книги из ГПНТБ / Инженерные изыскания в строительстве. Инженерно-геологические, геофизические и геодезические исследования [сборник]

При заданном значении Та необходимо подбирать такое значение статической полосы пропускания, чтобы обеспечивалось соотношение

При этом разрешающая способность будет опреде­ ляться той же формулой, что и при последовательном анализе, а значение полосы пропускания приближенным соотношением

6.О П Р Е Д Е Л Ь Н О Й РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ

ном, так и при последовательном анализе накладываются два огра­

Подставив в эту формулу выражение первого ограничения, получим

60

ности ЧМ радиолокатора не зависит ни от частоты передатчика, ни от частоты модуляции. Она определяется только размахом модуля ­ ции Д/. Чем больше размах модуляции, тем лучше разрешающая способность РЛС .

Использовав неравенство, определяющее второе ограничение, можно разрешающую способность по частоте выразить через зна­

во всем исследуемом диапазоне потребное число фильтров опреде­ лится формулой

ДД

Переходя от частотной разрешающей способности к разрешаю ­ щей способности по дальности, получим

Таким образом, при одновременном анализе необходимое ко­ личество фильтров зависит от диапазона возможных значений даль­ ности и требуемой разрешающей способности по дальности. Чем

61

8.О ЧАСТОТЕ АНАЛИЗА

Выведенное выше выражение для определения количества фильтров при одновременном анализе в случае последовательного анализа определяет число разрешаемых составляющих спектра. Если

При одновременном анализе все составляющие дальномерного спектра воздействуют на свои фильтры одновременно, т. е. N=1.

прочих равных условиях скорость обзора увеличивается в УУ раз.

Г л а в а 3

ОСОБЕННОСТИ СХЕМ И КОНСТРУКЦИИ У З Л О В Р А Д И О Л О К А Ц И О Н Н Ы Х СИСТЕМ Н Е П Р Е Р Ы В Н О Г О ИЗЛУЧЕНИЯ

Одной из особенностей систем с непрерывным излуче­ нием является то, что у них пиковое значение излучае­ мой мощности в несколько раз меньше, чем в импульс­ ных РЛС. Это снижает опасность пробоя в антенно-вол- иоводном тракте.

В то же время невозможность разделения прямого и отраженного сигналов с помощью резонансных раз­

непрерывного излучения, вследствие чего приходится применять несколько антенн. Дополнительные трудности могут возникнуть также при конструировании антенн для ЧМ систем, где требуется пропускать широкую по­ лосу частот.

Передатчики систем с непрерывным излучением узкополосны. Медленные уходы частоты здесь должны ком­ пенсироваться. Для этой цели могут применяться систе­ мы автоматической подстройки частоты.

В системах с частотной модуляцией при радиолока­ ции многих целей предъявляются жесткие требования к линейности закона модуляции. Это усложняет конструк­ цию модуляторов. Для низких частот (ниже 200 гц) обычно применяются механические модуляторы, пред­ ставляющие собой мембрану, кулачковый или рычаж­ ный механизм с приводом, который создает периодиче-

63

скую деформацию резонансного объема, определяющего

Если требуется обеспечить размах модуляции отно­ сительно небольшой, то в качестве передатчиков могут использоваться клистроны, магнетроны и митроны, в ко­ торых модуляция осуществляется путем изменения на­ пряжений на соответствующих электродах, перестройкой внешней резонансной полости и т. п. Более широкий раз­ мах модуляции может дать лампа обратной волны.

Во всех указанных случаях полезная частотная мо­ дуляция неизбежно сопровождается амплитудной моду­ ляцией. Для устранения этого явления необходимо под­ бирать особым образом режим и частотную характери­ стику волноводного тракта, а также применять различ­ ные схемы умножения частоты.

Несмотря на некоторые особенности конструкции ан- тенно-волноводных и передающих устройств систем не­ прерывного излучения, здесь в основном применим весь комплекс технических средств импульсной радиолока­ ции. Что касается приемных устройств, то в системах с непрерывным излучением они существенно отличаются от приемных устройств импульсной радиолокации. Это отличие обусловливается самими принципами определе­ ния координат и других параметров цели.

1. ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

Большим недостатком описанных ранее простейших схем радиолокационных станций с непрерывным излу­ чением является их незащищенность от низкочастотных помех. Особенно это относится к допплеровским систе­ мам, где частоты виброшумов, пульсаций питающих на­ пряжений и вторичных допплеровских биений лежат в диапазоне полезных'допплеровских частот и поэтому с помощью простейших схем не могут быть отфильтрова­ ны. К тому же в области звуковых частот резко возрас­ тают шумы кристаллических смесителей, что приводит к снижению чувствительности приемных устройств этих систем.

На рис. 26 приведены спектры полезных и мешаю­ щих сигналов на входе (рис. 26, а) и выходе (рис. 26, б) смесителя для простейшей схемы, в которой гетеродини-

64

рование осуществляется сигналом передатчика. Как Вид­ но из рисунка, спектр полезного сигнала после преобра­ зования накладывается на спектр помехи, что затрудняет его выделение.

f

РИС. 26. Спектры полезных и мешающих

сигналов для простейшей схемы допплеровской системы

Одним из путей выделения сигнала из спектра по­ мех может быть использование схемы с автономным ге­

сигнала. Как видно из рисунка, после преобразования полезный сигнал полностью отфильтрован от помех.

Как считают специалисты, осуществить и эксплуати­ ровать аппаратуру, выполненную по такой схеме, трудно (особенно на борту самолета). Она получается весьма сложной, так как необходимо обеспечить высокую ста­ бильность работы гетеродина и передатчика.

Действительно, если за время распространения ра­ диоволн до цели и обратно частота передатчика изме­ нится на величину 6f, то на выходе смесителя она будет

можно обеспечить, но аппаратура при этом будет весьма сложной.

Более легкий путь решения той же задачи сводится к следующему. Как видно из рис. 27, для уменьшения ошибки измерения скорости по частоте Допплера важно обеспечить не абсолютную стабильность частот передат­ чика и гетеродина, а постоянство малой разности между их частотами. Практически это выполнить гораздо про­ ще, что является основной причиной широкого распро­ странения схем с жесткой «привязкой» частоты гетеро-

66

динирующего сигнала к частоте передатчика. В качестве примера рассмотрим две возможные разновидности та­ ких схем: схему с автоподстройкой гетеродина и схему гетеродинирования боковой составляющей.

На рис. 28 представлена структурная схема допплеровской системы с автоподстройкой гетеродина.

^•АПередатчик

Рис. 28. Структурная схема допплеровскон системы с автопод­ стройкой частоты

Сигналы передатчика частотой / 0 излучаются пере­ дающей антенной. Часть их подается на первый смеси­ тель, на который также подводится напряжение от гете­ родина, выполненного в большинстве случаев на отра­ жательном клистроне. С выхода смесителя сигналы после усиления в усилителе промежуточной частоты (УПЧ1)

поступают на частотный дискриминатор, нулевая точка

ложительное напряжение, которое после усиления в уси­ лителе постоянного тока подается на отражательный электрод клистронного генератора (гетеродина) и часто­ та его подстраивается так, чтобы удовлетворялось ра­ венство fo — /г=/пчо- Если разность частот передатчика и гетеродина станет меньше заданного значения про­ межуточной частоты, то дискриминатор выработает от­ рицательное напряжение и гетеродин перестроится в другую сторону, чтобы удовлетворялось это же равен­ ство. Таким образом, частота гетеродина как бы следит за частотой передатчика. При небольших уходах частоты передатчика гетеродин подстраивается так, чтобы раз­ ность между их частотами сохранялась постоянной, рав­ ной средней частоте характеристики дискриминатора.

На вход второго смесителя поступают отраженные сигналы частотой f0Tp, отличающейся от частоты пере­ датчика на величину допплеровского приращения, и сигналы гетеродина. С выхода этого смесителя снимает­ ся сигнал разностной частоты

который после усиления в УПЧ2 подается на балансный смеситель. На вход балансного смесителя подается так­

снимается напряжение разностной комбинационной ча­

68

которые излучаются передающей антенной. Часть мощ­ ности передатчика попадает на вход балансного моду­ лятора, куда подаются также сигналы гетеродина, на­ строенного на заданную промежуточную частоту.

Измерительное Усилитель

устройство допплерозской частоты

Рис. 29. Структурная схема допплеровской системы с гетеродинированием боковой составляющей

В результате балансной модуляции на выходе баланс­ ного модулятора получаются частично подавленный сиг­ нал несущей частоты f0 и сигналы двух боковых частот fo±fr (рис. 30). Далее сигналы поступают на фильтр боковой частоты, который не пропускает сигналы несу­ щей и верхней (или нижней) боковой частот. Таким образом, на вход смесителя подаются сигналы смещен­ ного гетеродина частотой f0 — fr и отраженные сигналы передатчика частотой fo-Ь/д.

69