- •Глава 1. Общие сведения о радиолокации
- •1.1. Задачи и применение радиолокации
- •1.2. Физические основы обнаружения целей и определения их координат и скорости
- •1.3. Тактические данные и технические характеристики рлс
- •Глава 2. Методы измерения координат и скорости движения целей
- •2.1. Методы измерения дальности
- •1. Амплитудный метод
- •2. Частотный метод
- •3. Фазовые методы
- •2.2. Методы измерения угловых координат
- •1. Амплитудные методы
- •2. Фазовые методы
- •2.3. Методы измерения радиальной скорости
- •Глава 3. Характеристики радиолокационных целей
- •3.1. Основные свойства и классификация
- •3.2. Элементарные цели
- •3.3. Точечные цели
- •1. Условия, при которых цели являются точечными.
- •2. Особенности траекторий целей и
- •3.Особенности движения целей вокруг центра массы и их влияние на характер отражённого сигнала.
- •4. Эффективная отражающая площадь.
- •5. Спектр флюктуаций амплитуды.
- •6. Флюктуации фазового фронта отражённого сигнала.
- •7.Флюктуации времени запаздывания отражённого сигнала (флюктуации дальности)
- •3.4 Свойства сигналов, отражённых от распределённых целей
- •1.Общие сведения
- •2.Флюктуации сигналов, отражённых от сложных целей
- •3.5. Эффективная отражающая площадь поверхностных целей
- •1.Импульсные сигналы
- •2.Непрерывное излучение
- •3.Удельная эффективная площадь
- •3.6. Эффективная отражающая площадь объёмных целей
- •1.Импульсные сигналы
- •2.Удельная эффективная площадь
- •Глава 4. Радиолокационный обзор
- •4.1. Основные положения
- •4.2. Период последовательного обзора
- •1. Минимально допустимый период обзора
- •2. Относительный период обзора
- •4.3. Виды последовательного обзора
- •1. Обзор плоским лучом
- •2. Обзор иглообразным лучом
- •4.4. Программированный обзор
- •Глава 5. Обнаружение радиолокационных сигналов
- •5.1. Основные положения
- •5.2. Характеристики обнаружения радиолокационных сигналов с полностью известными параметрами
- •5.3. Характеристики обнаружения радиолокационных сигналов с неизвестной начальной фазой
- •5.4.Характеристики обнаружения радиолокационных сигналов с неизвестной начальной фазой и флюктуирующей амплитудой
- •5.5. Характеристики обнаружения радиолокационных сигналов с неизвестными значениями начальной фазы, амплитуды и частоты
- •5.6. Характеристики обнаружения сигнала в одном из его возможных положений
- •5.7. Коэффициент различимости при обнаружении радиолокационных сигналов
- •Глава 6. Дальность действия радиолокационных станций
- •6.1. Дальность действия в свободном пространстве
- •6.2.Дальность действия при активном ответе
- •6.3. Влияние отражений от земной поверхности на дальность действия рлс
- •6.4. Влияние на дальность действия рлс ослабления энергии радиоволн в атмосфере
- •6.5. Влияние кривизны земной поверхности и атмосферной рефракции на дальность действия
- •Глава 7. Точность измерения координат и радиальной скорости целей
- •7.1. Потенциальная точность измерения одного параметра сигнала
- •7.2. Потенциальная точность одновременного измерения двух параметров
- •7.3. Реальная точность измерения параметров сигналов
- •7.4. Точность измерения положения цели
- •Литература
3. Фазовые методы
Фазовые методы основаны на измерении разности фаз излучённых синусоидальных колебаний и принятых радиосигналов. Функциональная схема простейшего фазового дальномера изображена на рис.2.5.
Рис.2.5. Функциональная схема простейшего фазового
измерителя дальности.
Генератор создаёт незатухающие колебания частоты 0, излучаемые в пространство. Фаза излучённых колебаний
,
где 1 – начальное значение фазы.
Фаза принимаемого сигнала
.
Здесь отр – фазовый сдвиг, связанный с отражением радиоволны от цели;
РЛС – фазовый сдвиг в цепях РЛС, который можно считать известным, так как он поддаётся измерению и может быть учтён.
Принятые колебания сравниваются с колебаниями высокочастотного генератора; разность фаз пропорциональна дальности цели
|
(2.5) |
или
. |
(2.6) |
Данный метод измерения практически не используют по двум обстоятельствам. Во–первых, очень мал диапазон однозначного измерения и, во–вторых, в формулу (2.6) входит неизвестная величина отр. Неоднозначность измерений определяется тем, что фазометрическое устройство позволяет определять фазовые сдвиги только в пределах от 0 до 2. Допустив, что , из формулы (2.6) получим, что диапазон однозначного измерения дальности не превышает половины длины волны: .
В радиолокации используются ультракороткие волны и, следовательно, диапазон однозначно измеряемой дальности не превышает единиц метров. Что касается фазового сдвига отр, образующегося при отражении высокочастотных колебаний от цели, то, поскольку он весьма сложным образом зависит от конфигурации цели, её размеров и расположения относительно РЛС, то заранее знать нельзя и поэтому нельзя корректировать показания измерителя.
Указанные недостатки простейшего фазового дальномера устраняются при использовании более сложных схем, в которых применяется не менее двух частот.
Рис.2.6. Функциональная схема фазового измерителя
дальности с модулятором.
На рис.2.6 изображена функциональная схема фазового дальномера с использованием низкой частоты , на которой осуществляется измерение фазового сдвига, и высокой 0, играющей роль переносчика информации.
Модулятор создаёт синусоидальное напряжение , модулирующее по амплитуде колебания генератора высокой частоты:
,
где m - коэффициент модуляции.
Модулированные колебания излучаются в пространство. Принятые сигналы после усиления детектируются, и выделяется их огибающая, фаза которой сравнивается с фазой колебаний модулятора. Фаза огибающей принятых сигналов зависит от дальности цели
. |
(2.7) |
В формулу (2.7) не включён фазовый сдвиг огибающей колебаний при отражении отр, который пренебрежимо мал.
Фазовый сдвиг в цепях РЛС РЛС может быть измерен и учтён при градуировке фазометрического устройства. Разность фаз низкочастотных колебаний позволяет определить дальность цели
. |
(2.8) |
Частота может быть выбрана достаточно низкой, что обеспечит большой диапазон однозначно измеряемых дальностей.
Данное дальномерное устройство характеризуется рядом достоинств:
требуется малая мощность излучения, так как генерируются незатухающие колебания;
точность измерения дальности практически не зависит от доплеровского сдвига частоты отражённого сигнала;
просто само измерительное устройство.
Недостатки:
- отсутствует разрешение по дальности, так как при наличии одновременно двух целей их сигналы раздельно наблюдать нельзя;
- чувствительность приёмника ухудшается вследствие просачивания излучения передатчика;
- необходимы две антенны или система развязки излучаемых и принимаемых колебаний.
Известен другой вариант двухчастотного фазового дальномера (рис.2.7).
РЛС включает два генератора высокочастотных колебаний и два приёмника, работающих соответственно на частотах 1 и 2. Колебания обоих генераторов подводятся к передающей антенне, а также к первому смесителю; с выхода приёмников два сигнала воздействуют на второй смеситель.
Рис.2.7.Функциональная схема двух частотного фазового
измерителя дальности.
Пусть напряжение генераторов:
и
.
На выходе первого смесителя получим колебания первой разностной частоты
.
Если не учитывать фазовых сдвигов в цепях РЛС, то оба принятых сигнала могут быть записаны как
и напряжение второй разностной частоты на выходе второго смесителя
.
При условии, что излучаемые частоты мало отличаются друг от друга , фазовые сдвиги при отражении от цели на обеих частотах можно считать одинаковыми, т. е. отр1отр2.
Измерение фазового сдвига позволяет определить дальность цели
. |
(2.9) |
Анализ формулы (2.9) показывает, что в рассмотренном дальномере может быть обеспечен большой диапазон однозначного измерения дальности [разность (1-2) является малой величиной], а также исключается влияние на результат измерений фазового сдвига отр. Такому дальномеру присущи перечисленные выше достоинства и недостатки, свойственные всем РЛС с непрерывным излучением.