Добавил:
AverageTusurEnjoyer
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебники / 1664-itog
.pdf
ляется формулой
2
П
cT
П
T
2222
RRШRРРВ R А
σσσσ
∗∗∗∗
R Ш
R РРВ
2
R А
σ
∗
22
ЭФ
σσ
2
CK
f
Ш
NkT
k
Ш
T
E
121
где
RR==
MAX ОДН
- период следования зондирующих импульсов.
,
Точность измерения дальности оценим дисперсией случайной погрешности, считая, что систематические погрешности устранены калибровкой аппаратуры.
Дисперсия случайной погрешности измерения дальности
определяется формулой
где
=++
2
σ
- дисперсия шумовой составляющей погрешности,
∗
2
σ
- дисперсия погрешности, вызванной неидеально-
∗
, (5.2)
стью среды распространения радиоволн,
- дисперсия погрешности, вызванной неидеальнос-
тью измерительной аппаратуры.
Дисперсия шумовой составляющей при оптимальном построении аппаратуры характеризует потенциальную точность
измерения
2
с
=⋅
∗∗
R Ш
2
τ
(5.3)
где
2
σ =
*
τ
ЭФФ
1
2
E
N
0
- дисперсия эффективной оценки вре-
∆
менной задержки,
= - спектральная плотность мощности собствен-
0
ного шума приемника, приведенного ко входу,
- постоянная Больцмана,
- шумовая температура приемника,
- энергия сигнала за время измерения,
122
СК
f
∆
R РРВ
4
10
R
−
2
RA
σ
∗
ПОТ
R
ОУ
R
ПОТОУ
RRR
,
τ
СЖ
k
- среднеквадратичная ширина спектра сигнала.
2
Дисперсия
σ
обусловлена флуктуациями скорости
∗
распространения, рефракцией и многопутностью (в частных
случаях) распространения радиоволн. Среднеквадратические
σ
R
РРВ
флуктуации
≈
, если не измерять параметры среды и
не вносить соответстующих поправок.
Общие причины аппаратурных погрешностей:
- неодновременность излучения зондирующего импульса
и запуска оконечного устройства (неточность синхронизации);
- задержка сигнала в приёмнике;
- неточность отсчётного устройства;
- нелинейность развёртки.
В целом величина
зависит от конкретного построе-
ния дальномера.
Важной характеристикой дальномера является разрешающая способность - минимальное расстояние между целями, при
котором дальность до каждой из них может быть измерена отдельно.
Разрешающая способность складывается из двух составляющих: потенциальной разрешающей способности
δ ,
определяемой зондирующим сигналом, и её ухудшения оконечным устройством
δ ,
δδδ=+. (5.4)
Потенциальная разрешающая способность находится по
формуле
с
И
2
k
СЖ
где
R
δ =
ПОТ
- сжатие принимаемого сигнала по времени в при-
емном устройстве.
123
2
И
с
ПРХ
T
П
T
Если сжатие не производится, то
Rτδ =
ПОТ
.
Ухудшение разрешающей способности оконечным устрой-
ством зависит от его конкретного построения.
5.1.2. Импульсные дальномеры с визуальной индикацией
на электронно-лучевой трубке
Оконечные устройства (индикаторы) на электроннолучевых трубках (ЭЛТ) широко применяются в радиолокационных станциях. В одном из простейших вариантов
таких индикаторов используется линейная развертка по
дальности и амплитудная отметка цели. В переводной
литературе оконечное устройство такого вида называется
индикатором типа А [13]. Простейшая структурная схема
дальномера с индикатором типа А приведена на рисунке
5.4, а эпюры напряжений в её характерных точках на рисунке 5.5.
Генератор пусковых импульсов ГПИ генерирует синхронизирующие импульсы 1, запускающие импульсный
модулятор и расширитель импульсов. Импульсный модулятор вырабатывает мощные видеоимпульсы 2, необходимые для возбуждения колебаний в генераторе высокой
частоты ГВЧ, обычно магнетронного типа. Сигнал с выхода расширителя импульсов 5 поступает на генератор
пилообразного напряжения ГПН, определяя длительность
прямого хода
напряжения развертки 6. Одновременно он поступает на модулятор или катод ЭЛТ (в зависимости от полярности) для подсветки прямого хода развертки. Генератор масштабных меток ГММ формирует узкие
импульсы со стабильным периодом повторения
так,
что первая из них совпадает по времени с импульсом синхронизации 1.
124
АК
2 3 4 5 6 7
2
М
cT
ГПИ
Расшири
тель
имп.
ГПН
Генер.
масшт.
меток
1
Имп.
мод-р.
ГВЧ
Пр.
∑
Рисунок 5.4. Структурная схема импульсного дальномера с индикато-
ром типа А
Расстояние между метками на экране индикатора в еди-
ницах дальности
R∆=
М
.
Генератор масштабных меток может быть выполнен на
основе контура ударного возбуждения, как показано на рисунке
5.6.
Нормально электронный ключ КЛ замкнут, через катушку
контура протекает ток. Импульс с выхода расширителя отключает контур от шунтирующего его источника питания, и в нём
возникают свободные колебания на собственной частоте, которая выбирается равной 1/ТМ. Ограничители и дифференцирующая цепь формируют из гармонического колебания узкие импульсы.
В ином варианте построения дальномера генератор масштабных меток выполняется как высокостабильный генератор
незатухающих колебаний. Синхронизирующие импульсы локатора образуются путем деления его частоты. Генератор масштабных меток может вообще отсутствовать. Тогда дальность от-
125
τ
И
τ
считывается по механической шкале, прикладываемой к линии
развертки.
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
Т
6
7
ПРХ
t
t
М
Рисунок 5.5. Эпюры напряжений в схеме рисунка 5.4
КЛ
+Е
ДЦ
Масшт. метки
Рисунок 5.6. Структурная схема генератора масштабных меток дально-
сти
Максимальная однозначно измеряемая дальность в схеме
на рисунке 5.4 определяется формулой
,
2
R⋅=
(0,90,95).
ПРХП
TT
2
,
ПРХ
L
L
С
U
У
S
Ф
τ
.
Инд MAX
L
;ЭLkD
0,9
.
Инд MAX
MAX
126
cT
ПРХ
где
=÷
Точность отсчета дальности по шкале индикатора зависит от диаметра электронного пятна на экране ЭЛТ, рисующего
изображение импульсов. Если считать, что оператор считывает положение пятна с точностью до половины его диаметра d,
то погрешность измерения дальности [4, 68],
1
cd
R
∆=+
4
где
vT= - скорость развёртки,
P
- длина развёртки,
vSU
- амплитуда сигнала,
τ
2
РУС
Ф
(5.5)
- чувствительность ЭЛТ по вертикальному отклонению,
- длительность переднего фронта импульса.
Конечность размера пятна на экране ЭЛТ в соответствии
с формулой (5.4) приводит к ухудшению разрешающей способности по дальности, равному диаметру пятна, выраженному в
масштабе дальности,
RR
δ =
d
Длина развертки L всегда меньше диаметра трубки D,
=
где
k ≤ - коэффициент использования экрана.
Э
Таким образом
RR
δ =
Dk
d
Э
(5.6)
127
150300
d
3001000
d
И
b
510
=÷
,
σ
Ш
σ
Реально
D
=÷
- для трубок с электростатичес-
ким отклонением, и увеличение D не приводит к улучшению
точности и разрешающей способности. Трубки с магнитным от-
клонением имеют
D
=÷
.
Как следует из формулы (5.5), увеличить точность измерения дальности можно укорочением длительности переднего
фронта импульса и увеличением скорости развертки.
Для укорочения длительности переднего фронта расширяют полосу пропускания приемника, принимая
.
. Однако при этом увеличива-
В точных дальномерах
fτ∆≈
b
ется шумовая составляющая погрешности. Шумы увеличивают
толщину линии развертки. Шумовую погрешность можно оценить по формуле [68]
στ
R Ш
с
=⋅
∗
4
Ш
Ф
U
С
(5.7)
где
- среднеквадратическое значение шума на входе инди-
катора.
Один из способов повышения точности за счет увеличения скорости развертки - использование кольцевой развёртки
(индикатора типа j).
Кольцевая развертка создается путем подачи на ортогональные отклоняющие пластины ЭЛТ гармонических напряжений со сдвигом фаз 90о. В центре экрана ЭЛТ помещается электрод, на который подается отклоняющее сигнальное напряжение (см. рисунок 5.7).
Дальнейший путь увеличения точности - использование
двушкальных индикаторов (электронной лупы). Используется
128
ИМ
АК
грубая индикация и точная индикация. На точном индикаторе
просматривается относительно небольшой участок дальности,
выбранный по грубому индикатору. Его развертка имеет соответствующую задержку относительно зондирующего импульса
(см. рисунок 5.8).
Задержка точной развёртки относительно зондирующего
сигнала должна иметь кварцевую стабильность. Стандартный
приём ее получения заключается в испольовании высокостабильного генератора импульсов, период повторения которых
равен дискрету задержки. Путем деления частоты получают пусковые импульсы РЛС. На периоде их следования оказывается
несколько импульсов исходной последовательности. Один из
них выбирается для запуска точной развертки с помощью простой импульсной схемы задержки и временного селектора [11].
а)
ЗГ
б)
Огр
π
2
Диф. ц.
R
ГВЧ
Пр.
Зондирующий сигнал.
Отметка от цели
Рисунок 5.7. а) Структурная схема дальномера с индикатором типа j.
б) Вид экрана ЭЛТ.
ГПИ
Расш.
имп.
Расш.
2 3 4 5 6
129
1
На запуск передатчика
б)
Схема
задержки
1
2
3
4
5
6
ГПН
имп.
Развёртка грубого
индикатора
ГПН
Развёртка точного
индикатора
а)
T
П
t
t
t
T
З
t
t
T
ТИ
t
Рисунок 5.8. а) Схема получения разверток грубого и точного индикато-
ров
б) Эпюры напряжений в характерных точках схемы
5.1.3. Автоматическое сопровождение целей в
импульсных дальномерах
5.1.3.1. Обобщенная структурная схема автодальномера
Сопровождение по дальности - это выработка в каждый
момент времени аналоговой величины, пропорциональной
130
ИМ
АК
ГС 1 2 3 4
τ
дальности, либо соответствующего цифрового кода. Сопровождение может быть ручным, автоматическим либо полуавтоматическим.
При ручном сопровождении оператор управляет задержкой строба относительно зондирующего импульса, совмещая его
с целью на индикаторе.
а)
Мультивибр-р
задержки
1
2
ГПИ
Расш.
имп.
ГПН
Т
П
ГВЧ
Пр.
∑
t
З
t
3
б)
4
- строб
t
t
Рисунок 5.9. а) Схема ручного сопровождения в дальномере с индикато-
ром типа А
б) Эпюры напряжений в характерных точках схемы. На схеме ГС -
генератор строба
Соседние файлы в папке Учебники