3 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РАДІОПЕЛЕНГАТОРА І РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ



В даному розділі необхідно розглянути принцип дії амплітудного радіопеленгатора, що працює по методу максимуму; визначення азимуту на індикаторі кругового огляду (ІКО). Розрахувати реальну роздільну здатність та точність вимірювання.

Вхідні дані:

тип пеленгатора: амплітудний пеленгатор, що працює за методом максимуму визначення азимуту на ІКО;

діаметр екрану ЕПТ (dепт) – 40 см;

швидкість обертання антени (А) – 10 об./хв.;

кількість імпульсів (N) – 15;

період повторення імпульсів (TП) – 0.5 мс;

діаметр променя ЕПТ (dп)– 1.2 мм.



3.1 Вступ



Визначення кутових координат цілей в радіолокації ґрунтується на використанні приймальних антен направленої дії. У принципі спрямованість дії приймальної антени визначається тим, що залежно від напряму приходу радіохвилі змінюється розподіл фаз поля в розкриття антени. Будь-який шлях створення антени направленої дії може бути названий фазовим. І методи вимірювання кутових координат можна підрозділити на амплітудні, частотні, фазові і амплітудно-фазові залежно від того, який параметр вихідного сигналу антени грає основну роль при вимірюванні.

Кутомірний (пеленгаційний) пристрій включає приймальну антену, приймач, в якому проводяться які-небудь перетворення прийнятого сигналу, і вимірник, що дозволяє провести відлік координати. До основних характеристик пеленгаційного пристрою відносяться: пеленгаційна характеристика , що є залежністю математичного очікування вихідної напруги пеленгатора від напряму приходу радіохвиль, і пеленгаційної чутливості , рівна крутизні пеленгаційної характеристики пристрою у напрямі пеленга цілі, тобто при tion.DSMT4 HYPER14HYPER15

(3.1)

Амплітудні методи вимірювання кутових координат характеризуються тим, що визначення координати пов'язане з оцінкою амплітуди на виході приймальної антени.

При пеленгації по методу максимуму плавно змінюється кутове положення антени, і вона протягом деякого часу приймає сигнали цілі; відлік кутової координати цілі проводиться в той момент, коли амплітуда сигналу на виході приймача досягає найбільшого значення.



Рис. 3.1 – Функціональна схема кутомірного пристрою з відліком по максимуму



Функціональна схема відповідного кутомірного пристрою показана на рисунку 3.1. Механізм повороту обертає антену; одночасно приводиться в дію покажчик повороту, за шкалою якого відлічується напрям вісі антени. Коли ціль опиниться в межах діаграми спрямованості антени F(), в приймач почнуть поступати сигнали. Амплітуда сигналів залежить від кутового положення антени по відношенню до цілі. При обертанні антени вихідна напруга приймача Uвих повторює форму діаграми спрямованості антени (рис. 3.2). Це і буде пеленгаційна характеристика кутомірного пристрою

Uвих( )= k F( ), (3.2)

де k - коефіцієнт пропорційності.

Коли вісь антени співпаде з напрямом на ціль, вихідна напруга приймача досягне максимуму. У цей момент покажчик повороту антени покаже пеленг цілі (ц.



Рис. 3.2 – Пеленгаційна характеристика при пеленгації по максимуму



Достоїнства методу максимуму полягають в простоті його реалізації та найбільшому по амплітуді сигналу у момент пеленгу. Основний недолік полягає в низькій точності, оскільки пеленгаційна чутливість поблизу максимуму діаграми спрямованості прагне до нуля.



3.2 Структурна схема і принцип роботи пеленгатора



Структурна схема амплітудного пеленгатора представлена на рисунку 3.3.



Рис. 3.3 – Структурна схема амплітудного пеленгатора



На рисунку 3.3 прийняті наступні позначення:

Пр-к – приймач;

ПО – пристрій обробки сигналу;

Uвих - формувач вихідної напруги;

СГ – синхрогенератор;

ГПН – генератор розгортки;

СТ – сельсин-трансформатор ;

ДО – двигун обертання;

ФММ – формувач масштабних міток по дальності;

ГММ – генератор масштабних міток по азимуту;

ПВВ – підсилювач вертикального відхилення;

ПГВ – підсилювач горизонтального відхилення;

ВП – відео підсилювач;

ЕПТ – електронно-променева трубка.

Приймач приймає сигнал, що залежить від діаграми спрямованості антени, і направляє його до пристрою обробки сигналу (ПО), який в свою чергу визначає максимум вхідного сигналу. Далі формується сигнал, що буде вказувати на наявність цілі у відповідній точці сканування простору на відповідній відстані.

Синхрогенератор (СГ) виробляє синхроімпульси для синхронізації схеми. З приходом синхроімпульсу запускається генератор розгортки (ГПН) навантаженням якого є роторна обмотка сельсин-трансформатора (СТ), що обертається синфазно з двигуном обертання (ДО). Пилкоподібний струм, що протікає в роторній обмотці СГ, наводить такі ж по формі струми у двох статорних обмотках, розміщених під кутом 90 градусів одна відносно другої.

З кожної статорної обмотки струм надходить до свого підсилювача. Кожний підсилювач забезпечує двотактне відхилення променя: ПВВ – в вертикальному напрямку, ПГВ – в горизонтальному напрямку. Коли роторна котушка СГ відхиляється на кут відносно горизонтальної осі, амплітуда пилкоподібного струму в ПГВ пропорційна , а в ПВВ - . Епюри, протікаючих в схемі струмів зображені на рисунку 3.4.



Рис. 3.4 – Епюри, що ілюструють роботу індикатора кругового огляду



Під дією цих струмів радіальна лінія розгортки на екрані (рис. 3.5) обертається синхронно з антеною зі швидкістю і при правильній початковій орієнтировці відхиляючої системи лінія розгортки вказує текучий напрямок максимуму направлення випромінювання антени.



Рис. 3.5 – Екран індикатора кругового огляду



Можливий ще один варіант, коли всі прийняті імпульси в даному напрямку надходять на ІКО. Тоді на екрані з'являється пляма, що має не однакову інтенсивність світіння. В цьому випадку відлік азимуту цілі беруть відповідно до максимуму світіння.

Амплітудна пеленгація в радіолокації зв'язана із застосуванням високонаправлених антен, що забезпечують високу вирішальну здатність по куту і необхідну дальність дії.

На рисунку 3.6 показана огинаюча пачки імпульсів на виході лінійного приймача, одержана при обертанні антени з кутовою швидкістю як функція кута (мається на увазі азимут або кут місця ). Огинаюча записується у вигляді

(3.3)

де - діаграма спрямованості по потужності і характеризує залежність вихідної напруги приймача (для лінійного приймача) від напряму на ціль, що іменується пеленгаційною характеристикою.



Рис. 3.6 – Огинаюча пачки іпульсів на виході лінійного приймача



Аналіз огинаючої дозволяє зафіксувати максимум амплітуди сигналу і визначити відповідний йому напрям на ціль . Якщо ДН антени симетрична, ціль точечна і сигнал не флуктуїрує, то для визначення напряму максимуму досить знайти напрям середини відмітки цілі. Це звичайно і робиться при визначенні азимута на ІКО.

Недоліком методу є його мала інструментальна точність із-за слабкої зміни амплітуди сигналу в околиці максимуму. По методу “вилки”, при якому шляхом повороту антени в одну і іншу сторону від максимуму фіксувалися кути і, відповідні однаковим амплітудам сигналу. Напрям на ціль визначається як.

Здатність РЛС змінювати параметри сигналу при зміні положення антени щодо напряму на ціль називається пеленгаційною чутливістю (мається на увазі зміну амплітуди сигналу). За наявності флуктуації відбитих імпульсів і перешкод в зоні нечутливості, в межах якої зміна кута не дає упевненої зміни напруг сигналу . При цьому виникає випадкова помилка у визначенні положення цілі. Хай – мінімальний кут відхилення від максимуму, при якому фіксується різниця між і . Тоді пеленгаційна чутливість визначиться

(3.4)



Приймемо , і оскільки , то

(3.5)



Розкладання функції дає

(3.6)

Оскільки і ,

(3.7)

отже

(3.8)

де S - задане значення пеленгаційної чутливост