2 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РАДІОПЕЛЕНГАТОРА І РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ



2.1 Загальні відомості



Радіопеленгатори (РП) призначені для визначення напрямку надходження радіохвиль. За методом отримання інформації про напрямок на джерело випромінення РП поділяються на амплітудні і фазові, а за способом вилучення цієї інформації – на одноканальні (послідовного типу) і багатоканальні (моноімпульсні).

В амплітудних одноканальних РП для визначення напрямку на джерело радіохвиль застосовують напрямлені властивості антен. Найчастіше застосовують метод максимуму і рівносигнальний метод. Амплітудні РП вимірюють кут розузгодження (в горизонтальній і вертикальній площинах рівний або ) між напрямком на ціль і опорним напрямком (ОН). Відлік здійснюється за кутом повороту антени в момент збігу з напрямком на ціль максимуму діаграми направленості антени (ДНА) або рівносигнального напрямку.



2.2 Принцип дії амплітудного РП з амплітудним індикатором, що реалізує метод максимуму



В розглянутих РП напрямок на ціль обчислюється за кутом повороту ДНА (рис. 2.1, а) в момент максимуму напруги відображеного сигналу на виході приймача, коли максимум головного пелюстка ДНА збігається з напрямком на джерело випромінення (точка ). Залежність амплітуди вихідної напруги приймача від кута повороту антени називається пеленгаційною характеристикою. При лінійній амплітудній характеристиці приймача пеленгаційна характеристика (рис. 2.1, б) за формою збігається з ДНА .



Рис. 2.1 – Схема амплітудного радіопеленгатора, що реалізує метод максимуму (а), і його пеленгаційна характеристика (б)



Необхідно відзначити, що в залежності від того працює антена тільки на прийом або на прийом і передачу, форма пеленгаційної характеристики змінюється.

Пеленгація методом максимуму здійснюється в режимі огляду простору (на проході), коли промінь антени сканує. Наприклад, можна зафіксувати початок і кінець пачки (або її огинаючої), і потім визначити положення (координату ) її середини (максимуму). В цьому випадку з виходу приймача пачка відеоімпульсів з огинаючою quation.DSMT4 HYPER14HYPER15 (рис. 2.2, а) потрапляє на квантовач (рис. 2.2, б), що складається з порогового пристрою (ПП) і генератора стандартних імпульсів (ГСтІ). Останній виробляє стандартний за формою і амплітудою імпульс кожний раз, коли відеосигнал перевищує поріг . Отримана таким чином прямокутна пачка імпульсів (рис. 2.2, в) подається на схеми заборони безпосередньо і через пристрій затримки на період повторення . При цьому на виході верхньої схеми заборони (рис. 2.2, б) виділяється перший імпульс (початок пачки), а на нижній – останній (кінець пачки). Положення максимуму визначається співвідношенням:

(2.1)

де і – координати початку і кінця пачки, обчислені на рівні ; – кутова швидкість сканування антени.



Рис. 2.2 – Огинаюча пачки імпульсів (а), структурна схема пристрою фіксації початку і кінця пачки (б) і сигнали в її характерних точках (в)



Можна зафіксувати момент збігу максимуму пачки з напрямком на ціль за переходом через нуль похідної її огинаючої. Відлік здійснюється при виконанні рівності . Сигнали з виходу приймача проходять квантовач (Кв), стандартні імпульси з якого потрапляють на пристрій фіксації центра пачки (рис. 2.3, а). Вагові коефіцієнти і EMBED Equation.DSMT4 HYPER14HYPER15 обирають згідно з формою огинаючої пачки і її першою похідною, як показано на рис. 2.3, б. Схема заборони пропускає сигнал виявлення з виходу порогового пристрою (ПП) тільки тоді, коли на забороненому вході відсутній сигнал. Це можливо при симетричному розташуванні імпульсів пачки на відводах ЛЗ, коли на нижньому суматорі забезпечується виконання умови , при цьому на верхньому суматорі .



Рис. 2.3 – Схема пристрою фіксації максимуму огинаючої пачки імпульсів (а) і принцип вибору вагових коефіцієнтів (б)



Відлік відбувається в момент закінчення пачки. При цьому виникає систематична похибка , де EMBED Equation.DSMT4 HYPER14HYPER15 – тривалість пачки. Ця похибка враховується при градуюванні РП.

При фіксації моменту максимуму кутову координату цілі можна рахувати в цифровому коді за сигналами датчиків кута повороту, встановлених на валу антени.

Датчик 1 (рис. 2.4) виробляє імпульс кожний раз, коли максимум ДНА проходить через опорний напрямок (ОН) (наприклад, північний напрямок меридіана). Цей імпульс скидає показники лічильника (Лч) і запускає тригер (Тр). Схема І відкривається, і імпульси з датчика 2, період повторення яких відповідає, наприклад, одному градусу повороту ДНА, потрапляють на лічильник. Тригер повертається в початковий стан імпульсом із схеми рис. 2.3, а. Тому число потрапивши на лічильник імпульсів .



Рис. 2.4 – Структурна схема цифрового вимірювача пеленга, що застосовує метод максимуму



Точність пеленгаторів, що реалізують метод максимуму, визначається шириною головного пелюстка ДНА. Похибка пеленгації тим менша, чим вужча ДНА і чим гостріший її максимум. Якщо в РП кутова координата визначається на проході, тобто без зупинки антени, то при імпульсному сигналі і постійній кутовій швидкості сканування ДНА HYPER15 пеленгація методом максимуму зводиться до фіксації часу запізнення максимуму огинаючої пачки сигналів, тому оцінка пеленгу цілі при дорівнює , де – оцінка часу запізнення максимуму пачки відносно опорного імпульсу . Похибка , де і – потенційні точності вимірювання пеленгу і запізнення огинаючої пачки відповідно. Якщо апроксимувати ДНА виразом , де – ширина головного пелюстка на рівні , то огинаюча пачки має колоколоподібну форму:

(2.2)

Тут – теперішній час, що рахується від моменту перетину максимумом ДНА опорного напрямку; – запізнення максимуму огинаючої відображеного сигналу; – тривалість огинаючої на рівні . Для колоколоподібного імпульсу , звідки .

Вираз для потенційної точності оцінки часу запізнення в розглянутому випадку приймає вигляд

(2.3)

Звідси мінімальне значення похибки пеленгації:

(2.4)

Враховуючи, що ширина головного пелюстка ДНА , де – коефіцієнт використання площі антени, – діаметр (апертура) антени, отримуємо:

(2.5)

При переході до реальної форми ДНА необхідно врахувати зменшення відношення потужності сигналу і завади, ввівши коефіцієнт втрат . Тоді, об’єднуючи з коефіцієнтом обліку втрат через апроксимацію ДНА, отримуємо відносне значення пеленгаційної похибки:

(2.6)

Останнє співвідношення може бути застосоване для наближеної оцінки точності пеленгації і при інших апроксимаціях форми ДНА.



2.3 Розрахунок параметрів амплітудного РП з амплітудним індикатором, що реалізує метод максимуму



Антена приймає зондуючих імпульсів з періодом повторення , отже час опромінення необхідний для визначення координати цілі, можна знайти за формулою:

(2.7)

Якщо відомо, що антена обертається зі швидкістю , можна знайти обертання в град/с:

(2.8)

З іншого боку, необхідний час випромінення можна знайти виходячи з виразу:

(2.9)

Тоді ширину діаграми направленності антени по рівню половинної потужності знайдемо підставивши (2.7) в (2.9):

(2.10)

Період огляду простору антеною становить:

(2.11)

Знайдемо дозволяючу здатність пеленгатора.

Реальну роздільну здатність за дальністю можна представити в на ступному вигляді:

(2.12)

де – потенційна роздільна здатність, що визначається шириною діаграми направленості; – погіршення роздільної здатності в і-му вузлі приладу обробки сигналу.

Зазвичай найбільше погіршення вносить вихідний пристрій, тому

(2.13)

Потенційна роздільна здатність визначається шириною діаграми направленості на рівні половинної потужності:

(2.14)

Роздільна здатність амплітудного індикатора визначається ціною променя (плями) в градусах і залежить від дальності до цілі. Поблизу центру екрана роздільна здатність дуже низька, і збільшується поблизу краю. Нехай масштабні мітки йдуть через , виходячи з цього знайдемо ціну променя (плями). Спочатку знайдемо довжину сектору в метрах:

(2.15)

де – діаметр електронно-променевої трубки (ЕПТ).

Тоді роздільну здатність вихідного пристрою (амплітудний індикатор) знайдемо з виразу:

(2.16)

де – діаметр променя (плями) ЕПТ.

Тоді підставивши (2.15) в (2.16) отримаємо:

(2.17)

Підставивши в (2.13) вирази (2.14) та (2.17) отримаємо реальну роздільну здатність:

(2.18)

Знайдемо точність виміру.

Наявність спотворень на вході та всередині прийомного пристрою призводить до появи випадкових помилок виміру дальності. Точність виміру найбільш часто характеризують средньоквадратичною помилкою.

Випадкові помилки різного походження являються незалежними, тоді реальну точність вимірювання азимуту цілі можна знайти за відомою формулою:

(2.19)

де – потенційна середньоквадратична помилка виміру азимуту, що залежить від ширини ДН антени та відношення сигнал/шум; – середньоквадратична помилка виміру азимуту, що залежить від вихідного пристрою.

Знайдемо потенційну середньоквадратичну помилку, припустивши що відношення сигнал/шум :

(2.20)

ЕПТ (амплітудний індикатор) характеризується максимальною помилкою вимірювання , що ви значається масштабним коефіцієнтом , величиною світлової плями та від станню між мітками на індикаторі, що становлять :

(2.21)

Тоді середньоквадратична помилка вихідного пристрою (амплітудний індикатор) дорівнює:

(2.22)

Підставимо в (2.19) вирази (2.20) та (2.22):

(2.23)

Отже азимут цілі буде виміряний з точністю .



2.4 Висновок



Щоб задовольнити вимогам, викладеним у завданні (діаметр ЕПТ та діаметр променя ЕПТ), амплітудний радіопеленгатор (РП) з амплітудним індикатором, що реалізує метод максимуму повинен приймати зондуючих імпульсів з періодом повторення , час опромінення необхідний для визначення координати цілі , реальна роздільна здатність за дальністю повинна складати , а реальна точність вимірювання азимуту цілі .

















Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



РТ82.000000.002ПЗ