ЧАСТОТНИЙ РАДІОДАЛЕКОМІР



1.1 Принцип дії частотного радіодалекоміра. Загальні положення.

Частотний метод визначення дальності заснований на використанні частотної модуляції випромінюваних безперервних коливань; час запізнювання визначається шляхом вимірювання різниці частот випромінюючих коливань і відбитого сигналу. Генератор високої частоти, керований модулятором, виробляє коливання з частотою, що змінюється по періодичному закону. Частота сигналу, відбитого від нерухомої мети, змінюватиметься по такому ж закону, але тільки із зрушенням по тимчасовій осі на час запізнювання tD.

Для вимірювання різницевих частот використовуються фільтри або лічильники імпульсів. При використанні фільтрів можливі два варіанти: застосовується група фільтрів, налаштованих на фіксовані частоти (паралельний аналіз спектру), або один фільтр із змінною настройкою (послідовний аналіз). Попадання сигналу різницевої частоти в той або інший фільтр (на що вкаже відповідний індикатор, наприклад неонова лампочка) дозволить визначити дальність мети.

Далекоміри дозволяють вимірювати дуже малі дальності і використовувати передавачі з малою потужністю випромінювання. Вони дозволяють одночасно вимірювати дальність і швидкість цілей. Практично ж в далекомірах, що використовуються, одночасне вимірювання дальності і швидкості із-за складності апаратури не застосовується, а наявність ефекту Допплера приводить лише до погіршення точності вимірювання дальності.

Недоліки далекомірів з частотною модуляцією:

- необхідність використання або двох антен, або складного пристрою для розділення випромінюваних коливань, що приймаються;

- погіршення чутливості приймача унаслідок просочування в приймальний тракт через антену випромінювання передавача, схильного до випадкових змін;

- високі вимоги до лінійності зміни частоти.

Пристрої з великим числом аналізуючих фільтрів характеризуються також складністю і громіздкістю аналізатора. Якщо використовувати один перебудований фільтр, за допомогою якого послідовно є видимими різні ділянки дальності, то аналізуючий пристрій спрощується, та зате різко збільшується час огляду заданої області.

Завдання істотно спрощується, якщо свідомо є тільки одна мета, на приклад літаковий висотомір. В цьому випадку закон зміни частоти може бути нелінійним.



2.2 Структурна схема і принцип роботи частотного радіодалекоміра

У такому методі віддалеметрії випромінюється безперервне частотно-модульоване коливання. Час запізнювання визначається щляхом виміру частоти биття між випромінюваним і приймаємим сигналами. Як правило в системі із частотним виміром віддалі передавач генерує коливання, частота яких міняється по періодичному закону – симметричному лінійному (пилкообразному) або гармонійному (синусоїдальному).



Рис 1.1 – Структурна схема простої РЛС з ЧМ



Розглянемо роботу частотного віддалеміра (рис.2.1) при використанні симетричної лінійної модуляції. Будемо вважати, що присутня лише одна нерухома ціль.

Роботу віддалеміра пояснюють графіки на рис. 2.2. Верхній графік характеризує зміну частоти f1 випромінюваних (суцільна лінія) і f2 приймаємих (пунктирна лінія) коливань, які мають період модуляції . Нижній графік відтворює змінювання різницевої частоти биття на виході змішувача системи.



Рис 2.2 – Часові діаграми частот частотного віддалеміра



На інтервалі частота випромінюванного сигналу змінюється за законом



, (1.1)



де f0 – початкова частота, Wf – частота девіації,.

Частота приймаємого сигналу f2 змінюється по закону

, (1.2)

де затримка відбитого сигналу.

Тоді на виході зміщувача утворюється биття різницевої частоти

. (1.3)



Формула (2.3) не враховує провали кривої поблизу точок, де f1=f2.

Фактично частотомір фіксує середню частоту биття за період коливань



. (1.4)



Але при виконанні умови можна вважати, тому



. (1.5)



Як витікає із (2.5), відносна похибка вимірювання віддалі

,

де - відносна похибка виміру частоти биття, ,,- відповідно відносні нестабільності девіації частоти, частоти модуляції та швидкості поширення хвиль.

В розглянутому віддалемірі появляється додаткова методична похибка, що обумовлена специфікою використаного методу. Із-за періодичності модуляції сигналу спектр биття близький до дискретного, причому спектральні лінії розміщені в точках .Частотний аналізатор визначає частоту биття по положенні спектральної лінії із найбільшою амплітудою. При цьому мінімальна зміна частоти биття, яку можна зафіксувати, . Отже, згідно (2.5) мінімальне змінення віддалі , яке можна зафіксувати, рівняється:



. (1.6)

Ця величина і дає методичну похибку частотної віддалеметрії. Вона також визначає найменьшу вимірювану і розрізнювану віддаль. Для зменьшення необхідно збільшувати девіацію частоти , що еквівалентно розширенню спектру зондуючого сигналу.

Основні переваги частотної віддалеметрії: мала пікова потужність зондуючого сигналу, можливість розрізняння об'єктів по віддалі. Недоліки: труднощі при забезпеченні розв'язки каналів передавача і приймача, високі вимоги до лінійності зміни частоти.



Изм.



Лист



№ докум.



Подпись



Дата



Лист



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.