2. Методы измерения дальности до цели и скорости сближения с целью.

Определение дальности до цели основано на измерении времени распространения радиоволн от РЛС до цели и обратно (времени задержки (t₃)). Это время равно времени запаздывания принимаемого сигнала относительно излучаемого и определяется путем сравнения этих сигналов по какому-либо параметру. Поэтому дальность может быть измерена только в активных РЛС или в РЛС с активным ответом.

В зависимости от параметра сигнала, по которому определяется время запаздывания, различают временной (импульсный) и частотный методы измерения дальности.

а) Импульсный метод.

Пусть цель находится на дальности Д от РЛС. РЛС излучает высокочастотный импульсный сигнал (зондирующий). Этот сигнал и отраженный от цели (т.е. он же), проходят расстояние Д со скоростью света (с да 3*10 м/с) за время t₃/2. Тогда Д определяется как:

(1)

Так что при с ≈ const, достаточно измерить t₃.

Рис.1

Для этого фиксируются моменты излучения зондирующего и приема отраженного импульса t₁ и t₂ соответственно. Точность фиксации величины t₃ будет тем выше, чем меньше будет длительность импульса τ_и.

Чтобы обеспечить однозначность измерения в пределах максимальной дальности действия РЛС (Д_mах) необходимо период следования зондирующих импульсов выбирать из условия:

(2)

Достоинством импульсного метода измерения Д является относительная простота его практической реализации и возможность использования одной антенны. Однако при этом методе возможно только измерение дальностей Д > Д_min == сτ_и/2, т.к. во время излучения антенна отключена от приемника (т.е. появляется наличие слепой зоны) и не возможен прием отраженного сигнала. Это еще одна из причин выбора малой длительности зондирующего импульса.

Применяется данный метод в радиовысотомерах больших высот и в РЛС.

б) Частотный метод.

При этом методе используется частотная модуляция зондирующего сигнала с последующим сравнением по частоте с принимаемым сигналом. Так как в больших пределах частоту линейно менять невозможно, то линейную модуляцию осуществляют по пилообразному закону с пределом Т_м.

Рис.2

Пусть частота изменяемого сигнала равна

(3)

где а - скорость изменения частоты .

Тогда частота отраженного сигнала будет

(4)

В результате сравнения этих сигналов получается сигнал разности частоты:

(5)

Проводя измерение с помощью частотомера Fp, определяют дальность

(6)

При этом однозначно измеряемая дальность

(7)

Достоинствами частотного метода измерения дальности являются:

- возможность измерения Д в диапазоне 0 <Д < сТ_м/4;

- более низкая требуемая мощность зондирующего сигнала по сравнению с импульсным методом.

Однако при этом возникают несколько трудностей:

- требуются две антенны с хорошей развязкой между ними по частоте;

- сложность измерения дальности до нескольких целей одновременно.

Этот способ применяется в радиовысотомерах малых высот и в импульсных РЛС с высокой частотой повторения импульсов, для обеспечения однозначности измерения дальности.

в). Метод измерения скорости.

Измерение радиальной скорости перемещения цели (скорости изменения расстояния между РЛС и целью) основано на доплеровском эффекте. Если РЛС излучает непрерывный сигнал с текущей фазой

то текущая фаза принимаемого сигнала равна

(8)

При постоянной радиальной скорости цели

Д = Д₀+V_рt (9)

где Д₀ — начальная дальность от цели.

Поэтому частота принимаемого сигнала отличается от частоты излучаемого сигнала на величину доплеровского смещения частоты.

т.к.

Отсюда следует, что сравнивая принимаемый и излучаемый сигналы по частоте, можно определить радиальную скорость (знак " ± " - приближение или удаление от локатора).

Методическую разработку составил старший преподаватель

полковник Ф. Султанов