1.3. Импульсные когерентные доплеровские измерители

Применяемые импульсные когерентные измерители можно рас­сматривать как измерители непрерывного излучения с «вырез­ками» сигнала. Такой режим работы соответствует режиму ква­зинепрерывного излучения сигналов. Основной особенностью это­го режима является малая скважность импульсов. Его приме­нение, как и режима непрерывного излучения, позволяет эффек­тивно использовать мощность и одновременно обеспечить воз­можность работы на одну антенну.

На рис. 6 приведена структурная схема типового квазине­прерывного когерентного доплеровского измерителя (для одно­го луча).

Рис. 6

Генератор непрерывных колебаний формирует гармоничес­кий сигнал частоты f₀. С помощью модулятора формируются прямоугольные импульсы длительностью τ_и и частотой повто­рения F_и которые модулируют колебания УВЧ генератора (см. спектр S_и (f) на рис. 7). Эти колебания излучаются. На время излучения зондирующего импульса приемник запирается и тем самым уменьшается вредное влияние шумов просочившего­ся сигнала. Отраженные импульсные сигналы, принятые, напри­мер, по переднему лучу приемной антенны с частотой f_о + F_д ± nF_и (см. рис. 6 и 7), поступают на смеситель См₁. С выхода См₁ сигнал частоты f_п + F_д ± nF_и представляющий собой результат биений принятого сигнала и сигнала гетеродина частоты f_г = f₀ – f_п, усиливается УПЧ₁. Для жесткой привязки час­тоты гетеродина к частоте излучения используется система АПЧ, включающая смеситель АПЧ, УПЧ₂ и частотный дискримина­тор с фильтром. С выхода смесителя См₂ колебания различных комбинационных частот, в том числе и доплеровских частот F_д, поступают на полосовой фильтр УНЧ. Полосовой фильтр УНЧ предназначен для выделения спектра полезного доплеровского сигнала. Как видно из рис. 7, спектр S_д (f) сигнала на выходе смесителя См₂ имеет составляющие в области нулевых частот, которые обусловлены низкочастотными шумами смесителя, ви­брациями, биениями от различных отражателей, расположенных на одной дальности, но под разными углами в пределах луча, и т. п. Помимо этого, составляющие спектра отраженного сигнала концентрируются в областях частот nF_и и F_д ± nF_и .

Рис. 7

Примером измерителя с квазинепрерывным режимом излу­чения является ДИСС типа АN/АРN-131, разработанный фир­мой Laboratory Electroniec (США). В состав аппаратуры АМ/АРМ-131 входят вычислитель и индикатор географических координат ЛА. Аппаратура устанавливается на самолетах. Помимо вычисления V_п и α

в ней измеряется вертикальная со­ставляющая скорости.

Преимущества рассматриваемого типа ДИСС состоят в том, что в них:

1. Обеспечивается лучшая развязка приемника от прямых просочившихся сигналов передатчика за счет возможности за­пирания приемника на время излучения сигнала.

2. Обеспечивается излучение и прием сигналов с помощью одной антенны.

3. Квазинепрерывные ДИСС работают обычно с малой скважностью

Q = T _и / τ_и (2 - 4). Спектр принимаемых сигналов сосредоточен в узком диапазоне частот около несущей частоты. Поэтому, несмотря на неполное использование мощности отра­женного сигнала в таких измерителях (так как узкополосный фильтр УНЧ выделяет только составляющие в области F_до), они по своим энергетическим характеристикам приближаются к из­мерителям с непрерывным излучением, так как мощность дру­гих составляющих спектра быстро убывает.

Недостатками квазинепрерывных ДИСС являются:

1. Возможность неоднозначного измерения F_до, а следова­тельно, и путевой скорости ЛА. Как следует из рис. 7, при уве­личении путевой скорости V_п составляющие спектра F_до пере­мещаются по оси частот вправо, а составляющие спектра в об­ласти частоты F_и — F_до — влево. При определенных значениях скоростей V_п составляющие этих спектров могут наложиться, что приведет к неоднозначности измерений. Поэтому должно выполняться соотношение F_{д о max} ≤ F_и — F_{до max}

Следовательно, F_и ≥ 2 F_{до max}

2. Возможность появления «слепых» высот, на которых изме­рения невозможны. На этих высотах моменты приема отражен­ных сигналов совпадают с моментами излучения импульсов. «Слепыми» будут те высоты, для которых время распростране­ния импульсов от самолета до земли и обратно кратно периоду повторения импульсов, т. е. k Т_и = τ₃ = 2 D / с. Со «слепыми» высотами борются путем соответствующего изменения частоты следо­вания импульсов F_и.

3. Высокие требования к стабильности частоты передатчика (такие же, как в ДИСС с непрерывным излучением).

4. Плохая работа измерителя на малых высотах. Для обес­печения работы на очень малых высотах требуется уменьшать длительность импульсов и увеличивать частоту их повторения. В этом случае работа измерителя ведется по фронту отраженного импульсного сигнала, пока время запаздывания больше време­ни нормализации приемника и обеспечивается необходимое от­ношение сигнал/шум.