книги из ГПНТБ / Вулконский Б.М. Основы теории радиолокационных устройств самонаведения ракет учебник

Считая, к ак и преж де, углы срг, <ру и ф малы ми , п о л у ч и в

cpz = <pcosoc;

(3-50)

<ру = <рsin а.

Формирование сигналов коррекции с преобразованием коорди­ нат при коническом сканировании выполняется путем разделения нормированного сигнала ошибки по двум самостоятельным кана­ лам (канал Z и канал У) и использования в каждом канале своего оператора Рв со своей схемой синхронизации от антенного устрой­ ства.

Оператор PBz канала Z (канал курса) определяет рассогласо­ вание относительно плоскости XOY, оператор ЯВу канала Y (канал тангажа) — относительно плоскости XOZ. Тогда для канала Z:

U9z= — KBK„$fCOS a,

и для канала У

W= K ByPB[UC0 it) ];

У'“У

T/2

u 9y — — KBKUP? Sin a.

110

С учетом (3-50) формулы (3-51) и (3-52) можно переписать в виде:

U4, — ^?(pZ)

(3-53)

&??у>

где пеленгационная чувствительность координатора по каждому ка­ налу определяется равенством

Рис. 3-8

Следовательно, если преобразователи каналов используют опе­ раторы Ръ, 1 о при подаче на вход каждого канала нормированного сигнала (3-45) на выходе канала возникает сигнал коррекции, про­ порциональный требуемому углу отклонения антенны в соответст­ вующей плоскости наведения.

111

Таким образом, наметились общие контуры схемы формирова­ ния сигналов коррекции в РГС с последовательным сравнением. Эта схема должна включать два преобразователя — нормирующее устройство и устройство сравнения сигналов со схемой синхрониза­ ции от антенны. Входным сигналом нормирующего устройства яв­ ляется огибающая амплитуд видеоимпульсов с выхода приемника, выходным — нормированный сигнал ошибки. Входным сигналом устрсщства сравнения является нормированный сигнал ошибки, выходным — сигнал коррекции.

На рис. 3-8 показана структура схем формирования сигналов коррекции для РГС с последовательным сравнением при самонаве­ дении в одной и двух плоскостях.

§ 14. ТОЧНОСТЬ И РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ МЕТОДА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СРАВНЕНИЯ

Точность автоматического определения углов рассогласования координатором устройства самонаведения зависит от ошибок изме­ рений, вносимых схемой преобразования сигналов*). Эти ошибки обусловлены собственными шумами схемы и прежде всего шумами приемника. Шумы, действующие на входе приемника, приводят к шумовой амплитудной модуляции радиоимпульсов. Шумовая оги­ бающая амплитуд проходит через тракт преобразования сигналов и выделяется на его выходе в виде флуктуирующего напряжения.

Флуктуации выходного напряжения схемы формирования сиг­ налов коррекции эквивалентны флуктуациям угла рассогласования для координатора, в схеме преобразования которого собственные шумы отсутствуют.

Среднеквадратическое значение эквивалентных шумовых флук­ туаций угла рассогласования и является среднеквадратической ошибкой, с которой определяется этот угол.

Связь среднеквадратической ошибки определения угловых коор­ динат с шумами схемы зависит от применяемого метода определе­ ния координат.

При последовательном сравнении сигналов, для устройств само­ наведения со сканированием диаграммы направленности антенны только на прием (полуактивные системы и активные системы с не­ сканирующей диаграммой на излучение), амплитуда нормирован­ ной функции сигнала ошибки на входе приемника равна [формулы

(3-29) и (3-38)].

*)' Здесь и ниже имеется в виду статическая точность определения угловых координат в предположении, что схема преобразования сигналов линейна и флук­ туации сигнала за счет внешних по отношению координатора причин отсутствуют. Это предельная статическая точность координатора. \

П2

Коэффициент (3 в (3-55) является угловой или пел'енгационной чувствительностью антенного устройства, так как он устанавливает связь между углом рассогласования (входная величина для антен­ ного устройства) и амплитудой функции, которая используется в устройстве для определения этого угла (выходная величина для антенного устройства).

Шумы, действующие на входе приемника координатора, подвер­ гаются в электрической схеме тем же преобразованиям, что и по­ лезный сигнал, и в том числе нормированию по постоянной состав­ ляющей полезного сигнала. Поэтому введем в рассмотрение нор­ мированное среднеквадратическое значение флуктуаций выходного напряжения схемы формирования, приведенное ко входу прием­ ника

Найдем выражение для пеленгационной чувствительности ан­ тенного устройства р. Вернемся к формулам (3-23) и (3-36). Эти формулы отражают временную зависимость амплитуды радиоим­ пульсов на входе приемника. Запишем их в общем виде

где f(t) — функция времени, вид которой определяется законом пе­

Сравнивая (3-60) с (.3-25) и (3-36), получим

db /9=.в0

(3-61)

^ Е(0 о) ■

Как видно, пеленгационная чувствительность антенного устрой­ ства определяется величинами, зависящими только от формы диа­ граммы направленности антенны и угла ©о.

Подставив (3-61) в (3-57), без учета знака производной, полу­ чим

есть отношение сигнал/шум на входе приемника, которое зависит только от мощности отраженных от цели сигналов, коэффициента направленности антенны'по максимуму ее диаграммы и уровня шу­ мов, приведенных ко входу приемника. Следовательно,

d§ а=0о

Если принять, что эквивалентные шумовые флуктуации угла ср подчиняются нормальному закону, то с вероятностью, близкой к единице, можно считать, что все возможные ошибки координатора лежат в пределах

Угол 2 Дер можно рассматривать как угол зоны угловых ошибок или равносигнальной зоны координатора, использующего метод по­ следовательного сравнения, со сканированием диаграммы напра­ вленности только на прием. Для устройств самонаведения в одной плоскости это зона плоских углов рассогласования (рис. 3-9,а). Для устройств самонаведения в двух плоскостях равносигнальная зона ограничена коническим телесным углом (рис. 3 -9 ,6 ).

\

114

Точность определения угловых координат удобно характеризо­ вать величиной, обратной среднеквадратической ошибке

Для характеристики точности самого метода определения угло­ вых координат можно пользоваться величиной

^ Ц

В этом определении точность метода ем есть точность устрой­ ства, использующего этот метод, при единичном отношении сигнал/шум.

Рис. 3-9

Для активных устройств самонаведения со сканированием диа­

115

Соответственно величина равносигиальной зоны, точность коор­ динатора и точность метода последовательного сравнения при ска­ нировании диаграммы на прием и излучение будут равны:

Если положить Um' (©0) = Um(©0), то есть рассматривать актив­ ное устройство со сканированием диаграммы на прием и излучение в равных условиях с устройством, в котором сканирование осущест­ вляется только на прием, то

Формулы (3-66), (3-67), (3-70), (3-71) и (3-73) позволяют сде­ лать следующие выводы.

Точность координатора устройства самонаведения, использую­ щего метод последовательного сравнения сигналов, возрастает с увеличением мощности принимаемых сигналов и крутизны диаграм­ мы направленности в точке пересечения ее с равносигнальным на­ правлением. j

Зависимость точности от отношения сигнал/шум является след­ ствием нормирования шума в схеме преобразования сигнала. С воз­ растанием сигнала в схеме нормирования происходит подавление шума. Для систем самонаведения этот вывод весьма существен, так

116

как практически он означает, что наибольшая точность работы ко­ ординатора обеспечивается на наиболее ответственном конечном участке траектории полета ракеты.

Точность метода последовательного сравнения сигналов (3-67), (3-71) зависит только от крутизны диаграммы направленности ан­ тенны в точке ■б' = 0 о.

Точность определения угловых координат при сканировании диаграммы на излучение и прием всегда в два раза лучше чем при сканировании только на прием. Объясняется это тем, что в первом случае радиоимпульсы модулируются по амплитуде дважды при излучении и при приеме.

Если задаться конкретным видом функции F E (б), то можно

установить связь точности метода последовательного сравнения с углом ©о и шириной диаграммы направленности Д0. Так, например, для аппроксимации функции FE(6 ) зависимостями (3-14) и (3-15)

точность метода определится следующими формулами:

В формулах (3-74) — (3-77) чувствительность имеет размерность 1/рад, так как угол Д0 выражен в радианах.

Зависимости (3-74) — (3-77) показывают, что для повышения точности оцределения угловых координат следует сужать диаграм­ му направленности. Эти формулы позволяют также решить важный для практики вопрос выбора оптимального значения угла 0 о, обес­ печивающего максимум чувствительности метода. Оптимальное

117

118

Связанное с этим некоторое уменьшение дальности обнаруже­ ния цели в направлениях, близких к равносигнальному, не имеет ре­ шающего значения. При сближении ракеты с целью отношение сигнал/шум нарастает, и на конечном участке траектории возможности координатора устройства самонаведения по точности реализуется полностью.

Разрешающей способностью координа­ тора устройства самонаведения по углу, или угловой разрешающей способностью координатора, называется минимальный угол между двумя целями, находящимися на одной дальности, при котором возможно раздельное определение угловых координат каждой из них.

Как следует из самого принципа после­ довательного сравнения сигналов, для по­ лучения сигналов коррекции, пропорцио­ нальных угловым координатам только од­

где Д0 о— ширина диаграммы направленности антенны по нулевым радиусам-векторам;

©о— угол отклонения максимума диаграммы от равносиг­ нального направления.

§ 15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ МЕТОДОМ ОДНОВРЕМЕННОГО СРАВНЕНИЯ СИГНАЛОВ

Идея метода одновременного сравнения сигналов основана на том, что отраженный от цели радиоимпульс в различных точках приема может иметь различные параметры. Так, размещая и ориен­ тируя определенным образом диаграммы направленности несколь­ ких независимых приемных антенн в пространстве, можно добить­ ся, что амплитуда илшфаза высокочастотных колебаний отражен­ ного импульса, принятого каждой из антенн, будет зависеть от на­ правления его прихода. Сравнение сигналов, принятых одновремен­ но всеми антеннами (во всех точках приема), позволяет Определить угловые отклонения цели от некоторого направления, связанного со всей совокупностью точек приема.-

Таким образом, в отличие от метода последовательного сравне­ ния информация об угловых координатах цели содержится здесь

119