3. Эффект доплера

Пусть РЛС облучает цель электромагнитной энергией частотой f₀. Если цель неподвижна (Цн), то в каждом периоде облучения время между отраженными сигналами остается постоянным и равным периоду повторения Тп. Если же цель движется (напр., приближается), то в каждом периоде облучения время между отраженными сигналами уменьшается на величину Δt, зависящую от скорости, что при постоянной скорости света соответствует увеличению частоты.

Рис. 7. Уменьшение времени между отраженными сигналами

Таким образом, в случае приближения цели длина отраженной волны уменьшается, в случае удаления – увеличивается. То есть, в случае приближения цели частота отраженной электромагнитной энергии увеличивается, в случае удаления – уменьшается. Эффект изменения частоты в зависимости от скорости объекта относительно РЛС называется эффектом Доплера (Христиан Доплер – австрийский физик, открывший в 1842 рассматриваемый эффект).

Найдем выражение для частоты Доплера. Пусть РЛС излучает колебания

(1)

Рис. 8. Облучение движущейся цели

Отраженный от неподвижной цели и запаздывающий на время t_з сигнал на входе приемника имеет вид

(2)

где t_з – время распространения сигнала до цели и обратно.

, (3)

где D – дальность до цели.

Если цель приближается, то дальность до цели равна:

(4)

где V_р – радиальная скорость цели, .

Подставляя данные выражения в (2), получаем:

В данном выражении величина есть частота отраженного сигнала. Как видно, при приближении цели эта частота больше, чем частота излученного сигнала. При удалении цели, как видно из (4), частота отраженного сигнала меньше, чем частота излученного сигнала.

Величина , на которую изменяется частота излученного сигнала,называется частотой Доплера.

Т.о., частота Доплера равна

Или учитывая, что

,

получаем

.

При сближении цели и PJIC радиальная скорость цели больше нуля и поэтому . Величинаименуется доплеровской частотой или доплеровским сдвигом частоты.

Таким образом, при приближении цели V_r > 0, .

При удалении цели V_r < 0, .

Фазовый детектор– это устройство, формирующее постоянное напряжение, величина которого зависит от разности фаз входного и опорного колебаний.

В качестве опорного колебания используется высокостабильное гармоническое колебание .

Напряжение на выходе фазового детектора равно:

.

Как видно из выражения, если фазы входного сигнала и опорного напряжения равны (напряжения синфазны), то напряжение на выходе фазового детектора максимально и положительно. Если сдвиг фаз равен π (напряжения противофазны), то напряжение на выходе фазового детектора максимально и отрицательно. Если разность фаз составляет ±90^о, то напряжение на выходе фазового детектора равно нулю.

Рис. 9. Принципиальная схема фазового детектора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На лекции рассмотреныосновные понятия и определения, а также виды радиолокации. Изучены импульсный метод измерения дальности. Изучен эффект Доплера.

Импульсный метод измерения дальности получил широкое применение в радиолокации. В частности данный метод применен в РЛС изд. 2С6М. На основе эффекта Доплера построены системы защиты от пассивных помех. Более подробно системы помехозащиты будут изучены на 3 курсе.

Разработал:

доцент кафедры, КТН, доцент

Г. Рудианов

2