2.7. Влияние движения цели на работу частотного дальномера

До сих пор при изучении частотного дальномера мы считали цель неподвижной. Теперь определим, какое влияние на работу дальномера оказывает движение цели и связанный с этим сдвиг частоты сигнала вследствие эффекта Допплера. В РВ с этим явлением приходится сталки­ваться в тех случаях, когда самолёт производит набор высоты или сни­жение, Для простоты будем считать цель точечной. Это позволит выяс­нить основные закономерности на сравнительно простой модели. Рас­смотрим диаграммы, поясняющие образование разностной частоты в случае движущейся цели (рис. 10), на которых обозначены:

f _ПРД - зависимость частоты сигнала передатчика от времени;

f´_ПРM - зависимость от времени частоты принимаемого сигнала для неподвижной цели (штриховая линия);

F_P0 - основная или дальномерная разностная частота, которая про­порциональна дальности до цели и соответствует случаю не­подвижной цели;

F_Д = 2 V_R /  - допплеровское смещение частоты вследствие движе­ния цели с радиальной скоростью V_R ; при условии f_ f₀ , кото­рое всегда выполняется, это смещение можно считать постоянным за пе­риод модуляции для всех значений f _ПРД ;

f _ПРМ = f´ _ПРМ + F_Д - частота принимаемого сигнала с учётом движения це­ли.

Вследствие допплеровского сдвига частоты, который будем полагать положительным, вся ломаная линия f´_ПРМ смещается вверх на ве­личину F_Д. Далее отдельно рассмотрим два случая. На рис. 10,а пред­ставлен случай, когда F_Р0 > F_Д. Штриховой линией показана за­висимость F_Р (t) для неподвижной цепи и сплошной - для движущейся.

В течение периода модуляции разностная частота убывает до нуля в зо­нах обращения и принимает постоянные значения F₁ и F₂ , разные для разных полупериодов частоты модуляции. При условии t_Rmax  T_M можно пренебречь зонами обращения и, поставив схемы стробирования по­лупериодов, раздельно измерять частоты F₁ и F₂. Из рис.10,а следует

F₁ = F_P0 – F_Д ; F₂ = F_P0 + F_Д ,

откуда получим

(15)

Теперь рассмотрим случай, когда F_Д > F_Р0 (рис. 10,б). При этом разностная частота для движущейся цели (сплошная линия) нигде не достигает нулевого значения, а в зонах обращения изменяется от F₁ до F₂ и наоборот. Из рис. 10,б получим

F₁ = F_Д – F_P0; F₂ = F_Д + F_P0 ,

(16)

Сравнение формул (15) и (16) показывает, что в двух рассматривае­мых случаях выражения для определения F_Р0 и F_Д меняются местами. Эти соотношения в принципе позволяют определять дальность и скорость цели одновременно, но при этом надо знать, какое из нера­венств выполняется: F_Р0 > F_Д или F_Р0 < F_Д. Однако на практике это неизвестно. Неоднозначность измерений дальности и скорости (F_Р0 и F_Д ) получается потому, что в схеме рис.1 определяется лишь модуль разностной частоты и не учитывается её знак, т.е. не учитывается, когда f_ПРД > f_ПРМ , а когда, наоборот, f_ПРД < f_ПРД . В принципе возможно построить схему дальномера таким образом, чтобы устранить неоднозначность измерения дальности и скорости. Это осу­ществляют путём многократного гетеродинирования принимаемого сигнала или путём двойной частотной модуляции зондирующего сигнала [3, 4].

В радиовысотомерах обычно не производится непосредственное из­мерение частоты Допплера F_Д , а вертикальную скорость определяют, находя производную от измеренной высоты по времени. При этом пара­метры высотомера выбирают такими, чтобы всегда обеспечивалось F_Р0 > F_Д . Тогда будут справедливы формулы (15) и дальномерная разностная частота F_Р0 так же, как и при неподвижной цели, будет определяться как средняя за период модуляции Т_М. Наличие верти­кальной скорости не скажется на измерении высоты, при этом никаких дополнительных изменений в схеме РВ не потребуется.

Значение радиальной скорости, при которой перестает выполняться неравенство F_Р0 > F_Д, называют критическим. Из соотношения F_Р0 = F_Д и формулы (1) получим

(17)

Из последнего соотношения видно, что V_{Н КР} растет пропорциональ­но Н. Значение вертикальной скорости должно быть меньше V_{Н КР}, что труднее всего обеспечить на малых высотах, так как в этом случае V_{Н КР} мала.