Методы виміру дальності в РЛС ЗРК

Дальність, як параметр руху цели.

У завданнях ППО після виявлення й впізнання мети поставлено завдання про визначенні параметрів мети. Залежно від її реалізації зенітної керованої ракеті буде видане відповідне політне завдання і його коригування під час прямування ракети до мети. Є кілька які у радіолокації систем координат. Залежно від вибору системи координат, будуть переносити завдання про визначення тих чи інших параметрів мети. Наприклад, в земної сферичної системі координат параметрами руху є азимут, кут місця, і дальність мети. Тут дальність мети — це відстань від РЛС аж до мети. У цьому роботі торкнемося питання про вимірі дальності. Розглянемо, за які ж сьогодні використовуються методи на її визначення в РЛС, а як і сутність цих методов.

Методи виміру дальности.

Імпульсний метод.

Імпульсний метод виміру дальності полягає в визначенні часу запізнювання характерного зміни амплітуди прийнятого радіолокаційного сигналу. Антена РЛС посилає потужний радіоімпульс, який відбивається від України цілі і взагалі і приймається. Т.к. швидкість поширення НВЧ сигналу, як якого поширюється радіоімпульс, значно більше швидкості мети, то хорошому наближенні мета вважатимуться нерухомій. Тоді час, протягом якого радіосигнал досягне мети — [pic] дорівнює часу, протягом якого відбитий сигнал досягне антени РЛС — [pic]. Т. е.

[pic].

Т.а. сигнал испущенный антеною РЛС повернеться її у в відбитому вигляді невдовзі [pic]. НВЧ сигнали поширюються із постійною швидкістю, тому [pic]. Ми врахували, що швидкість поширення НВЧ сигналу повітря приблизно дорівнює його швидкості поширення у вакуумі - [pic]. Візьмімо до уваги попереднє вираз, і запишемо рівність, що б дальність [pic] в залежність від часу запізнювання [pic]:

[pic] (1.1).

А, щоб постійно визначати дальність, РЛС повинна випускати періодичну послідовність імпульсів, — працювати у імпульсному режимі. Проаналізованих даних досить, щоб побудувати загальну структурну схему.

Система синхронізації визначає импульсную роботу РЛС. Вона формує видеоимпульсы через постійні часові відтинки Ті. Ті називають періодом повторення імпульсу. Т.а. система синхронізації визначає період роботи — один цикл визначення дальности.

Передавач включається отримавши черговий імпульс не від системи синхронізації і проміжку часу [pic] формує сигнал необхідної потужності, амплітуди і частоти. [pic] називають тривалістю импульса.

Протягом тривалості імпульсу антенний перемикач спрямовує випромінюваний сигнал на антену. Потім переключається на приймач. Т.а. чином остаточно періоду система «чекає» відображеного сигналу. Зауважимо, що у переключення антена витрачає певний час [pic].

Приймач виділяє огибающую прийнятого сигналу і передає на оконечное устройство.

Оконечное пристрій зазвичай виконується як ЕПТ, на екрані якої відстань між двома сусідніми разновысокими піками відповідає відстані до мети. У виконання кінцевого устрою на ЕПТ, система синхронізації управляє роботою генератора пилообразного напруги, який входить у горизонтально отклоняющую пластину. У той час як сигнал з приймача подається на вертикально отклоняющую.

Схематичні графіки залежностей [pic] різними структурних елементах виглядатимуть наступним образом:

Система синхронизации.

Передатчик.

Приемник.

З рівності (1.1) слід, що tD (D. Т.а. вивівши останній графік на систему індикації (оконечное пристрій), і відповідатиме про разом проградуировав шкалу, матимемо безпосередньо значення дальності до цели.

Переваги імпульсного методу виміру дальности:

. можливість побудови РЛС з одного антенной;

. простота індикаторного устройства;

. зручність виміру дальності кількох целей;

. простота випромінюваних імпульсів, які тривають дуже мале час [pic], і відповідальність сигналов;

Недостатки:

. Необхідність використання великих імпульсних потужностей передатчика;

. неможливість виміру малих дальностей.

. велика мертва зона.

Характеристика недоліків міститься у основні показники імпульсного методу виміру дальности:

Мінімальна дальність дії (мертва зона) імпульсної РЛС:

[pic] (1.2), де [pic]- час, затрачуване на переключення антенны.

Справді, поки антена випромінює, система має не може приймати сигнал.

Межа однозначного відліку дальности:

[pic] (1.3).

Справді, система «чекає» відображеного сигналу лише до наступу моменту випромінювання нового сигнала.

Потенційна що дозволяє здатність по дальности:

[pic] (1.4).

Справді, щоб було стрибок напруги, відповідний сигналу, відбитому від заповітної мети, спочатку має бути спад напруги. Тобто. мету можна розрізнити у випадку, коли відстань з-поміж них [pic].

Параметри випромінювання добираються за отриманим формулам у такий спосіб, щоб вищеописані показники були приемлемыми.

Частотний метод.

Частотний метод виміру дальності грунтується на використанні частотною модуляції випромінюваних безперервних сигналов.

У цьому методі у період випромінюється частота, змінюється по лінійному закону від [pic] до [pic]. Тобто. за період залежність частоти випромінюваного сигналу від времени:

[pic] (2.1).

Тоді як відбитий сигнал прийде промодулированным лінійно в час попередній справжньому тимчасово затримки [pic]. Т.а. частота відображеного сигналу, прийнятого на РЛС, залежатиме від часу наступним образом:

[pic] (2.2).

Віднімаючи з (2.1) (2.2), одержимо вираз для разностной частоти [pic]:

[pic] (2.3).

Висловлюючи звідси [pic], і підставляючи в (1.1), знайдемо залежність дальності від разностной частоты:

[pic] (2.4).

З графіків видно як визначити час запізнювання — по різкій зміні в частоті разностного сигналу. Очевидно, що у формулу (2.4) треба підставляти значення разностной частоти, отримане на проміжку часу (tD; Tи).

Структурна схема частотного далекоміра виглядатиме наступним образом:

Модулятор формує модуляцію частоти, вироблюваної генератором НВЧ. Після цього сигнал надходить на передавальну антену. Т.к. сигнал безперервний, то потрібно що й окрема приймаюча антенна.

На приймач надходять прямий і відбитий сигнали, із яких смесителе виділяється їх разностная частота, значення після фільтрування передається на систему индикации.

Переваги частотного методу виміру дальности:

. дозволяє вимірювати дуже малі дальности;

. використовується малопотужний передатчик;

Недостатки:

. необхідно використання двох антенн;

. погіршення чутливості приймача внаслідок просочування в прийомний тракт через антену випромінювання передавача, підданого випадковим изменениям;

. високі вимоги до лінійності зміни частоты.

Фазовий метод.

Фазовий метод виміру дальності грунтується на вимірі різниці фаз излученных і кількість прийнятих радиосигналов.

Структурна схема простейшого фазового вимірника дальності виглядає наступним образом:

Генератор ВЧ створює коливання, які через передавальну антену випромінюються у зовнішнє простір із відповідною фазой:

[pic] (3.1), де [pic] - початкова значення фазы.

На приймальню антену надходить відбитий сигнал багатозначно фазы:

[pic] (3.2), де [pic] - фазовий зрушення для відсічі, [pic] - фазовий зрушення в ланцюгах РЛС, — їх кількість постійна і можна підрахувати экспериментально.

Ухвалений сигнал посилюється та її фаза разом із фазою початкового сигналу, детектируемой на фазовому детекторі, надходить на вимірювач вихідного напряжения.

Тобто. на вимірювач вихідного напруги прийде сигнал з разностной фазою, отриманої при вирахуванні з (3.1) (3.2):

[pic] (3.3).

Візьмімо до уваги, що [pic]. Тоді відповідно до вираженню (1.1) (3.3) запишеться в виде:

[pic] (3.4).

Великий брак тому, що саме невідомий фазовий зрушення відображеного сигналу, котрі можуть змінюватися скільки завгодно, причому істотним способом.

Оскільки [pic], те з (3.4) є однозначна діапазон виміру дальности:

[pic] (3.5).

Т.к. використовуються ультракороткі хвилі, то однозначний діапазон виміру дальності порядку одиниць метра.

Тому на згадуваній практиці використовують складніші схеми, у яких присутній дві і більше частот.

Наведемо приклад двухчастотного фазового далекоміра. Його структурну схему зобразимо наступним образом:

Тут частота (визначає фазові зрушення, а [pic] ж виконує функцію переносника информации.

На модуляторе формується напряжение:

[pic] (3.6) яке подається на генератор ВЧ, т.а. що напруга не вдома генератора:

[pic] (3.7), де [pic] - коефіцієнт модуляции.

Прийняті сигнали після посилення детектируются, виділяється їх огинає, фаза якої порівнюється зі фазою коливань модулятора.

[pic] (3.8).

[pic] (3.9) звідки отримуємо залежність дальності від різниці фаз:

[pic] (3.10).

Тепер при (= 1000 с-1, [pic]км.

Переваги фазового методу виміру дальности:

. малопотужне випромінювання, т.к. генеруються невщухаючі колебания;

. точність залежить від доплеровского зсуву частоти отражения;

. досить просте устройство.

Недостатки:

. відсутність дозволу по дальности.

. погіршення чутливості приймача внаслідок просочування в прийомний тракт через антену випромінювання передавача, підданого випадковим изменениям;

Заключение

.

У цьому роботі було наведено огляд основних методів виміру дальності в РЛС ЗРК. Описана їх сутність. Як кажуть, в кожного методу є свої вади суспільства і свої переваги. Заради покращання показників, характеризуючих вимір дальності, використовують складніші схеми, ЛЧМ сигнали. За наявності кількох станцій спостереження можна отримати роботу значення дальності розрахунковим шляхом. Загалом, можна зробити заключний вывод.

Вибір тієї чи іншої методу основу визначення такого параметра мети як дальність, залежить від завдань РЛС. Тому, наприклад, розрізняють РЛС близького і далекого радіуса дії. ———————————- (.

прямой отраженный.

D.

Система синхронизации.

Передатчик.

Антенний переключатель.

Приемник.

оконечное устройство.

t.

U.

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

U.

t.

t.

[pic].

U.

[pic].

[pic].

[pic].

(о.

(.

t.

(о+((.

[pic].

[pic].

приймаюча антенна.

((.

t.

смеситель.

індикатор 1.

індикатор 1.

передає антенна.

генератор СВЧ.

модулятор

індикатор n.

індикатор n.

генератор ВЧ.

фазовий детектор

передає антенна.

генератор ВЧ.

фазовий детектор

приймаюча антенна.

вимірювач вихідного напряжения.

передає антенна.

підсилювач, ограничитель.

приймаюча антенна.

вимірювач вихідного напряжения.

детектор усилитель.

модулятор

(.