3. Методы измерения угловых координат цели.

Направление на цель определяется её угловыми координатами - азимутом (φ_г) и углом места φ_в, которые отсчитываются от продольной (строительной) оси самолёта. Измерение угловых координат цели основано на определении направления прихода отраженной радиоволны. Известно, что волна распространяется перпендикулярно своему фронту. Фронт волны представляет собой поверхность, на которой фаза радиоволны одинакова. При больших расстояниях между РЛС и целью, а также учитывая реальные размеры антенны фронт волны можно считать плоским. Тогда направление распространения р/ волны можно определить по угловому положению фронта волны относительно раскрыва (апертуры) антенны. В зависимости от используемого при этом

параметра сигнала различают амплитудный и фазовый методы измерения угловых координат.

1. Амплитудный метод основан на применении антенных устройств

направленного действия с узкой диаграммой направленности антенны.

Причём, чем уже диаграмма направленности антенны тем выше разрешающая способность РЛС по угловым координатам. Амплитуда выходного сигнала приёмника РЛС с такой антенной максимальна, когда её раскрыв параллелен фронту отраженной от цели волны и быстро уменьшается при повороте антенны. Это свойство используется для измерения угловых координат следующим образом, (рис. 3.1)

а) Рис 3.1 б)

Антенна вращается в некотором секторе или в круговую с постоянной скоростью ωа. Если на некотором направлении _ц находится цель, то на выходе антенны в определенное время появится сигнал, огибающая которого повторяет форму диаграммы направленности антенны. Когда ось луча антенны совпадает с направлением на цель (ωа = _ц), амплитуда сигнала

достигает максимума. В этот момент можно отсчитать угол _ц по шкале антенны. Для облегчения измерения угловых координат и отображения их на индикаторных устройствах, удобно измерять время от момента прохождения лучем антенны нулевого направления (t_o) до момента появления максимума сигнала от цели (t_ц), а затем определить угол _ц как _ц = ωа * (t_ц - t_o).

Этот метод называется - методом максимума.

Достоинства метода максимума:

- большая ДД (дальность действия), т.к. РЛС работает по максимальному сигналу.

- ограничена ДД только прямой видимостью (из-за работы на СВЧ диапазоне).

Недостатки:

- низкая угловая чувствительность и, как следствие, невысокая потенциальная точность.

- частным случаем данного метода является метод минимума. Диаграмма направленности в этом случае будет иметь вид (рис. 3.2.).

а) рис 3.2 б)

В отличие от метода максимума, сигнал от цели в приёмнике РЛС определяется по минимуму, т.е. РСН совпадает с направлением минимума.

Всё остальное аналогично. Кроме того, данный метод чаще используется при автоматическом слежении за целью, т.к. при выходе цели с РСН амплитуда сигнала увеличивается, что дает возможность упростить схему слежения РЛС.

Достоинства метода минимума:

- высокая потенциальная точность при отсутствии шумов, которая обеспечивается высокой угловой чувствительностью.

Недостатки:

- сравнительно малая ДД, т.к. работа осуществляется по минимуму сигнала.

2. Метод равносигнального направления (РСН).

Данный метод предполагает смещение основного луча диаграммы направленности (ДН) антенны относительно её геометрической оси с последующим вращением ДН вокруг этой оси с частотой Ω (рис. 3.3.). Таким образом, мы получаем зону, в которой сигнал, отраженный от цели, в данном направлении будет одинаковым.

Рис. 3.3

Если цель находится на РСН, то её облучает одинаковое количество э/м энергии, соответственно и принимаемый сигнал в этом направлении будет одинаковый. Если ДН антенн перемещается в пространстве, то энергия сигнала, отраженного от цели не находящейся на РСН, будет отличаться от энергии сигнала принятого по РСН. Данный метод позволяет одновременно определять угловые координаты по азимуту и по углу места. Например, если цель находится на РСН, то амплитуда отраженного сигнала на входе ПРМ РЛС одинакова и не изменяется во времени (рис. 3.4(а)), если же направление на цель составляет с осью антенны (РСН) некоторый угол ψ₀, то амплитуда отраженного сигнала при вращении ДН антенны будет изменяться по синусоидальному закону, т.е. будет иметь место амплитудная модуляция принимаемого сигнала.

Е = Ео* [1 + m * sin( Ωt + ψ₀)]

где m - коэффициент амплитудной модуляции.

Рис. 3.4

В этом случае фаза сигнала будет показывать сторону рассогласования относительно геометрической оси антенн, а амплитуда - величину рассогласования. Достоинства:

1. Имеется возможность точно измерять координаты воздушной цели.

2. Возможность осуществлять наиболее точное автоматическое слежение за целью.

Недостатки:

1. Сложная конструкция антенной системы.

2. Необходимо чтобы цель всегда была в зоне действия

конуса образованного вращением ДН антенны.

3. Метод сравнения (моноимпульсный).

Данный метод применяется для автоматического измерения угловых координат целей. ДН антенн имеет четыре луча (рис. 3.5.(а)), образующие в пространстве четыре зоны обзора (рис. 3.5.(6)) I, II, III, IV .

Рис. 3.5

Выходные сигналы ПРМ по каждому лучу сравниваются по величине. Угол места и азимут определяются по следующему алгоритму:

Если цель не находится на РСН, обычно совпадающим с осью антенны, то на выходе ПРМ устройства или после суммарно-разностного канала (в зависимости от типа РЛС) возникает сигнал рассогласования ∆ под действием которого схема управления антенны поворачивает ее так,

чтобы свести ∆ к нулю, т.е. РСН проходит через цель. Достоинства:

1. простота реализации.

2. возможность автосопровождения цели по одному отраженному сигналу. Недостаток: сложность конструкции антенной системы.