Добавил:
AverageTusurEnjoyer
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебники / 1664-itog
.pdf
221
L
R
γ
21
/
EE
(
)
12
EE
γπ
=
/2
π
()()
αα
а) б)
Рисунок 9.6. а) Геометрические соотношения двухточечного источника
сигнала; б) Расчетный фазовый фронт волн, излучаемых двухточечным
источником
где
- расстояние между точками наблюдения,
- расстояние между локатором и центром цели,
- фазовый сдвиг сигналов, излучаемых точками 1 и 2,
ρ = .
Формула (9.4) характеризует отклонение нормали к фазо-
вому фронту от направления РЛС - центр цели.
Самый неблагоприятный случай имеет место, когда амплитуды сигналов равны между собой
расчетная погрешность может достичь
=
и
. Тогдада
. Реальная погреш-
ность меньше вследствие усреднения флуктуирующего поля антенной РЛС. Тем не менее, кажущееся положение цели может
оказаться за ее пределами. Влиянию угловых шумов целей подвержены как одноканальные, так и многоканальные пеленгаторы.
Аппаратурная погрешность, естественно, зависит от метода пеленгования. Рассмотрим ее для амплитудного метода.
Как указывалось выше, амплитудное пеленгование основано на
использовании зависимости выходного напряжения направленной антенны от углового положения цели относительно ее оси.
Имеем,
uUf
Вых
= .
0
222
(
)
α
α
∆=∆
0
α
0
αα
σ
0
(0,50,8)
U
(0,010,02)
α
÷Θ
Нормированная функция
f
называется пеленгацион-
ной характеристикой.
Источником угловых ошибок является неточность отсчета
выходного напряжения, связанная с угловой погрешностью фор-
мулой,
UU
df
0Вых
d
α
αα
=
0
, где угол
соответствует уров-
ню отсчета выходного напряжения. Отсюда получаем,
σ
=⋅
α
U
Uf
0
1
′
()
α
. (9.5)
=
При использовании методов амплитудного сравнения уро-
вень отсчета обычно выбирается как
÷ , так что по-
грешность пеленгования ориентировочно составляет
.
9.4. Автоматическая система автосопровождения по
направлению с коническим сканированием
Обобщенная структурная схема системы автосопровождения цели по направлению в одной плоскости представлена
на рисунке 9.7. Рядом приведена пеленгационная характеристика системы. Как дискриминационная характеристика любой
системы автоматического регулирования она имеет вид нечетной действительной функции.
Угловой
дискриминатор
Рисунок 9.7. Обобщенная структурная схема автосопровождения по
Антенн.
система
U
Вых Диск.
СУА
угловой координате
U
Вых Диск .
α
223
Система автосопровождения с коническим сканированием антенны предназначена для сопровождения цели
в двух плоскостях. В каждой из них следует получить подобную пеленгационную характеристику. С этой целью
антенна пеленгатора имеет диаграмму направленности,
узкую в обеих плоскостях. При сканировании ось диаграммы вращается, образуя в пространстве конус, как показано на рисунке 9.8.
Ось
Рисунок 9.8. Коническое сканирование ДНА
сканирования
Равносигнальное направление (РСН) совпадает с
осью сканирования.
Предположим, что пеленгатор с коническим сканированием работает в составе импульсной РЛС. Идея метода заключается в том, что если цель на РСН, принимаемые от нее импульсы имеют постоянную амплитуду. Если
цель отклонена от РСН в какую- либо сторону, импульсы
преобретают амплитудную модуляцию с частотой сканирования (рисунок 9.9а)). Схема РЛС должна быть построена таким образом, чтобы определить в какой плоскости ,
в какую сторону и насколько она отклонена.
Один из способов получения конического сканирования - применение в зеркальной антенне несимметричного облучателя, например, диполя, запитываемого коаксиалом. Его вращением получают коническое сканирование (рисунок 9.9б) ).
224
цель не на РСН
СМ
ДО
2 3
Двиг.
β
Ω
УМ УМ
U
Пр
цель на РСН
t
б)
U
Пр
а)
F
СК
t
Рисунок 9.9. Выходное напряжение приемника и способ конического
сканирования ДНА
Структурная схема пеленгационной части импульсного локатора, работающего в режиме конического сканирования, представлена на рисунке 9.10. На ней обозначено: Д - импульсный детектор, ДО - детектор огибающей, УСО - усилитель сигнала ошибки
(убирает постоянную составляющую сигнала с выхода ДО, обычно выполняется как узкополосный резонансный усилитель), ГОН
- генератор опорных напряжений, УМ - усилитель мощности.
Двиг.
α
ΩСК от Пер.
АК
Двиг.
скан.
ГОН
Г
УПЧ Д
Cos(
t)
СК
Sin(ΩСКt)
1
УСО
ФД
ФД
Рисунок 9.10. Структурная схема импульсной РЛС с коническим скани-
рованием
Эпюры напряжений на выходах элементов схемы приведены на рисунке 9.11.
α
β
225
()cos()
ϕ
=Ω−
Uk
ψ
(
)
ϕ
=∆
12
ВхВх
UU
ϕ
∆
1
2
3
Рисунок 9.11. Эпюры напряжений в схеме 9.10
Представим сигнал ошибки в виде гармонического коле-
бания
utUt
ОшОшMAX СК
, (9.6)
где амплитуда
Ош MAX
=
прямо пропорциональна отклоне-
нию цели от оси сканирования, а фаза определяется угловым
положением цели в плоскости, перпендикулярной оси сканирования, так называемой картинной плоскости (см. рисунок 9.12).
Приведенная формула справедлива при малых отклонениях цели от оси сканирования по сравнению с шириной диаграммы направленности антенны.
Разделение сигнала ошибки на ортогональные составляющие производится с помощью фазовых детекторов. Фазовые
детекторы выполняют обычную функцию:
cos
12
,
где
UUU
ВыхФДВхВх
,
- амплитуды,
- разность фаз входных сигналов.
226
ϕ
β
(
)
ОПОMAX СК
utUt
(
)
ОПОMAX СК
utUt
(
)
ϕ
αα
ψψ
===
UUKUK
α
ψα
K
xy
B
A
O
α
ψ
РЛС
Рисунок 9.12. Геометрические соотношения при коническом сканиро-
вании
В схеме два фазовых детектора. На них кроме сигнала
ошибки поступают опорные напряжения азимута и угла места с
генератора опорных напряжений (ГОН):
=Ω
α
cos
,
=Ω
β
sin
На выходе фазового детектора канала азимута имеем:
UUU
ВыхФД MAX Ош MAX
=
α
0
cos
.
Используя геометрические соотношения в картинной плоскости (см. рисунок 9.12), запишем,
OAR
ϕ
( )
OBR
==
00ВыхФД MAXMAX
α
ψ
, и далее
,
где
cos
- коэффициент пропорциональности.
Таким образом, выходное напряжение фазового детектора канала азимута оказалось линейной функцией углового рассогласования α в азимутальной плоскости. Напряжение с выхода фазового детектора поступает на усилитель мощности УМ,
питающий двигатель, который поворачивает антенну до совмещения оси сканирования с направлением на цель, когда сигнал
ошибки становится равным нулю.
Аналогичным путем получается линейная пеленгационная характеристика в плоскости угла места.
227
a
b
ab
ab
−
+
Частота сканирования на основании теоремы Котельникова должна быть по крайней мере вдвое ниже частоты следования импульсов и обычно лежит в пределах (40 ÷ 400) об/мин.
Достоинство метода - простота: одноканальное устройство позволяет сопровождать цель по обеим угловым координатам. Недостаток: слабая помехозащищённость, являющаяся
следствием одноканальности.
9.5. Моноимпульсные системы
9.5.1. Принципы построения и классификация
Моноимпульсные пеленгаторы могут быть как обзорными, так и следящими. В данном разделе рассматриваются следящие пеленгаторы.
Принципы моноимпульсной пеленгации были сформулированы Д.Р.Родсом в виде трех постулатов [18]:
1) Информация о пеленге извлекается в виде отноше-
ния сигналов, принятых по различным каналам.
2) Пеленгационная характеристика должна быть нечёт-
ной действительной функцией.
3) Пеленгационная характеристика не должна зависеть
от амплитуды принятого сигнала.
В литературе существует несколько подходов к классификации моноимпульсных пеленгаторов. В данном курсе используется подход, предложенный Д. Р.Родсом [18].
По виду используемого отношения сигналов пеленгаторы делятся на мультипликативные и аддитивные:
- мультипликативное отношение (используется для по-
строения мультипликативных пеленгаторов);
- аддитивное отношение (используется для постро-
ения аддитивных пеленгаторов).
По виду антенной системы пеленгаторы делятся на:
228
()
α
ε ε
2
()()
j
uUFe
ϕ
2
j
uUFe
ϕ
ϕπα
0
ϕ
=
- фазовые;
- амплитудные.
В теории следящих систем антенные устройства называ-
ют угловыми датчиками.
Рассмотрим данную классификацию применительно к
двухканальным системам, предназначенным для пеленгации в
одной плоскости.
Фазовые пеленгаторы имеют разнесенные по пространству антенны с одинаковыми амплитудными диаграммами на-
правленности
а)
б)
Рисунок 9.13. Фазовый (а) и амплитудный (б) угловые датчики
(см. рисунок 9.13 а)).
F
α
u1(α)
u2(α)
1
2
На выходах фазового углового датчика имеем
где
αα= ,
1
2sin
=
MAX
l
( )
λ
- разность фаз сигналов, наведенных в ан-
()()
αα
=
2
MAX
теннах.
u1(α)
u2(α)
−
,
На равносигнальном направлении
.
Амплитудные пеленгаторы имеют антенные системы с разнесенными по углу амплитудными диаграммами направленности
229
()()
ααε
=−
()()
ααε
=+
ε
()()
αα
()()
αα
()()
()()
αα
αα
MAX
ln()lnln()ln()
αα
[][
]
ln()ln()ln()
αεαε
и совмещенными фазовыми центрами (см. рисунок 9.13 б)).
uUF
1
где
- отклонение оси ДНА от равносигнального направле-
MAX
;
uUF
2
MAX
,
ния.
9.5.2. Мультипликативные (логарифмические)
моноимпульсные пеленгаторы
для пеленгации в одной плоскости
Мультипликативные (логарифмические) пеленгаторы мо-
гут быть как фазовыми так и амплитудными.
Найдем мультипликативное отношение сигналов в общем
виде.
uF
11
m
uUF
= ;
11
MAX
uUF
22
= ;
MAX
==
uF
22
Полученное отношение не зависит от амплитуды сигнала
U , но не является нечётной функцией угла α. Вычислим
логарифм этого отношения.
()
F
α
mFF
==−
1
()
F
α
2
[ ] [ ]
12
. (9.7)
При симметричности диаграмм полученная функция яв-
ляется нечётной.
Для логарифмического амплитудного пеленгатора имеем:
mFF
=−−+
. (9.8)
Соответствующая пеленгационная характеристика пред-
ставлена на рисунке 9.14.
230
α
−
ln u
ln u
1
2
εα −
α
ln u1 - ln u
Рисунок 9.14. Образование пеленгационной характеристики амплитуд-
ного логарифмического пеленгатора
εα +
2
Структурная схема логарифмического амплитудного пеленгатора для пеленгации в одной плоскости, соответствующая
формуле 9.8, приведена на рисунке 9.15.
СМ
Г
ЛУПЧ
СМ
Двиг.
Рисунок 9.15. Структурная схема амплитудного логарифмического
пеленгатора
ЛУПЧ
УМ
На схеме ЛУПЧ - логарифмические УПЧ. Обычно, они
включают в себя детекторы.
Недостаток схемы: приёмные каналы должны быть идентичными для получения высокой точности пеленгования, причем
идентичность должна соблюдаться в динамическом диапазоне
входных сигналов в различных условиях эксплуатации. Считается, что неизбежный разбаланс каналов составляет 1-2 дБ.
Соседние файлы в папке Учебники