2. Обзор иглообразным лучом

 

Лучи РЛС, симметричные относительно направления максимального излучения, для которых справедливо соотношение θ_аз≈θ_ум=θ, называютсяиглообразными. Ширина таких лучей изменяется от 1-2⁰ до 25-30⁰. Основными видами обзоров иглообразным лучом являются: винтовой,зигзагообразный, спиральный и поступательно-конический.

При винтовом обзоре луч быстро вращается в горизонтальной плоскости и относительно медленно изменяет своё положение в вертикальной. За каждый оборот в горизонтальной плоскости луч смещается по вертикали на угол ψ. Естественно, что ψ должен быть меньше ширины луча: ψ=(0,7÷0,8)θ. Если требуемое значение сектора обзора в вертикальной плоскости равно Ф_ум, то угловое перемещение луча по вертикали должно быть  Ф_ум– θ. Число строк по вертикали будет , и при угловой скорости горизонтального перемещения луча Ω_гор период винтового обзора и время облучения цели можно определить по формулам

и   .

(4.11)

Основными достоинствами винтового обзора является: возможность обзора на 360⁰ в горизонтальной плоскости; простота изменения сектора обзора в вертикальной плоскости; относительно малые потери времени (К_обз=1,1÷1,3), определяющиеся, главным образом, перекрытием сечений луча на соседних строках.

Если сектор обзора в горизонтальной плоскости должен быть равен 180⁰ или 120⁰, то винтовой обзор с одним лучом использовать нецелесообразно. Удобно применить антенное устройство, создающее два или три луча, которые смещены друг относительно друга на 180⁰ или 120⁰ в горизонтальной плоскости и на ψ – в вертикальной. При вращательном движении антенного устройства каждый луч будет использоваться в течение  ½ или 1/3 длительности оборота антенны.

 При зигзагообразном (телевизионном) обзоре луч совершает относительно быстрое возвратно-поступательное движение по одной угловой координате и медленно изменяет своё положение по другой (рис.4.4). Если угловая скорость и сектор обзора при быстром перемещении равны Ω_б(φ) иФ_б, а шаг траектории и сектор обзора в направлении медленного перемещения ψ_м и Ф_м, то период обзора и время облучения будут равны

и   .

(4.12)

Для среднего значения угловой скорости быстрого перемещения луча Ω_б=Ω_ср получим

и

.

(4.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)                                                              б)

 

Рис.4.4.Зигзагообразный, или телевизионный, обзор.

 

Если луч перемещается плавно по азимуту, то по углу места он движется скачками, и наоборот. Скачкообразное перемещение луча приводит к дополнительным ошибкам измерения угловой координаты. Поэтому при горизонтальном расположении строк (рис.4.4,а) точнее измеряется азимут целей, а при вертикальном (рис.4.4,б) – угол места.

Иногда зигзагообразный обзор осуществляется несколько иначе. Например, после перемещения по горизонтальной строке луч смещается на шаг по вертикали и т.д. (рис.4.5). Основным достоинством зигзагообразного обзора является простота независимого изменения секторов обзора в обеих плоскостях. Недостаток этого обзора состоит в относительно больших потерях времени из-за реверса движения луча и наложения сечений луча на соседних участках траектории (К_обз≈2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4.5.Разновидность зигзагообразного обзора.

 

Спиральный обзор создаётся путем быстрого вращения луча вокруг оси ОО^' (рис.4.6) и медленного изменения угла α между осью луча и осью вращения. Если предположить, что длительность одного оборота луча при вращательном движении Т_вр остаётся постоянной независимо от значения угла α (0< α < α_макс), а число оборотов, необходимое для просмотра всей зоны, равно  , то период спирального обзора

.

(4.14)

Угловая скорость вращения луча при спиральном обзоре является величиной переменной. Угловое перемещение луча за один оборот вращательного движения вокруг оси ОО^' составляет β=360 sinα град. Так как было принято, что Т_вр=const, то

,

(4.15)

т.е. угловая скорость луча изменяется при изменении угла α. С учётом (4.15) время облучения цели при спиральном обзоре

.

(4.16)

Основное преимущество спирального обзора: простота перехода к коническому сканированию, используемому при автоматическом сопровождении целей по угловым координатам.

Главный недостаток: очень большие потери времени (К_обз≈2 ÷2,5).

 

Рис. 4.6.Спиральный обзор.

 

При поступательно-коническом обзоре луч совершает быстрое коническое вращение и медленно смещается по горизонтали. Угловое перемещение луча за один оборот по конусу составит 360 sinФ_ум град. Если период конического вращения равен Т_вр, то угловая скорость луча будет

.

(4.17)

 

Приняв шаг траектории равным ψ, получим

и   .

(4.18)

Поступательно-конический обзор применяется в тех случаях, когда зона обзора РЛС должна иметь существенно разные угловые размеры (Ф_аз>>Ф_ум) и после обнаружения цели желательно использовать коническое сканирование для автоматического сопровождения по угловым координатам. Основной недостаток метода: значительные потери времени, которые вызываются повторными облучениями целей и большим перекрытием сечений луча на соседних витках траектории (К_обз≈2).