Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Амплитуд отраженных сигналов

Метод максимума используется обычно в обзорных радиолокационных средствах, производящих циклический обзор пространства антенным лучом (рис. 2.11). При повороте луча с угловой скоростью огибающая амплитуд принимаемого сигнала цели, расположенной в направлении

(2.15)

повторяет форму ДНА по мощности. Направление на цель отождествляется с положением сканирующего луча антенны в тот момент t ₀,когда огибающая амплитуд сигнала проходит через максимум. Положение максимума не зависит от абсолютной величины принимаемого сигнала U 4м 0 и определяется однозначно. Отсчет угла, т.е. измерение направления на цель, сводится к определению момента t ₀ и считыванию углового положения оси антенны в этот момент. За один проход луча через направление цели методом анализа огибающей можно определить только одну угловую координату – именно ту, по которой сканирует луч.

При импульсном характере излучения в результате однократного облучения цели на выходе антенны образуется совокупность отраженных импульсов (рис. 2.11). Эта совокупность импульсов, амплитуда которых модулирована ДНА, называется радиолокационным пакетом (пачкой).

В инженерной практике пачка оценивается числом импульсов в пределах ширины ДНА по точкам половинной мощности .

(2.16)

где – угол поворота ДНА за один период повторения импульсов T_и в двухкоординатных РЛС, использующих широкие ДНА в вертикальной плоскости, или за один период сканирования иглообразной ДНА в вертикальной плоскости Т_ск в трехкоординатных РЛС. Соответственно этому

или . (2.17)

Следовательно, при использовании широких ДНА в вертикальной плоскости

, (2.18)

а при использовании иглообразных ДНА

. (2.19)

В эти выражения входит величина

, (2.20)

которая называется временем облучения цели.

Потенциальная точность измерения угловых координат методом анализа огибающей реализуется при условии, что отраженный сигнал не флюктуирует по амплитуде и фазе, т.е. при условии формирования на выходе антенны когерентной пачки импульсов. Для реализации потенциальной точности измерения угловой координаты производится оптимальная когерентная обработка пачки импульсов (рис. 2.12). Предварительно высокочастотные импульсы входной смеси сигнала и шума преобразуются в видеоимпульсы той же амплитуды с помощью синхронного детектора. Затем они суммируются с весами , пропорциональными производной огибающей (2.15) по углу, поскольку нахождение максимума функции сводится к фиксации нуля ее производной.

Операция суммирования в измерителе направления выполняется помощью устройства, аналогичного оптимальному обнаружителю импульсного пакета; отличаются они только весовой функцией. Обычно в измерителе и обнаружителе используются общие элементы памяти, например, линии задержки (рис. 2.12). Отсчет направления на цель производится по моменту прохождения через нуль выходного сигнала измерительного канала, когда схема отсчета открыта выходным сигналом канала обнаружения. Управление от канала обнаружения необходимо для того, чтобы фиксировать момент прохождения через нуль лишь во время существования пачки отраженных импульсов. Выходной сигнал измерительного канала может быть равен нулю и в отсутствии сигнала, когда отсчет делать бессмысленно.

С помощью схемы отсчета производится интерполяция огибающей амплитуд импульсов измерительного канала (восстановление несуществующей реально огибающей в промежутке между импульсами) и выдается импульс отсчета, когда эта огибающая пересекает нуль. В простейшем случае отсчет выдается в момент съема импульса наименьшей амплитуды на выходе измерительного канала.

Реализация когерентного измерителя направления вызывает значительные технические трудности. Поэтому в большинстве случаев используются некогерентные измерители угла по методу анализа огибающей пачки импульсов, сопрягаемые с выходом амплитудного детектора. На выходе детектора образуется пачка видеоимпульсов, амплитуды которых связаны нелинейной зависимостью вида с огибающей входных высокочастотных импульсов (2.15), где – функция Бесселя нулевого порядка от мнимого аргумента; а – отношение сигнал/шум в импульсе. Некогерентный измеритель углового положения отличается от когерентного только весовыми функциями, вид которых изменяется в зависимости от величины а, поскольку изменяется нелинейная зависимость .

Как следует из рассмотрения рис. 2.13, методическая ошибка измерения угловой координаты путем анализа огибающей определяется шириной ДНА и полной энергией импульсов в пачке, т.е. отношением сигнал/шум в импульсе и числом импульсов в пачке. Чем больше импульсов в пачке при заданной ширине ДНА, тем точнее воспроизводится форма ДНА в устройстве обработки, тем благоприятнее условия определения ее максимума. Чем больше отношение сигнал/шум в импульсе и чем меньше ширина ДНА, тем выше крутизна весовой функции измерительного канала в окрестности нуля. Точность измерений при когерентной обработке (кривая 1) всегда выше, чем при некогерентной обработке (кривая 2), однако с ростом отношения сигнал/шум это различие уменьшается. Все реальные отраженные сигналы флюктуируют по амплитуде, т.е. амплитуда U_м в выражении (2.15) является величиной случайной. Флюктуации приводят к снижению точности измерения угла, которая зависит от скорости флюктуаций. При быстрых флюктуациях амплитуда сигнала U_м резко изменяется от импульса к импульсу и форма огибающей совершенно разрушается. Поэтому точность отсчета угла снижается примерно в 1,5 раза по сравнению с нефлюктуирующим сигналом. При медленных флюктуациях множитель U_м изменяется случайным образом от облучения к облучению, а в течение каждого облучения его можно считать неизменным; при этом форма огибающей пачки не искажается. Потери точности в этом случае меньше (если задаться средним отношением сигнал/шум) и вызваны они только тем, что повышение точности при больших всплесках не компенсируют ее уменьшения при снижении уровня сигнала.

Существенные технические трудности реализации оптимальных методов измерения направления на основе анализа производной огибающей амплитуд импульсов пачки обусловили применение упрощенных способов измерения направления.