность,

F 'i обл 'и‘•П2 cos“a (VI,8)

R,

Мощность излучения вибратора в направлении на РЛС:

Р» = Ps о - £ 2о6л, Ад- 2 G cos2 a

Rz

Коэффициент направленного действия вибратора в на­ правлении на цель G (а) = G„, К2(ь). Полагая К (а) = cos а, по­ лучим;

*0

Эффективная отражающая площадь металлической пласти­ ны с геометрической площадью А, расположенной перпендику­ лярно к направлению распространения падающей волны, мож­ но рассчитать по формуле:

■Ь'обл • Тогда плотность потока мощности отраженных радио­ волн на расстоянии D будет:

где Gm— коэффициент направленного действия пластины как

вторичного излучателя.

Рассматривая пластину как эквивалент синфазной антен­ ны с равномерным распределением тока, можно полагать, что

Эффективная отражающая площадь идеально прово­

200