Чотирьохпроменевий ДВШКЗ
А) З симетричним розташування променів
4 |
|
1 |
ψ |
ψ |
θ |
ψ |
ψ |
αЗн |
|
||
|
|
W |
3 |
|
2 |
FД1 |
2W cos Зн cos 2WB |
sin |
||
|
|
|
|
|
FД2 |
2W cos Зн cos 2W |
sin |
||
|
|
|
|
|
FД3 |
|
2W cos Зн cos |
2WВ sin |
|
|
|
|
|
|
FД4 |
|
2W cos Зн cos |
2WВ sin |
|
|
|
|
|
|
Шляхом подальшої обробки сигналів усіх каналів при WВ=0 отримуються сигнали
(F |
F |
|
) (F |
F |
|
) |
8W sin sin( |
Зн |
|
) cos |
||||
Д1 |
Д4 |
Д2 |
|
Д3 |
|
|
|
|
|
|
||||
(F F |
) (F |
F |
) |
8W cos cos( |
Зн |
) cos |
||||||||
Д1 |
Д2 |
|
Д3 |
|
Д4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зн- Θ = 0 і |
||
Якщо антена поворотна і відслідковує кут зносу, то |
||||||||||||||
W |
|
|
|
|
; |
|
|
|
tg Зн |
ctg |
||||
8 cos cos |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
07/07/19 |
11 |
Б) З несиметричним розташування променів Доплерівські зсуви частоти по променям 1, 3
|
|
|
і 4 |
2W cos Зн cos |
2WB sin |
|
4 |
|
1 |
FД1 |
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
FД3 |
2W cos Зн cos 2WВ sin |
||
ψ |
ψ |
|
|
|
|
|
ψ |
2 |
αЗн |
|
2W |
2WВ |
|
|
W |
|
FД4 cos Зн cos |
|
sin |
|
3 |
|
|
створюють систему рівнянь для обчислення |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
повного вектору шляхової швидкості. |
|||
4 |
γ1 |
1 |
|
||
|
γ2 |
|
|
2 |
X |
3 
Z
07/07/19
Доплерівський зсув частоти по променю 2, який лежить у площині, що проходить через ось літака ( =0), визначається проекцією повної швидкості літака на напрямок променю
F 2W cos |
Зн |
cos |
2 |
|
2W sin |
2 |
• 2(W / ë)·cosö |
|
Д2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
Якщо промені 1 і 2 попадають на одну ізодопу, то різниця між виміряними середніми зсувами частоти FД1 і FД2 є наслідком того, що γ1< γ2. Це дозволяє внести поправки на тип
підстилаючої поверхні. |
12 |
Якщо антена нерухома, то Θ=0 і рішенням системи рівнянь знаходиться шляхова швидкість W та кут зносу αЗн.
Якщо антена рухома, то слідкуюча система по сигналу відслідковує
кут зносу, а по сигналу Σ при Θ=αЗн обчислюється шляхова швидкість. Вертикальна складова швидкості при Θ=αЗн знаходиться по сигналу ΣВ
В FД1 FД2 FД3 FД4 8WВ sin
07/07/19 |
13 |
Методи вимірювання доплерівського зсуву частоти
Для отримання вузьких променів ДСА в ДВШКЗ звичайно застосовують сантиметровий діапазон хвиль. При λ=3 см (f=10 ГГц) і швидкості 300 м/с (1080 км/год) доплерівський зсув всього FД=20 кГц.
Обставини, що утруднюють вимірювання відносно малих FД:
-нестабільність частоти передавача;
-широкий спектр (частина або одиниці мегагерців) зондуючих сигналів некогерентних імпульсних РЛС;
-додаткове розширення спектру відбитого сигналу через кінцеві розміри “плями” на поверхні, взаємне переміщення фрагментів поверхні в межах “плями” і переміщення “плями” по поверхні внаслідок руху літака;
-нестабільності характеристик ДВШКЗ;
-вібрації та деформації антен внаслідок нежорсткості планера.
Варіанти рішення задачі:
1. Когерентний режим роботи при безперервному або імпульсному випромінюванні (внутрішня когерентність).
2. Некогерентний режим роботи з інтерференцією відбитих сигналів
у двох променях (зовнішня когерентність). |
14 |
07/07/19 |
Особливості ДВШКЗ імпульсного випромінювання
К
ПА 
КУА
ДПА 
Зн
АП
Прм
ФUР
4 
ψ
3 
ψ
Управління
С
|
|
Н” |
W” |
|
Прд |
||
|
“по |
“по |
|
|
|
||
|
|
F13, F24 |
СДЧ |
|
|
ФUС |
ФW |
1 |
W |
ψ
ψ
2
К – комутатор С – синхронізатор Прд - передавач
АП – антенний перемикач Прм - приймач ПА – привід антени
СДЧ – селектор доплерівськх частот
ФUР , ФUС – формувачі напруг, пропорційних різниці і сумі доплерівських частот
КУА – канал управління антеною ДПА – датчик положення антени
ФW – формувач напруги, пропорційної W
Прийомопередаюча антена по черзі формує пари променів 1-3 та 2-4 з доплерівськими зсувами частоти FД1=- FД3 та FД2=- FД4. Після
детектування з пачок відеоімпульсів у селекторі доплерівських частот
формуються напруги частоти F13= FД1- FД3 та F24= FД1- FД4 , з яких формуються напруги UР і UС, пропорційні частотам різницевій ΔF= F13-
F24 та сумарній ΣF= F13+ F24.
07/07/19 |
15 |
Напруга UР забезпечує відслідковування поворотною антеною напрямку руху літака. Кут зносу видає датчик положення антени.
Напруга UС пропорційна величині шляхової швидкості.
Управління частотою синхроімпульсів “по Н” виключає попадання затримки відбитих сигналів в зону сліпих дальностей, а “по W” - в область неоднозначної оцінки шляхової швидкості.
Переваги ДВШКЗ імпульсного випромінювання: 1.Простота імпульсних некогерентних РЛС.
2.Одна прийомопередаюча антена.
3.Низькі вимоги до стабільності частоти передавача
Недоліки ДВШКЗ імпульсного випромінювання: 1.Низька точність внаслідок зовнішньої когерентності. 2.Неможливість вимірювання вертикальної швидкості.
07/07/19 |
16 |
Особливості ДВШКЗ безперервного випромінювання
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F1 |
|
f0 |
|
|
|
Бланкування |
|
|
|
Управління К |
|
ГF1 |
|
|
Прд |
|
С |
|
|
|
F2 |
|
|||||
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГF2 |
|
|
|
|
Управління К |
|
|
|
|
|
К |
F3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
БМ |
|
|
fП |
Г |
|
|
|
КУ |
|
ГF3 |
До |
|
|
|
|
|
|
u1-u4 |
|
F4 |
ПНК |
|||
f0+FД |
f |
+f |
П |
fП+FД |
f |
П |
FД |
|
|
ГF4 |
|
|
К |
0 |
|
ППЧ |
|
ВП |
ЧД |
К |
|
|
|||
БМ |
|
|
Зм |
|
uΔF |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u1, u2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОПЧ |
|
4 |
1 |
ψ
2
ψ
3 
С – синхронізатор К – комутатор Прд – передавач
БМ – балансний модулятор Зм – змішувач ЧД – частотний дискримінатор
ППЧ – підсилювач проміжної частоти ВП – відеопідсилювач КУ – канал управління Г – генератор
ОПЧ – обчислювач поправки частоти
07/07/19 |
17 |
Безперервний когерентний зондуючий сигнал передавача комутатором
по черзі випромінюється променями 1 … 4 передаючої антени. Промені прийомної антени переключаються синхронно. Гетеродинний сигнал формується з зондуючого, тому обробка прийнятого сигналу когерентна.
Доплерівські зсуви частоти FД1 … FД4 прийнятих по кожному з променів сигналів завдяки системі ЧАПЧ відстежуються і запам'ятовуються
генераторами ГF1 … ГF4.
Сигнали генераторів ГF1, ГF2 і ГF3 видаються в обчислювач ПНК для розрахунку шляхової швидкості і кута зносу.
Відеосигнали u1, u2 першого і другого променів надходять в обчислювач поправки частоти. Оскільки вони отримані від ділянок підстилаючої поверхні, що знаходяться на одній ізодопі, але опромінюються під різними
кутами падіння γ, то у співвідношенні їх амплітуд міститься інформація про |
||||||
характер підстилаючої поверхні. |
|
Поверхня |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
S(FД) |
u2 |
Море S(FД) |
Трава |
|
Море |
|
|
u2 |
u1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
u1 |
|
|
Сніг |
|
|
FД сер |
FД |
FД сер |
FД |
Ліс |
|
|
Трава |
|
||||
|
07/07/19 |
|
|
|
u2/ u1 |
18 |
|
|
|
|
|
||
В обчислювачі ПНК по сигналам F1, F2 і F3 обчислюються шляхова швидкість і кут зносу. При цьому враховуються поправки на відхилення фактичних напрямків від розрахункових, фактична частота зондуючого сигналу і поправка на відхилення середніх значень доплерівських зсувів частоти в залежності від характеру підстилаючої поверхні, інформація про яке міститься в сигналі uΔF=к(lnu2-lnu1).
Переваги ДВШКЗ безперервного випромінювання: 1.Вузький спектр зондуючих і відбитих сигналів. 2.Когерентне накопичення відбитих сигналів. 3.Можливість вимірювання вертикальної швидкості. 4.Висока точність.
Недоліки ДВШКЗ безперервного випромінювання: 1.Складність розділення зондуючих і відбитих сигналів. 2.Складність антенної системи.
07/07/19 |
19 |
ТТХ ДВШКЗ безперервного випромінювання
Характеристика |
ДИСС-3 |
ДИСС-013 |
Діапазон W, км/год |
200 … 1300 |
180 … 1300 |
Діапазон αЗн, град |
±25 |
±30 |
Помилки (2σ) W |
0.7%W |
(0.25 … 0.4)%W |
Помилки (2σ) αЗн, град |
0.5 |
0.25 … 0.33 |
Діапазон Н, м |
20 … 20000 |
10 … 15000 |
Потужність, Вт |
5 |
0.3 |
Генератор |
магнетрон |
клістрон |
Модуляція |
- |
ЧМ |
Чутливість, дБ/мВт |
103 |
109 |
Число променів |
4 |
3 |
Ширина ДСА, град |
4.5 х 7 |
4.5 х 10 |
Відхилення ψ, град |
45 |
35 |
Відхилення φ, град |
60 |
64 |
07/07/19 |
20 |