26. Моноимпульсный радиолокационный метод.

Среди аппаратуры для измерения параметров траектории пуль, снарядов, мин и ракет наибольшее распространены системы, работающие в оптическом и радио диапазонах. Радиолокационные комплексы позволяют непосредственно измерять угловые координаты и дальность до объекта, а оптические (за исключением квантовых дальномеров) измеряют угловые координаты объекта с нескольких точек, что позволяет путем расчетов определять декартовы координаты цели.

Измерение координат с помощью радиолокационных станций

В радиолокационных станциях (РЛС), применяемых при траекторных измерениях обычно используется импульсный метод измерения дальности, заключающийся в измерении интервала времени между излучением радиоимпульса в сторону объекта (снаряда, ракеты и т.п.) и приходом отраженного сигнала. Дальность Д в этом случае определяется из уравнения:

, 5.5

где t – время распространения сигнала до цели о обратно;

с = 310⁸ м/с – скорость света.

Для измерения угловых координат обычно используются датчики углового положения антенной системы, ось которой постоянно направлена на летящий снаряд, что достигается применением системы автоматического сопровождения по угловым координатам.

В своей работе системы автоматического сопровождения обычно используют метод равносигнального направления. Сущность данного метода для определения угла места поясняется рисунком 5.11.

Пусть РЛС имеет две направленные антенны (рис. 5.11 а), оси которых в вертикальной плоскости образуют некоторый угол. Амплитуда сигнала снимаемого с каждой из антенн будет зависеть от углового положения объекто относительно электрической оси соответствующей антенны. Данная зависимость носит название диаграммы направленности антенны (на рисунке 5.11 б показаны диаграммы направленности антенн I и II ). Если отраженный сигнал приходит с некоторого направления ₀ , соответствующего точке пересечения диаграмм направленности, то амплитуды выходных сигналов обеих антенн будут одинаковыми, поэтому данное направление называется равносигнальным.

Рис. 5. 8. Метод равносигнального направления:

а– ориентация антенн;

б– диаграммы направленности и пеленгационная характеристика.

По способу реализации метода равносигнального направления выделяют моноимпульсные РЛС и РЛС со сканированием диаграммы направленности. В первом случае радиолокационная станция имеет четыре антенных системы (по две для вертикальной и горизонтальной плоскостей) подключенных к мостовой суммарно-разностной системе (рис. 5.12) и три приемных тракта, построенных по супергетеродинной схеме.

Структурная схема типичной моноимпульсной РЛС сопровождения в случае моноимпульсной РЛС показана на рисунке 5.13 .

Для облегчения процесса передачи и усиления суммарный отраженный сигнал, а также угломестный и азимутальный разностные сигналы преобразуются в смесителях в сигналы на более низкой промежуточной частоте:

Рис. 5. 9. Мостовая схема подключения антенн.

, 5.6

где f₀ – частота отраженного сигнала;

f_гет – частота гетеродина.

Суммарный сигнал усиливается на промежуточной частоте, детектируется и поступает в систему сопровождения по дальности, которая не только определяет текущее значение дальности, но и обеспечивает синхронизацию работы приемника и передатчика. Постоянство крутизны пеленгационной характеристики поддерживается системой автоматической регулировки усиленя (АРУ).

Рис. 5. 10. Схема моноимпульсного радиолокатора.

Суммарный сигнал также используется в качестве опорного напряжения в фазовых детекторах азимутального и угломестного приемных трактов. Фазовый детектор является устройством, выполняющим скалярное умножение, выходное напряжение которого равно:

, 5.7

где А_сум – амплитуда суммрного сигнала;

А_разн – амплитуда разностного сигнала;

θ – фазовый угол между суммарным и разностным сигналами.

Фазовый угол принимает значения 0⁰ или 180⁰ в зависимости от направления отклонения цели от равносигнального направления в соответствующей плоскости, что будет соответствовать положительному или отрицательному значению сигнала ошибки по угловой координате, снимаемому с выхода фазового детектора. Сигналы ошибки управляют работой приводов наведения антенной системы, обеспечивающих постоянное слежение за движущимися объектами.