Радиотехнические системы. Учебное пособие
.pdf13.Определить длительность кадра в восьмиканальной цифровой системе передачи информации, если для синхронизации применяется код Баркера (В = 5), длительность защитного интервала равна длительности бита, для передачи информационных сигналов используются кодовые посылки из 3 бит. Групповой сигнал при этом занимает поло-
су 125,8 кГц.
14.Определить, какое количество информационных каналов, имеющих ширину спектра 4000 Гц, может быть объединено в цифровой системе передачи информации, если групповой сигнал занимает полосу 168 кГц, при этом используется квантование информационного сигнала на 16 уровней, для синхронизации применяется код Баркера (В = 7), длительность защитного интервала равна длительности бита.
15.Определить, какая длительность может быть у кода Баркера, используемого для синхронизации в четырехканальной цифровой РТС ПИ, если длительность кадра составляет 156 мкс, групповой сигнал
занимает полосу 112 кГц, а информационный сигнал квантован на 32 уровня. Длительность защитного интервала принять равной длительности бита.
16.Рассчитать параметры группового сигнала в шестиканальной цифровой РТС ПИ, если ширина спектра информационного сигнала составляет 3,5 кГц, для синхронизации используется код Баркера (В = 13), информационный сигнал квантован на 64 уровня. Длительность защитного интервала принять равной длительности бита.
17.Определить, на какое количество уровней может быть квантован информационный сигнал, имеющий ширину спектра 3,4 кГц, для передачи в десятиканальной системе передачи информации, в которой для синхронизации используется код Баркера (В = 5). Групповой сигнал при этом занимает полосу 289 кГц. Длительность защитного интервала равна длительности бита.
18.Определить, какая разрядность кода потребуется для передачи информационного сигнала, имеющего ширину спектра 3,6 кГц, в пятиканальной РТС ПИ с ИКМ, если ширина полосы частот, занимаемая групповым сигналом, составляет 187,2 кГц, а для синхронизации используется код Баркера (В = 7), при этом длительность защитного интервала равна длительности бита.
19.Определить, какую ширину спектра имеет групповой сигнал в семиканальной РТС ПИ с ИКМ, в которой передается информацион-
41
ный сигнал с верхней частотой 4 кГц, квантованный на 8 уровней, для синхронизации используется код Баркера (В = 11), длительность за-
щитного интервала равна длительности бита.
20. Определить относительную дисперсию равномерно распределенной ошибки квантования в восьмиканальной цифровой РТС ПИ, если ширина спектра информационного сигнала составляет 3200 Гц, для синхронизации используется код Баркера (В = 13), длительность бита равна 5,896 мкс. Длительность защитного интервала равна длительности бита. Пик-фактор по мощности равен 2.
42
3. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Радиолокационные системы (РЛС) – это системы, которые служат для обнаружения объектов в пространстве, измерения их координат и параметров движения с помощью радиотехнических средств.
Информационными параметрами в радиолокации являются:
▪дальность между целью и радиолокатором R;
▪угловые координаты объекта:
•азимут a – угол между направлением на цель и северным направлением, измеренный в горизонтальной плоскости,
•угол места b – угол между вектором наклонной дальности и его проекцией на горизонтальную плоскость;
▪радиальная (относительно радиолокатора) составляющая скорости движения объекта V.
В основе измерения дальности в РЛС лежит свойство электромагнитной волны прямолинейно и с постоянной скоростью распространяться в однородной среде.
Фазовый метод основан на измерении времени запаздывания, путем измерения разности фаз между модулирующими колебаниями, которые выделяются из излучаемого и принимаемого сигнала [4]:
R |
Δφc |
|
fc |
|
λ0 Δφ. |
|
2ω |
2πf |
|
||||
|
|
0 |
|
2 2π |
||
|
0 |
|
|
|
|
|
Поскольку для однозначного измерения разности фаз должно выполняться условие 0 Δφ 2π, максимальная дальность, на которой
возможно однозначное измерение фазовым методом,
Rmax 2πc πc λ0 . 2ω0 ω0 2
43
Таким образом, для однозначного измерения на расстоянии Rmax частота должна выбираться из условия
0 Rπс .
max
Импульсный метод [4] основан на измерении времени запаздывания импульсов сигнала, отраженного от цели (рис. 10):
R c2tз .
S
S
пер и
Tп
t
tз
пр
t
Рис. 10. Импульсный метод измерения дальности
Период следования зондирующих импульсов Tп определяется из условия однозначного измерения дальности tз max Tп и определяет максимальную дальность (зону обзора):
Rmax cT2п .
При R cT2п возникает ошибка, кратная cT2п .
44
Разрешающая способность по дальности зависит от длительности зондирующего импульса τи :
R cτ2и .
Кроме того, поскольку обычно импульсное измерение дальности основано на работе на одну антенну, существует минимальное расстояние, на котором при помощи импульсного метода может быть измерена дальность до цели, зависит оно также от длительности импульса:
Rmin c2и .
Частотный метод [1, 4] основан на использовании непрерывного сигнала с частотной модуляцией. Если цель неподвижна, то частота принимаемого сигнала изменяется по тому же закону, но с запаздыва-
нием tз 2cR (рис. 11).
fпер |
Tм |
|
fм
t
fпр
tз
t fб 
t
Рис. 11. Частотный метод измерения дальности неподвижной цели:
fм – девиация частоты; Tм = 1/Fм – период модуляции излучаемого колебания
45
Разность частот, или частота биений, может быть определена следующим образом:
f |
б |
2 f |
F |
2R |
4 f |
F |
R |
4 f |
|
R |
. |
c |
|
|
|||||||||
|
|
м м |
|
м м c |
|
м T c |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
Дальность определяется из соотношения: |
|
|
|
||||||||
R |
fб Tмc |
|
fбc |
. |
|||
|
|
||||||
|
4 f |
м |
|
4 f |
м |
F |
|
|
|
|
|
м |
|
||
Если имеется несколько неподвижных целей, то каждой цели соответствует своя частота биений. Разрешающая способность по дально-
сти R определяется девиацией частоты fм или шириной спектра излучаемого сигнала:
R 4 cfм .
Если цель движется, вследствие эффекта Доплера возникает дополнительное смещение частот fд (рис. 12). При приближении цели к
РЛС доплеровское смещение положительно (частота принимаемого сигнала больше, чем у зондирующего). При удалении цели доплеровское смещение отрицательно.
При fм fизм (а это условие всегда выполняется) смещение постоянно за период модуляции:
fб1 fб fд и |
fб2 fб fд, |
следовательно, частота биений и допплеровское смещение:
fб 0,5 fб1 fб2 ,
Таким образом, определив и ее скорость:
R fбTмc , 4 fм
fд 0,5 fб2 fб1 .
fб1 и fб2 , можно найти дальность цели
V |
f |
дc |
|
fд 0 |
. |
|
2 f0 |
2 |
|||||
|
|
|
||||
46
Приведенные соотношения справедливы только для симметричного пилообразного закона частотной модуляции.
fпер
t 
fпр 
t 
fб |
fб2 |
|
fб1 |
||
|
t
Рис. 12. Частотный метод измерения дальности подвижной цели
ЗАДАЧИ
1.Определить дальность до цели в системе радиолокации, использующей фазовый метод, если задержка сигнала составила 66,667 мкс, несущая частота радиолокационного сигнала 14 кГц.
2.Определить длину радиоволны, используемую в РЛС с пассивным ответом, в которой задержке 53,333 мкс соответствует дальность до цели 8 км при фазовом методе.
3.Определить частоту сигнала, используюемую в РЛС с пассивным ответом, в которой задержке 40 мкс соответствует дальность до цели 6 км при фазовом методе.
4.Определить зону действия РЛС, использующей фазовый метод измерения дальности, если зондирующий сигнал излучается на частоте
25 кГц.
47
5.Определить дальность до цели в системе радиолокации с пассивным ответом, использующей фазовый метод, если задержка сигнала составила 13,333 мкс, а максимальная дальность в такой РЛС составляет 2143 м.
6.Какой дальности соответствует задержка в 2 мс в радиолокационной системе с пассивным ответом, использующей импульсный метод определения дальности?
7.Определить задержку радиоимпульса в РЛС с пассивным ответом, если цель расположена на удалении 200 км.
8.Какой минимальный период повторения радиоимпульсов возможен в РЛС с пассивным ответом, если максимальная дальность действия составляет 150 км?
9.Определить, на какой максимальной дальности возможно однозначное измерение дальности в импульсной РЛС с пассивным ответом, функционирующей на частоте 300 МГц, если период повторения радиоимпульсов 0,667 мс, длительность импульсов 0,133 мкс.
10.Определить, какие параметры должен иметь радиосигнал в импульсном радиодальномере, чтобы обеспечивать разрешение по дальности 10 м.
11.Определить разрешающую способность радиодальномера, использующего импульсный метод, если период повторения импульсов составляет 0,33 мс, а длительность импульса 33 нс.
12.Определить, на какой минимальной дальности от РЛС невозможно измерить дальность, если максимально возможная дальность до цели в такой РЛС составляет 20 км, а разрешающая способность по дальности – 3 м.
13.Определить дальность до цели в РЛС с пассивным ответом, использующей импульсный метод измерения, если длительность импульса составляет 6,67 нс, период повторения импульсов 1,67 мс, а задержка отраженного импульса составила 1,33 мс.
14.Определить задержку радиоимпульса в РЛС с пассивным ответом, если цель расположена на удалении 85 км, а период повторения импульсов составляет 667 мкс.
15.Определить период повторения радиоимпульсов длительностью 0,23 мкс в радиолокационной системе с пассивным ответом, зона действия которой ограничивается 50 км.
16.Определить зону действия импульсного дальномера, если период повторения радиоимпульсов 0,533 мс, длительность импульсов
0,167 мкс.
48
17.Определить, какие параметры должен иметь радиосигнал в импульсном радиодальномере, чтобы «мертвая зона» не превышала 30 м.
18.Определить разрешающую способность РЛС, в которой максимальная дальность составляет 300 км, а минимальная – 24 м.
19.Определить минимальную дальность, которая может быть измерена до цели в РЛС с пассивным ответом, если период повторения радиоимпульсов составляет 67 мкс, а длительность импульса – 27 нс.
20.В дальномере, использующем частотный метод, получили две разностные частоты 200 и 400 кГц. Определить дальность до цели, если используется симметричный пилообразный закон модуляции частоты с девиацией частоты 5 МГц, период модуляции составляет 200 мкс.
21.В радиодальномере, использующем частотный метод, получили две разностные частоты 977,78 и 1156 кГц. Определить скорость цели, если используется симметричный пилообразный закон модуляции частоты с девиацией частоты 20 МГц, частота модуляции составляет
6,667 кГц.
22.Определить, чему равен период модуляции частотно-модулиро- ванного сигнала в РЛС, если дальность до цели составляет 450 км, скорость цели 650 км/ч, а девиация частоты 40 МГц. Разностная частота при этом равна 4,8 МГц.
23.Определить девиацию частоты в дальномере, если в частотомере получены разностные частоты 2963 и 3704 кГц, определена дальность до цели 300 км и ее скорость 500 км/ч, при этом период модуляции составляет 30 мкс.
24.Определить, какую разрешающую способность имеет дальномер, использующий ЛЧМ-сигнал с пилообразным законом модуляции, если несущая частота радиосигнала составляет 300 ГГц, девиация частоты 30 МГц, период модуляции 90 мкс.
25.В дальномере, использующем частотный метод, получили две разностные частоты 60 и 773 кГц. Определить дальность до цели, если используется симметричный пилообразный закон модуляции частоты с девиацией частоты 25 МГц, частота модуляции составляет 8,333 кГц.
26.В дальномере, использующем частотный метод, получили две разностные частоты 185 и 704 кГц. Определить дальность до цели, если используется симметричный пилообразный закон модуляции часто-
ты с девиацией частоты 10 МГц, период модуляции составляет
150 мкс.
49
27.Определить, чему равна частота модуляции частотно-модулиро- ванного сигнала в РЛС, если в частотомере измерены две разностные частоты 400 и 1733 кГц, при этом девиация частоты 40 МГц, дальность до цели составила 100 км, скорость цели 800 км/ч.
28.Определить несущую частоту, на которой работает радиодальномер, если в частотомере получены разностные частоты 2963 и 3704 кГц, определена дальность до цели 300 км и ее скорость 500 км/ч, при этом период модуляции сигнала с линейной частотной модуляцией составляет 30 мкс.
29.Определить, какую разрешающую способность имеет дальномер, использующий ЛЧМ-сигнал с пилообразным законом модуляции, если несущая частота радиосигнала составляет 250 ГГц, девиация частоты 20 МГц, частота модуляции 10 кГц.
50