Радиотехнические координаторы как элемент построения РЛС (стр. 2 из 6)

Рис. 4

· Пеленгационная чувствительность (Рис.4), характеризует минимальный угол (β_{ц min}, ε_{ц min}) отклонения цели от ОК, на который еще не реагирует угломер.

Она определяет ширину зоны нечувствительности ε_min. Очевидно чем меньше ε_min, тем точность измерения угловых координат выше.

· Линейность между выходом и измеренной величиной, обеспечивает требуемую точность в определении производных угловых координат и дальности.

· Непрерывность (периодичность) измерения координат.

От этого параметра зависит систематическая ошибка запаздывания, вызванная прерывистым (дискретностью) измерением координат.

· Возможность одновременного сопровождения и измерения координат нескольких целей.

· Возможность измерения координат одной (нескольких) выбранной цели и наблюдение всех целей.

· Диапазон измерения углов и расстояний.

2. Радиотехнические координаторы с линейным сканированием

2.1 Обзор пространства

Координаторы с линейным сканированием – это следящие координаторы с несвязанными осями. Для обзора пространства применяются две взаимно перпендикулярные ДНА (Рис.5), которые линейно сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях β и ε.Азимутальная диаграмма направленности имеет узкий раскрыв в пределах 1º и широкий раскрыв в пределах 20 º угломерной плоскости. Диаграмма сканирует с лева на право.

Угломестная ДН имеет аналогичные параметры, но в других плоскостях. Таким образом, осуществляется обзор пространства сканирующими диаграммами в пределах сектора сканирования, который ограничивается параметрами углов β_ск и ε_ск. Сам сектор сканирования может быть подвижным, таким образом обеспечивая измерения угловых координат по азимуту от 0º до 360º, а по углу места от 0º до 90º. При сканировании ДН перемещается с угловой скоростью ω_Аβ и ω_Аε.

Рис. 5

Такой способ обзора пространства нашел применения в высотомерах и станциях секторного и кругового обзора.

В РТК с линейным сканированием используется система координат жестко связанная с сектором сканирования. Если скорость сканирования ω_Аβ=const, то время движения луча от одной границы к другой будет определятся соотношением T

- время перемещения луча в азимутальной плоскости.

Закон изменения углового положения диаграммы направленности будет линейным, а следовательно и осуществляться линейное сканирование (Рис. 6)

Где Т- прямой ход луча,

Тобр – обратный ход луча,

Тск – время сканирования.

Отношение

₁ , при этом ₁ =(0,8-0,9).

Рис. 6

Во время обратного хода луча – луч возвращается в крайнее положение, при этом излучение так же не происходит.

2.2 Принцип измерения координат

При нахождении цели в секторе обзора, сигнал от цели будет приниматься только в момент прохождения ДНА через линию визирования цели (ЛВЦ). При том, что время нахождения цели в зоне луча, значительно превышает период следования импульсов, то отраженный сигнал от цели будет представлять собой пачку импульсов. Для измерения угловых координат достаточно измерить временной интервал t_βц между началом сканирования луча и моментом нахождения энергетического центра пачки импульсов (Рис.7)

t_βц =

(2.1)

Для фиксации временных интервалов t_βц в каждом периоде сканирования формируется опорный импульс β_о ( ε_о ) для определения начала отсчета сектора сканирования.

Такой принцип измерения обладает рядом недостатков, связанных с ошибками измерения:

· Отраженный сигнал от цели придет с запозданием на время t_зад , что приведет к ошибке измерения, вызванной сканированием антенны.

· Сами пачки импульсов одного и другого периода сканирования также будут отличаться за счет смещения цели.

Рис.7

3. Радиотехнические координаторы с коническим сканированием

3.1 Сущность метода конического сканирования и принцип измерения координат

Данные координаторы могут быть следящего типа и с фиксированной осью, причем ось антенны связана с осью координатора.

Рассмотрим ДНА игольчатого типа смещенной относительно оси антенны на угол скоса Δα. Затем диаграмму направленности антенны приведем во вращательное движение со скоростью Ω_ск. При этом в пространстве образуется окружность, конус вращения , через центр которого проходит РСН (Рис.8).

Рис.8

Если цель находится на РСН (Рис. 9), то принимаемые отраженные сигналы цели имеют одинаковую амплитуду и имеют запаздывание по отношению к зондирующим (излучаемым) импульсам равное t_ц . Исходя из этого дальность до цели можно определить

D_ц=

, (3.1)

где С – скорость света.

Рис. 9

Направление на цель определяется направлением равносигнального направления в азимутальной и угломестной плоскости.

В случае отклонения цели от равносигнального направления, принимаемые сигналы будут промодулированы частотой сканирования ДН Ω_ск, при этом в параметрах огибающей будет заложена информация о величине и направлении отклонения цели от РСН (Рис. 10). При этом глубина модуляции определяется как:

m=

(3.2)

то есть

U_cо = U_c*cos(Ω_скt- φ)(3.3)

Таким образом, глубина модуляции определяет амплитудой сигнала U_c, а направление отклонения от РСН - фазой φ.

Координатор цели с коническим сканированием при облучении цели модулирует сигнал дважды: при непосредственном облучении цели и при приеме отраженного сигнала. Такие координаторы принято называть с двухсторонней равносигнальной зоной.

Рис. 10

Структурная схема такого координатора представлена на рис. 11.

Рис.11

Мощные электромагнитные импульсы сформированные в передатчике (ПРД) поступают на раскрыв антенны, где формируется игольчатая ДН. При этом коническое вращение луча антенны достигается за счет вращения рупора антенны (щелевого вибратора, петли-согласования) модулятором (М). Задача модулятора обеспечить постоянною частоту сканирования Ω_ск.

Отраженный сигнал от цели поступает в приемник (ПРМ), где осуществляется усиление сигнала и преобразование (понижение) несущей частоты. Далее сигнал поступает в автомат дальности (АД) и в канал сигнала ошибки (КСО).

В канале выделения сигнала ошибки (КСО) выделяется огибающая U_cо. С выхода КСО сигнал поступает на два угловых дискриминатора УДβ и УДε , на второй вход которых поступает напряжение с генератора опорного напряжения (ГОН). При этом опорные напряжения сдвинуты друг относительно друга на 90º и жестко связаны с частотой вращения модулятора Ω_ск.

С выходов угловых дискриминаторов напряжение управления U_упрβиU_упрε в систему управления антенной СУАβ и СУАε, где осуществляется отработка этого напряжения и совмещения РСН с целью. При этом:

U_упрε=U_cоsin φ= U_ccos(Ω_скt- φ) sin φ; (3.4)

U_упрβ=U_cоcos φ= U_ccos(Ω_скt- φ) cos φ; (3.5)

3.2 Основные ошибки измерения углов и координат при коническом сканировании

- методические ошибки.

Они обусловлены двойной модуляцией сигналов цели при излучении и приеме вращающейся диаграммой направленности и конечной скоростью распространения радиоволн.

Рис. 12

На Рис.12 положение диаграммы направленности А –соответствует моменту излучения, Б – положение ДН в момент приема, В – результирующая ДН. Таким образом, за время равное t_ц (время распространения электромагнитной энергии до цели и обратно) диаграмма направленности повернется на угол Δφ≡

Временные развертки ДН (Рис.13) при передаче А, при приеме Б и результирующая В имеют разные фазы. Так как фаза опорного сигнала определяется фазой вращения ДНА на излучение (реальная ДН), а фаза огибающей сигнала ошибки определяется фазой вращения результирующей ДН, то возникает разность фаз между опорным напряжением U_оп и сигнала ошибки U_cо.

Рис. 13

Эта разность фаз и является методической ошибкой:

Δφ_м= Ω_ск

F_ск F_ск (3.6)

t_ц =180º t_ц

(3.7)

Таким образом, методическая ошибка в РТК с коническим сканированием воздействует на фазу сигнала ошибки и в следящих координаторах не оказывает существенного влияния на точность измерения углов координат, так как при взятии цели на автосопровождение (АС) РСН перемещается на цель.