Размещено на http://www.allbest.ru/
Оглавление
1. Введение
2. Фазовый метод радиодальнометрии
3. Частотный метод радиодальнометрии
4. Импульсный метод радиодальнометрии
5. Структурные схемы не следящего и следящего импульсных радиодальномеров
6. Расчет длины волны и параметров ФАР
7. Расчет параметров сигнала
8. Выбор параметров устройств обработки сигналов
9. Расчет погрешностей
10. Расчет энергетических параметров
11. Тактико-технические параметры импульсного радиодальномера
1. Введение
радиодальномер импульсный следящий
Радиодальноме́р — средство для определения расстояний бесконтактным методом с помощью радиоволн, технически реализованное в виде автономного прибора либо в составе радиодальномерной системы.
Радиодальномеры применяются в воздушной и космической навигации, геодезии, военном деле, для локального позиционирования транспортного средства и в других целях. Частным случаем радиодальномера можно считать радиовысотомер, однако, на практике, в технической классификации эти понятия разделяют.
В основу принципа действия радиодальномера положено определение времени прохождения радиоволны от радиодальномера до какого-либо объекта и обратно, расстояние до которого будет прямо пропорционально этому времени. Отражающий объект может быть пассивным или активным, с переизлучением принятого сигнала. Пассивное отражение используют только те дальномеры, которые предназначены для измерения расстояний до произвольно выбранных целей, например, в военном деле, большинство дальномеров используют специальные переизлучающие устройства, заранее расположенные в какой-либо точке, или дальномерные радиомаяки (в радионавигационных системах).
По способу измерения радиодальномеры бывают двух видов — импульсные и фазовые. В импульсных дальномерах производится непосредственное измерение времени задержки принятого отражённого сигнала. Принцип действия фазового дальномера основан на определении количества длин волн, укладывающихся на пути прохождения сигнала.
На воздушных судах используются импульсные радиодальномеры, работающие (по принципу активной радиолокации) совместно с радиомаяками различных дальномерных и угломерно-дальномерных радионавигационных систем (DME, TACAN, РСБН и др.). В качестве запросных и ответных сигналов используются кодированные посылки радиоимпульсов с несущими частотами, соответствующими дециметровому диапазону радиоволн. В настоящее время радиодальномеры стоят практически на всех типах летательных аппаратов (кроме некоторых легкомоторных).
Для геодезических целей применяются обычно фазовые радиодальномеры, работающие, как правило, в сантиметровом диапазоне радиоволн, с активным отражателем, в качестве которого может использоваться прибор, аналогичный измеряющему прибору, измеряющий и отражающий приборы называют соответственно ведущей и ведомой станциями. Геодезические радиодальномеры иногда называют теллурометрами.
В зенитных радиоискателях и радиолокационных прицелах используются радиодальномеры импульсного типа с направленной антенной, работающие с пассивно отражающей целью, фактически, такие радиодальномеры представляют собой специализированные радиолокаторы.
2. Фазовый метод радиодальнометрии
Рис.1.Структурная схема фазового дальномера
Фазовый метод
радиодальнометрии основан на измерении
разности фаз излучаемых и принимаемых
колебаний. Генератор масштабной частоты
ГМЧ (рис.1) модулирует по амплитуде
колебания генератора высокой частоты
ГВЧ, которые излучаются в пространство.
На фазометр Ф с ГМЧ поступает зондирующий
сигнал
,
являющейся непрерывным гармоническим
колебанием, и сигнал с выхода приемника,
который без учета шумов можно записать
в виде
,
где
-
масштабная частота;
-
начальная фаза;
-время
запаздывания сигнала;
-
фазовый сдвиг, возникающий при отражении
радиоволн от объекта;
-
фазовый сдвиг сигнала в цепях дальномера.
Разность фаз
сигналов
и
:
.
Поэтому время запаздывания
и, следовательно, дальность до объекта
.
Таким образом,
если предварительно определить сдвиг
фаз
и
,
то измерив разность фаз
,
можно найти дальность. Последнее
выражение справедливо и при работе с
ответчиком. В этом случае под
,
следует понимать фазовый сдвиг сигнала
в цепях ответчика.
Фазовый сдвиг
,
можно исключить при калибровке РД, когда
часть сигнала с выхода УРЧ (входит в
состав ГВЧ на рис.1 не показан) подается
на вход приемника РПрУ, а фазометр
измеряет
. Изменение фазы при отражении сигнала
сильно влияет на точность, так как при
отражении от металлов и диэлектриков
меняется на 180 градусов. Поэтому работают
в режиме модуляции сигнала.
Абсолютная погрешность измерения дальности:
,
где
,
,
- абсолютные ошибки определения разности
фаз, сдвига фазы при отражении и сдвига
фазы в цепях дальномера соответственно.
Получим, что дальномерная ошибка обратно
пропорциональна масштабной частоте.
Поэтому для уменьшения
Нужно увеличивать
.
Однако при этом будет уменьшаться
диапазон однозначного измерения
дальности. Дело в том, что однозначное
измерение разности фаз двух колебаний
возможно в пределах не более
.
Следовательно , для однозначного
измерения дальности необходимо, чтобы
,
т.е. частота
масштабных колебаний и их период
должны удовлетворять условию:
,
.
Этому условию удовлетворяют сравнительно
низкие частоты. Чтобы обеспечить
требуемую точность и в то же время
однозначность фазовой дальнометрии,
используют две масштабные частоты или
более, т.е. применяют многошкальный
метод измерения дальности. Вначале
однозначно измеряют дальность на низкой
масшьабной частоте, т.е. по грубой шкале.
Затем измерения производят на второй,
более высокой масштабной шкале, т.е.
более точной шкале. При этом, чтобы
сохранялась однозначность дальнометрии,
период второй масштабной частоты должен
превышать погрешность измерения
временного запаздывания на первой
масштабной частоте (т.е. по грубой шкале).
Достоинства фазовой дальнометрии: малая пиковая мощность генерируемых колебаний благодаря непрерывности излучения, возможность изменения малых дальностей, простота измерителя, сравнительно малая аппаратурная погрешность.
Недостатки: отсутствие разрешения объектов по дальности, необходимость использования двух антенн для эффективной развязки передающего и приемного каналов.