Фазові кутові моноімпульсні системи (стр. 2 из 2)
Після перетворювачів високочастотні сигнали å+i∆ і å-i∆ надходять на змішувачі і далі у вигляді сигналів проміжної частоти, що зберігають усі фазові співвідношення високочастотних сигналів, підсилюються й обмежуються за амплітудою. Після обмеження всі сигнали, незалежно від того, на якій відстані від радіолокаційної позиції знаходиться ПС, матимуть однакову амплітуду, а інформація про те, наскільки напрямок на ПС відрізняється від напрямку осі ДН, утримуватиметься в межах кута б, оскільки згідно з векторними діаграмами, наведеними на рис. 5,
.Сигнали å+i∆ і å− i∆, позначені після обмеження як r+ і r-, подаються на ФД, нормована характеристика якого описана функцією синуса різниці фаз сигналів, що надходять на його входи, тобто для аналізованого випадку
. (4)Напруга на виході ФД несе інформацію не тільки про кутове відношення цілі від напрямку осі антени jа, але і про знак цього відхилення. Дійсно, з векторних діаграм, поданих на рис. 6, при зміні фази різницевого сигналу D відносно сумарного сигналу S на 180°, вектори r+ і r –міняються місцями, кут між ними дорівнює -2a і напруга на виході ФД
 | |
 |
Якщо припустити, що сумарна і різницева ДН кутового пелeнгатора описуються, як і для випадку амплітудного дискримінатора, виразами (3) і (2), то згідно з виразом (4) пеленгаційна характеристика вторинного моноімпульсного радіолокатора, що використовує сумарно-різницевий амплітудний пеленгатор і фазовий кутовий дискримінатор, описуватиметься виразом
.Відповідні характеристики наведені на рис. 7. Вони подані для випадку, коли довжина хвилі l = 27,5 см, розкриви антенних ґраток пеленгатора дорівнюють 10; 8 або 5 м, а ДН антени відповідають виразам (4) і (3).
Графіки, наведені на рис. 7, і вираз (3) підтверджують основний недолік фазового кутового дискримінатора – малі межі робочого сектора пеленгаційної характеристики.
Дійсно, згідно з виразом (3) межі однозначного визначення UВИХ обмежуються значеннями аргументу синусу ±90°, тобто
. Звідси 
.фазовий пеленгація кутовий дискримінатор
 |
Цю умову задовольняє граничний випадок, коли D/S=1, тобто робочий сектор пеленгаційної характеристики принципово не може виходити за межі кутів Dj°Ц, які відповідають точкам перетинання сумарної і різницевої ДН антени (рис. 5, точки а і б). Оскільки крутизна пеленгаційної характеристики поблизу цих точок низька, то реальний робочий сектор характеристики буде ще меншим. Згідно з виразом (3) межа робочого сектора визначатиметься наближеним виразом
,де розкрив антени l вимірюється у метрах, а Dj°гран – у градусах.
3. Фазовий напівкутовий дискримінатор
Як уже наводилося вище, основним недоліком фазового кутового дискримінатора, функціональна схема якого наведена на рис. 4, є мала межа однозначного визначення кутового положення цілі. Однозначність зберігається в межах, коли кут 2a між векторами r+ і r– лежить у діапазоні ±90°, тобто коли кут a лежить у межах ±45°.
Робочий сектор, однозначно визначений коригувальною поправкою Djц, в цьому випадку визначатиметься областю, де співвідношення прийнятих сигналів D/У лежить у межах від нуля до одиниці, тобто до точок перетинання сумарної і різницевої ДН антени.
Для усунення цього недоліку використовують метод, суть якого полягає в тому, що сигнали r+ і r– порівнюються за фазою не між собою, а із сигналом сумарної ДН å у двох окремих ФД. Пелeнгаційна характеристика в цьому випадку утвориться додаванням результатів окремого порівняння сигналів, фазовий кут між якими дорівнює не 2a, а a. Для кожного з ФД рівняння (3) прийме вигляд
,із чого витікає, що відношення сигналів D і å для однозначного визначення значення U лежатиме в межах від нуля до нескінченості. Робочий сектор пеленгаційної характеристики значно збільшується, а його межі фактично визначатимуться шириною ДН сумарного променя антени.
Кутовий дискримінатор, в основу роботи якого покладений цей принцип, одержав назву сумарно-різницевого напівкутового фазового дискримінатора або, просто, напівкутового фазового дискримінатора. На рис. 8 показана спрощена функціональна схема такого дискримінатора, а на рис. 9 і 10 наведені векторні діаграми сигналів, що ілюструють принцип роботи цієї схеми.
На вхід схеми надходять сигнали сумарного і різницевого каналів амплітудного пеленгатора (точки 1 і 2 на функціональній схемі) і відповідні сигнали на векторних діаграмах. Перетворювач П, виконаний на пасивному елементі у вигляді кільцевого моста або хвилеводного трійника, утворює на своїх двох виходах сумарні сигнали +iД і Д+iУ із поворотом фази одного з вхідних сигналів У або Д на +90° (точки 3 і 4 на функціональній схемі). Сигнали У і Д попередньо фазовані для одного з напрямків відхилення цілі від положення осі антени (рис. 10).
Для випадку відхилення цілі від напрямку осі антени в протилежну сторону, різниця фаз цих сигналів, як очевидно з рис. 9, змінюється на 180˚ (рис. 9, вектори 1 і 2). Після перетворення високочастотних сигналів у проміжну частоту, їхнього підсилення і «м’якого» обмеження в логарифмічних підсилювачах проміжної частоти (ППЧ-ЛОГ) сигнали надходять до фазових детекторів ФД-1 і ФД – Опорною напругою для цих ФД служить сумарний сигнал У, який отримав перед тим такі самі перетворення, що і сигнали У+iД і Д+iУ, і сумарний сигнал iУ, зсунутий попередньо за фазою на +90°.
В схемі використані так називані «косинусні» ФД, у яких вихідна напруга визначається не синусною, а косинусною залежністю від фазового кута між векторами сигналів вхідної й опорної напруг. Ці детектори схемно відрізняються від «синусних» ФД тільки тим, що один із вхідних сигналів попередньо повернений за фазою на 90°.
Згідно з векторними діаграмами, наведеними на рис. 10,
; 
; 
; 
. (4)Для векторних діаграм, наведених на рис. 10, b=90°+a.
Отже,
.Тоді
; 
.З цих виразів витікає, що знак пеленгаційної функції міститься у самій функції і вживати спеціальні заходи для визначення сторони відхилення цілі від напрямку осі антени, як це робилося в амплітудних ФД, немає потреби.
Якщо припустити, що сумарна і різницева ДН амплітудного пеленгатора визначаються виразами (4) і (5), то вираз пеленгаційної характеристики напівкутового фазового дискримінатора, що працює разом із сумарно-різницевим амплітудним пеленгатором, матиме вигляд
.Графіки цієї функції наведені на рис. 10.
Графіки обраховані за умови, що довжина робочої хвилі бортових відповідачів дорівнює 27,5 см, а розкриви антенних ґраток у поземному напрямку дорівнюють відповідно 10; 8 і 5 м. Як очевидно з рисунку, на відміну від пеленгаційних характеристик кутового фазового дискримінатора (див. рис. 8) робочий сектор однозначного визначення відхилення цілі від напрямку осі антени в цьому випадку практично обмежується лише шириною ДН сумарного променя антени і припустимої зміни крутизни пеленгаційної характеристики.
 |
Деяке ускладнення схеми напівкутового дискримінатора, пов’язане з необхідністю введення третього каналу для сумарного сигналу, двох ФД і додаткових перетворювачів фаз, не принципове. Основним недоліком аналізованої схеми, як і для кутового фазового дискримінатора, є необхідність стабілізації фазових співвідношень сигналів у всіх трьох каналах. Нестабільність фази може призвести до прямих помилок визначення азимутального положення цілі. Усувається цей недолік в сучасних моноімпульсних ВРЛ раціональністю рішень під час розробки і виготовлення апаратури приймачів, а також застосуванням контрольних відповідачів і спеціальних каліброваних пілот-сигналів, за якими провадиться постійна корекція фазових характеристик дискримінаторів.
На разі принцип напівкутового фазового визначення азимутального положення цілей використовується в радіолокаторах RSM 970 (Thomson-CSF, Thales, Франція), RSM 970S (Airsys ATM, Франція), IRS-20 MP/L (Indra-Іспанія), MSSR/Mode S (Northrop Grumman, США), S-470 Messenger (Marconi Radar Systems, Англія), CM SSR-401 (Cardion Electronics, США) і в деяких інших радіолокаторах.