- •Учебник по дисциплине «Военно-техническая подготовка»
- •Раздел I: «основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск»
- •Введение
- •Тема 1. Радиолокационная система ртв
- •1.1. Радиолокационная система ртв. Принципы построения
- •1.2. Внешняя среда радиолокационной системы
- •1.2.1. Радиолокационные цели
- •1.2.2. Мешающие отражения
- •1.2.3. Внешние излучения
- •1.2.4. Среда распространения радиоволн
- •1.3. Классификация рлс ртв
- •1.4. Основные тактико-технические характеристики рлс ртв
- •1.5. Обобщенная структурная схема рлс
- •1.6. Общие сведения о сазо
- •1.7. Кодирование и декодирование сигналов в системах опознавания
- •1.8. Общие сведения о системах пассивной локации
- •1.9. Радиолокационное распознавание целей. Общие сведения
- •1.9.1. Методы радиолокационного распознавания
- •1.9.2. Показатели качества распознавания
- •1.9.3. Способы распознавания классов воздушных объектов по сигнальным признакам
- •Тема 2. Способы обзора пространства и измерения координат целей срл ртв
- •2.1. Зона обнаружения целей снк
- •2.2. Способы обзора зоны обнаружения и их влияние на боевые возможности рлс
- •2.3. Способы формирования зоны обнаружения
- •2.3.1. Зона обнаружения целей дальномерами
- •2.3.2. Зона обнаружения целей радиовысотомерами
- •2.3.3. Зоны обнаружения целей трехкоординатными рлс
- •2.4. Зона обнаружения целей в рлс метрового диапазона волн
- •2.5. Способы измерения координат целей
- •2.5.1. Измерение наклонной дальности до цели
- •Тема 3. Передающие устройства рлс ртв
- •3.1. Технические характеристики и способы построения передающих устройств рлс ртв
- •3.2. Зондирующие сигналы и влияние их параметров на характеристики рлс
- •3.2.1. Зависимость дальности обнаружения целей от параметров зондирующих сигналов
- •3.2.2. Влияние параметров зондирующих сигналов на точность измерения координат целей
- •3.2.2.1. Ошибки измерения дальности
- •3.2.2.2. Ошибки измерения угловых координат
- •3.2.3. Зависимость разрешающей способности рлс от параметров зондирующих сигналов
- •3.2.4. Влияние параметров зондирующих сигналов на защищенность рлс от активных помех
- •3.2.5. Влияние параметров зондирующих сигналов на защищенность рлс от пассивных помех
- •3.3. Однокаскадное радиопередающее устройство рлс
- •3.3.1. Импульсные модуляторы однокаскадных радиопередающих устройств
- •3.3.1.1. Импульсный модулятор с полным разрядом накопителя
- •3.3.1.2. Импульсный модулятор с частичным разрядом накопителя
- •3.3.2. Генераторные приборы однокаскадных радиопередающих устройств
- •3.4. Многокаскадные радиопередающие устройства рлс
- •3.4.1. Многокаскадное радиопередающее устройство с «простым» зондирующим сигналом
- •3.4.2. Многокаскадное радиопередающее устройство с фкм - зондирующим сигналом
- •3.4.3. Многокаскадное радиопередающее устройство с лчм - зондирующим сигналом
- •Тема 4. Радиоприемные устройства рлс ртв
- •4.1. Структурная схема тракта приема и выделения сигналов из помех
- •4.2. Технические характеристики радиоприемных устройств и их влияние на боевые возможности рлс
- •4.3. Способы увеличения динамического диапазона радиоприемных устройств
- •4.4. Радиоприемные устройства для обработки узкополосных эхо-сигналов
- •4.5. Радиоприемные устройства для выделения широкополосных сигналов
- •4.5.1. Прием и преобразование линейно-частотно модулированных сигналов
- •4.5.1. Прием и преобразование фкм сигналов
- •4.6. Устройства накопления эхо-сигналов
- •4.6.1. Назначение и классификация устройств накопления радиолокационных эхо-сигналов
- •4.6.2.Некогерентные накопители эхо-сигналов
- •4.6.3. Когерентные накопители эхо-сигналов
- •4.6.4. Рециркуляторы. Принципы построения
- •4.6.5. Цифровые устройства накопления радиолокационных эхо-сигналов
- •Содержание
- •Тема 1. Радиолокационная система ртв 8
- •Тема 2. Способы обзора пространства и измерения координат целей срл ртв 100
- •Тема 3. Передающие устройства рлс ртв 156
- •Тема 4. Радиоприемные устройства рлс ртв 247
- •Список сокращений
- •Библиографический список
4.6.3. Когерентные накопители эхо-сигналов
Когерентное накопление энергии пачки импульсов на высокой или промежуточной частоте возможно, если фазы импульсов изменяются по регулярному закону, т.е. пачка импульсов когерентна.
Схемная реализация когерентного накопителя на промежуточной частоте представлена на рис.4.32.
Рис.4.32. Структурная схема приемника с когерентным накоплением
Рис.4.33. Графики напряжений на элементах схемы приемника с когерентным накопителем
Здесь в качестве когерентного накопителя используется узкополосный фильтр (УФ), полоса пропускания которого должна быть обратно пропорциональна длительности пачки
,
где - число импульсов в пачке.
Следует заметить, что когерентный накопитель (рис.4.32) должен быть многоканальным по дальности (поскольку на выходе узкополосного фильтра колебания остаются непрерывными в течение времени как минимум), а так же по скорости целей (т.к. полоса пропускания УФ достаточно малая, поэтому каждый УФ настраивается на свою резонансную частоту ).
Достоинством схемы когерентного накопления (рис.4.32) является возможность разрешения целей по скорости.
К недостаткам можно отнести следующее:
1) Практическая реализация узкополосных фильтров достаточно сложна, т.к. колебательная система должна обладать высокой добротностью;
2) Для обеспечения когерентности пачки принимаемых сигналов должны представляться высокие требования к зондирующим сигналам РЛС с точки зрения стабильности несущей частоты и начальной фазы, а также к стабильности частоты местного гетеродина;
3) Схема когерентного накопителя является многоканальной по дальности и скорости.
Другим вариантом исполнения когерентного накопителя на радио (промежуточной) частоте может быть линия задержки с отводами и сумматор (рис.4.34).
Рис.4.34. Структурная схема приемника с когерентным накопителем на линии задержки с отводами
Отклики оптимального (согласованного) фильтра одиночного радиоимпульса (ОФОИ) поступают в когерентный накопитель состоящий из линии задержки с отводами по числу импульсов в пачке и сумматора. Причем первый отвод линии задержки реализуется без задержки. Задержка между отводами линии задержки должна строго соответствовать периоду следования импульсов. В этом заключается сложность практической реализации схемы. Например, при количестве импульсов в пачке и периоде следования время задержки в линии задержки достаточно велико, а точность задержки между отводами должна быть очень высока для обеспечения синфазного суммирования импульсов.
В схеме также высокими остаются требования к когерентности зондирующих импульсов и к стабильности частоты местного гетеродина.
Структура огибающей сигналов в когерентном накопителе аналогична схеме некогерентного накопителя (см.рис.4.30), поэтому накопитель является одноканальным по дальности, но остается многоканальным по скорости.
Требования к точности линии задержки существенно (на два-три порядка) снижаются при накоплении энергии пачки импульсов на видеочастоте. Погрешности линии задержки в этом случае должны быть малыми по сравнению с длительностью видеоимпульса, а не периодом несущего колебания. Для преобразования радиосигнала на видеочастоту используется синхронное детектирование, позволяющее учесть регулярную связь между фазами радиоимпульсов когерентной пачки.
Синхронное детектирование осуществляется в двух квадратурных каналах с помощью фазовых детекторов (ФД) и гетеродина опорного напряжения (рис.4.35). Частота гетеродина выбирается равной ожидаемой промежуточной частоте сигнала.
Рис.4.35. Структурная схема приемника с когерентным накопителем на видеочастоте
Разность фаз принимаемого сигнала и колебания гетеродина опорного напряжения (ГОН) является случайной величиной. Однако вследствие погрешности принимаемого сигнала эта разность фаз одинакова для всех импульсов пачки при условии равенства частот сигнала и ГОН. В таком случае видеоимпульсы пачки на выходе ФД и в отводах линии задержки имеют одинаковую полярность. Поэтому импульсы складываются в сумматоре (см. рис.4.36). Амплитуда центрального импульса выходного сигнала каждого сумматора схемы рис.4.35 возрастает пропорционально числу импульсов в пачке .
Значения разности фаз помехи и колебания ГОН в моменты времени, разнесенные на период повторения , случайны и независимы. Поэтому амплитуды импульсов помехи в отводах ЛЗ в отличие от сигнала могут быть разнополярными (см. рис.4.36, напряжение). При обработке помехи в сумматорах она частично компенсируется. Расчеты, проведенные при исследовании такого рода накопителей, показывают, что дисперсия (мощность случайного сигнала) помехи в сумматоре увеличивается в раз, а амплитуда в раз.
В результате отношение «сигнал/помеха» по напряжению повышается пропорционально в раз. Выходные сигналы сумматоров и возводятся в квадрат и сигнал на выходе накопителя будет равен (в соответствии с требованиями математики)
.
Рис.4.36. Графики напряжений на элементах схемы когерентного накопителя на видеочастоте
Ожидаемое значение доплеровского смещения частоты должно учитываться при выборе частоты ГОН. При движении цели с неизвестной радиальной скоростью доплеровская частота может отличаться от ожидаемой . При этом начальные фазы радиоимпульсов принимаемого сигнала получают от импульса к импульсу дополнительный неучтенный сдвиг фазы . Вследствие этого видеоимпульсы на выходе ФД оказываются промодулированными по амплитуде с разностной частотой . Эта модуляция приводит к уменьшению сигналов и в квадратурных каналах и выходного сигнала . В этом случае, когда период разностной частоты становится равным длительности пачки импульсов наступает взаимная компенсация модулированных импульсов пачки в сумматорах. Сигнал на выходе ФД для этого случая показан на рис.4.36, напряжение . Результат накопления сигналов на выходе накопителя будет близок к нулю.
Таким образом, сигналы, отличающиеся по частоте на величину , разрешаются по скорости. Если диапазон возможных значений доплеровской частоты превышает разрешающую способность, то накопитель должен быть также многоканальным по скорости. В каждом из каналов такого накопителя ГОН настраиваются на различные значения частоты, причем шаг по частоте выбирается из условия.
В РЛС с когерентным накоплением сигналов предъявляются жесткие требования к стабильности частоты местного гетеродина приемника, а так же СВЧ генераторов передатчика. Уход частоты этих генераторов приводит к модуляции амплитуд видеоимпульсов на выходе ФД и соответствующему уменьшению сигнала накопителя. Относительная нестабильность частоты не должна превышать. Поэтому когерентное накопление сигналов применяется, как правило, в РЛС с многокаскадным построением радиопередающего устройства.