3.4 Угловые дискриминаторы
Угловые дискриминаторы (пеленгаторы) используются в системах автоматического сопровождения по направлению для измерения рассогласования между продольной осью антенны РЛС и направлением на движущуюся цель и преобразования этого рассогласования в электрическое напряжение. Различают два вида угловых дискриминаторов: с коническим сканированием диаграммы направленности (с последовательным сравнением сигналов) и моноимпульсные (с мгновенным сравнением сигналов).
В дискриминаторе с коническим сканированием антенной РЛС формируется одна сканирующая (вращающаяся) диаграмма направленности, максимум которой смещен от продольной оси антенны (рис. 26). Если направление на цель (НЦ) совпадает с продольной осью 0XA, то цель облучается импульсами одной и той же мощности, поэтому амплитуда отраженных от нее импульсов будет постоянной. Если направление на цель не совпадает с продольной осью антенны, то в моменты времени, разделенные интервалом времени, равном половине периода сканирования, отраженные от цели импульсы будут иметь различные амплитуды, т.е. будет осуществляться модуляция отраженного сигнала по амплитуде с частотой сканирования. При небольших отклонениях направления на цель от продольной оси антенны модуляция будет линейной:
,
где E(t) – амплитуда отраженного от цели сигнала и принятого в момент времени t; E0 – средняя амплитуда импульсов за период сканирования; ks – постоянный коэффициент; ск – частота сканирования; e – угловое рассогласование. Значение e характеризует отклонение направления на цель; – знак этого отклонения.
Если = 0 при t = 0 (рис. 4.5, б), то можно записать, что
.
Сигнал E(t) подается на два фазовых детектора. Опорными напряжениями являются два синусоидальных напряжения, сдвинутых относительно друг друга на 900. Опорные напряжения снимаются с генератора, кинематически связанного с устройством вращения диаграммы направленности так, что частота вращения диаграммы направленности и генератора опорных напряжений одна и та же.
На выходе одного из фазовых детекторов возникает напряжение
,
на выходе другого
,
где kуд – коэффициент передачи углового дискриминатора.
Рис. 26. Принцип конического сканирования с определением
составляющих ошибок (а) и выделением сигнала ошибок (б)
Зависимость напряжения на выходе фазового детектора от сигнала рассогласования называется пеленгационной характеристикой дискриминатора.
Передаточная функция углового дискриминатора с учетом инерционности фазового детектора имеет вид
.
В угловом дискриминаторе с коническим сканированием прием отраженных импульсов происходит последовательно через промежутки времени, равными периоду сканирования. За этот промежуток времени сигнал из-за отражающих свойств цели изменяется, что приводит к снижению точности измерения угла рассогласования.
В моноимпульсных угловых дискриминаторах прием отраженных от цели сигналов осуществляется одновременно четырьмя антеннами, две из которых предназначены для пеленгации цели в одной плоскости, а две другие – в другой. Так как в каждой плоскости используется по два независимых канала, то амплитудные флуктуации отраженного сигнала не влияют на точность измерения угла рассогласования.
В зависимости от способа обработки принятых сигналов моноимпульсные дискриминаторы подразделяются на фазовые, амплитудные и суммарно-разностные дискриминаторы. Рассмотрим работу моноимпульсного углового дискриминатора на примере суммарно-разностного способа обработки. В таком дискриминаторе направление на цель определяется путем сравнения фаз сигналов, принимаемых одновременно двумя антеннами (рис. 27).
Рис. 27. Метод фазовой пеленгации
Метод сравнения фаз заключается в оценке
, 
,
где R1, R2 – расстояния от антенн до цели; d – расстояние между центрами антенн.
Разность расстояний
позволяет найти разность фаз
,
где – длина волны.
Угловое рассогласование определяется через разность фаз принятых сигналов:
.
Выражение неоднозначно, однако это не является серьезным недостатком, если расстояние между центрами антенн выбрать не больше диаметра антенны.