Меха­низм образования «слепых» дальностей и способы их устранения.

Чувствительность фазового детектора к сигналам от движущихся целей определяется модулем производной

(7.4)

Ψ - фазовый угол между век­торами – сигнал когерентного гетеродина и - рабочего сигнала.

При однотактной схеме фазо­вого детектора (рис.7.1,а), когда U_m.кг >> U_m0 напряжение сиг­нала от движущейся цели определяется формулой (см. вывод ранее)

U_{eыx Фд}.= K_ДU_{т кг} + K_ДU_mo cos ψ(t).

То­гда для этого случая

Рис.7.3 Схема однотактного фазового детектора

Зависимость чувствительности однотактного фа­зового детектора от фазового сдвига сравниваемых в нем на­пряжений при U_mкг>>U_m0 показана на рис.7.4.

Рис.7.4. Зависимость чувствительности однотактного фазо­вого детектора

от фазового сдвига сравни­ваемых в нем напряжений U_mкг>>U_m0

При разностях фаз, кратных π (что соответствует нахож­дению сигнала в фазе или противофазе с когерентным на­пряжением), чувствительность фазового детектора равна нулю, т. е. изменение фазы не приводит к изменению амплитуды на выходе элемента сравнения.

Из-за этого сигналы от движу­щихся целей, имеющие при сравнении сдвиг по фазе относи­тельно опорного напряжения, кратный 180°, не дадут на вы­ходе фазового детектора изменяющейся амплитуды, т. е. дви­жущаяся цель будет иметь такой же сигнал, как и неподвиж­ная.

Селекция в этом случае невозможна. Такие фазы получи­ли название «слепых»:

, (7.5)

где k = 0, 1,2, 3 ...

Наличие «слепых» фаз приводит к появлению «слепых» дальностей, которые рассчитываются из условия

откуда «слепая» дальность будет

(7.6)

Для улучшения селекции число «слепых» фаз следует уменьшать.

Одна из мер борьбы со «слепыми» дальностями (фазами) – обеспечение равенства на входе детектора амплитуды когерентного напряжения с амплитудой полезного сигнала (U_mкг=U_m0).

В этом случае (см.7.2) чувствительность фазо­вого детектора Ф₁ равна

(7.7)

Эта функция имеет «слепые» фазы (рис.7.5), идущие в два раза ре­же,

т.к. Ф₁ = 0 при , где k = 0, 1, 2, 3, ...

Рис.7.5. Зависимость чувствительности фазового детектора от ψ(t) при

равенстве амплитуд сигнала и когерентного напряжения

Другая мера борьбы со «слепыми» дальностями (фазами) - при­менение балансного фазового детектора (рис.7.2). Каждое плечо балансного детектора представляет собой однотактный фазовый детектор. Когерентное напряжение подается в плечи детектора синфазно, а сигналы поступают в противофазе. Если на входе балансного фазового детектора полезных сигналов нет, а в обоих плечах действует только когерентное напряжение, тогда на выходе детектора напряжение будет равно нулю. При положительных полуволнах когерентного напряжения диоды Д₁ и Д₂ становятся проводящими и конденсаторы C₁ и С₂ заряжаются до одинакового потенциала.

Но так как конденсаторы С₁ и С₂ в заряженном состоянии оказываются включенными встречно, то выходное напряжение балансного фазового детектора равно нулю. При отрицательных полуволнах ко­герентного напряжения начинается медленный разряд конденсаторов С₁ и С₂ (каждого через свое сопротив­ление нагрузки R₁ или R₂ ). Так как постоянная времени разрядной цепи каждого конденсатора во много раз больше периода напряжения проме­жуточной частоты, то конденсаторы C₁ и С₂ практически не разряжаются за время, когда диоды Д₁ и Д₂ за­перты.

При наличии полезных сигналов, баланс напряжений в фазовом детекторе нарушается, так как сигналы в плечи подаются в противофазе.

Если в одном плече балансного де­тектора действует результирующее напряжение то результирующее напряжение в другом плече будет

Конденсаторы С₁ и С₂ заряжаются до напряжений разной величины и, в зависимости от соотношений этих напряжений с выхода балансного фазового детектора снимаются сигналы положительной или отрицательной полярности.

Если чувствительность одной половины балансного фазового детектора (рис.7.2) определяется выражением (7.7), то чувствительность другой его половины равна

(7.8)

Рис.7.6. Зависимость чувствительности балансного фазового детек­тора от ψ(t):

а - для одной половины детектора; б - для другой половины детектора;

в - для детектора в целом

В целом, чувствительность балансного фазового детектора равна

Эта зависимость, изображенная на рис.7.6,в показывает, что балансный фазовый детектор является наилучшим с точки зрения слепых фаз, поскольку чувствительность ухудшается лишь на 30% в точках кратных π. Для обеспечения условия U_mкг=U_mo в тракт отраженного сигнала следует ввести ограничитель с уровнем ограничения U_0гр=U_m.кг.

Кратко поясним это.

Сравнение фаз когерентного напряжения и отраженного сигнала в большинстве случаев производится на промежу­точной частоте. Усиление УПЧ приемника когерентно-импульсной РЛС обычно берется несколько большим, и перед фазовым детектором ставится амплитудный ограничитель с уровнем ограничения, равным амплитуде когерентного напряжения.