Большая Советская Энциклопедия (РА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ". Страница 85
Существуют 2 варианта этого метода. В первом (более простом) необходим только один приёмный канал связи с одной антенной. Путём механической или электронной коммутации соответствующих цепей получают два положения диаграммы направленности антенны и вырабатывают сигнал ошибки, который управляет следящей системой. Образование сравниваемых сигналов реализуется последовательно (во времени). Во втором, называемым моноимпульсным методом (см. Моноимпульсная радиолокация), существуют 2 отдельных приёмных канала связи с 2 антеннами и образование 1-го и 2-го сигналов происходит одновременно. Моноимпульсный метод свободен от ошибок, вызываемых флуктуациями сигналов (неизбежными в первом варианте).
В РЛС СМ диапазона волн первый вариант пеленгации реализуется при коническом сканировании, т. е. при вращении радиолуча, отклоненного относительно оси зеркала антенны (равносигнального направления). Синхронно с вращением луча вырабатываются 2 ортогональных напряжения, используемых для коммутации (на выходе тракта сигнала) фазовых детекторов с целью выделения сигнала ошибки. Во втором варианте одновременно существуют 4 радиолуча и 2 сигнала ошибки (от каждой из ортогональных пар лучей).
Кроме метода сравнения, также применяется амплитудный метод анализа огибающей принимаемых сигналов, позволяющий получить примерно такую же точность пеленгации при одновременном обзоре узким лучом сектора, в котором может находиться несколько целей.
Методы разнесённого приёма позволяют достигнуть высокой точности пеленгации путём измерения разности времени прихода сигналов. В зависимости от вида принимаемых сигналов такое измерение может производиться импульсным, корреляционным и фазовым способами.
Большое развитие в Р. получил фазовый способ пеленгации, основанный на измерении разности фаз высокочастотных колебаний, принимаемых антеннами, разнесёнными на определённое расстояние, называемое базой. Его достоинство — высокая точность, достигаемая главным образом необходимым увеличением базы. Метод свободен от погрешностей, вызываемых флуктуациями сигнала, общего (по амплитуде) для каналов фазовой системы. При преобразовании радиочастоты в промежуточную (более низкую) частоту в супергетеродинном радиоприёмнике разность фаз сохраняется неизменной, и её измерение с точностью ~ 1° не представляет технических трудностей. При реализации этого метода важно сохранять идентичность и стабильность фазовых характеристик отдельных приёмных каналов, пропускающих колебания, разность фаз которых измеряется, а также поддерживать постоянство частоты принимаемых волн и базы (или осуществлять специальный контроль за их изменением).
Фазовый метод весьма удобен и для точного измерения угловой скорости излучающего объекта. Применяя увеличенную базу, можно во много раз повысить чувствительность системы к изменению угловых координат, получая измеримые разности фаз колебаний при ничтожных угловых перемещениях объекта. Сложность измерения этими системами угловых координат и их производных обусловлена многоканальностью их структуры, жёсткими требованиями к фазовым характеристикам каналов, необходимостью использовать для автоматизации обработки данных ЦВМ с высокой производительностью.
Развитие фазовых методов измерения угловых координат и их производных в Р. было использовано в радиоастрономии, где получили применение интерферометры со сверхдлинной базой (порядка нескольких тысяч км); с их помощью достигают углового разрешения порядка тысячной доли угловой секунды.
Большое значение в Р. имеет метод селекции движущихся целей — обнаружения отражённых целями сигналов, маскируемых радиоволнами, отражёнными от местных предметов — зданий, холмов, леса (при наблюдении низколетящих самолётов и снарядов или объектов, движущихся по земле), либо от волнующегося моря (при наблюдении перископов подводных лодок), либо от «облака» пассивных дипольных помех (при наблюдении воздушных объектов) и т.д. При этом методе, называемом также когерентно-импульсным, фаза излученных радиоволн запоминается с тем, чтобы при приёме сигнала, отражённого от объекта, по мере движения объекта можно было фиксировать изменение разности фаз между принятым и посланным сигналами; для неподвижного или малоподвижного фона помех изменения разности фаз в соседних периодах повторений импульсов близки к нулю, и при помощи устройств компенсации можно эти сигналы подавить, пропустив на выход РЛС только сигналы от движущихся объектов. Известны 2 способа реализации такого метода: с передатчиком (например, на клистроне, рис. 5), фаза колебаний в котором может управляться, и с передатчиком (например, на магнетроне, рис. 6), фаза колебаний которого от посылки к посылке импульсного сигнала случайна. В последнем случае фаза СВЧ колебаний магнетрона запоминается путём принудительного фазирования когерентного гетеродина приёмника при каждой посылке зондирующего сигнала.
Методы оптимальной обработки сигналов (в т. н. когерентных РЛС) позволили получать высокую угловую разрешающую способность у РЛС, движущихся относительно объектов (в т. ч. даже если размеры антенны сравнительно невелики, т. е. при широком радиолуче). Так, для картографирования местности был разработан метод бокового обзора с синтезированным раскрывом антенны. В РЛС, использующих этот метод, антенна, вытянутая вдоль пути летательного аппарата (ЛА), принимает от каждой элементарной площадки местности сигналы, различающиеся временем запаздывания (в связи с перемещением ЛА) и частотой Доплера. Т. к. при оптимальной обработке сигналы запоминаются и суммируются с соответствующими фазовыми сдвигами, то можно получить эффект синфазного сложения сигналов, подобно тому как это происходило бы при неподвижной синфазной антенне с эквивалентным размером D вдоль линии пути, определяемым перемещением Л А за время когерентного накопления сигнала Т:
D = uT,
где u — скорость перемещения ЛА. Вследствие эффекта Доплера изменение частоты колебаний Df для элементов поверхности, разнесённых на ширину радиолуча q = lld (где l — длина волны, d — диаметр или сторона раскрыва антенны), равно
Следовательно, после оптимальной обработки сигнала длительность сжатого импульса t будет равна
что соответствует предельно достижимой продольной разрешающей способности вдоль линии пути, равной d = tu (или 1/2d, если та же бортовая антенна используется не только для приёма, но и для облучения и обеспечивает т. о. удвоение фазовых сдвигов отражённых колебаний).
Лит.: Теоретические основы радиолокации, под ред. В. Е. Дулевича, М., 1964; Современная радиолокация, пер. с англ., М., 1969; Теоретические основы радиолокации, под ред. Я. Д. Ширмана, М., 1970; Вопросы статистической теории радиолокации, под ред. Г. П. Тартаковского, т. 1—2, М., 1973—74.
А. Ф. Богомолов.
Рис. 3. Схема измерения дальности при непрерывных частотно-модулированных колебаниях (а) и кривые изменения во времени частоты зондирующего (fп) и отражённого (f) колебаний (б): Тм — период модуляции; 2 r/c — временное запаздывание отражённого сигнала ( r — расстояние до цели, c — скорость света); t — время.
Рис. 6. Блок-схема псевдокогерентной радиолокационной станции с фазируемым когерентным гетеродином. Обозначения те же, что и на рис. 5.
Рис. 4. Схема пеленгации по методу сравнения: ОБ — равносигнальное направление; ОА и 0B — 2 положения максимума диаграммы направленности.