Система автоматического сопровождения целей

Антенная решетка в режиме слежения за целью

Фазированная антенная решетка (АР) состоит из некоторого числа множества элементарных антенн. Фазовые центры этих антенн могут располагаться либо на плоской поверхности, либо на поверхности специальной формы, например, сферической, цилиндрической или эллиптической. Если принятые с заданного направления колебания на выходах каждой из элементарных антенн синфазно просуммируем, то получим результирующую диаграмму направленности, максимум которой будет ориентирован в этом направлении (рис. 3.30). Ширина диаграммы будет приближенно равной величине , где – длина волны, – внешний размер АР.

Рис. 3.30. Диаграммы направленности АР в режиме слежения

за целью

Для формирования такой диаграммы направленности необходимо подобрать в канале каждой из антенн такие задержки сигналов (или повороты фаз), чтобы все полученные сигналы стали синфазными. Так в АР, показанной на рис.3.30, задержка сигналов в нижней антенны в управляемой задержке ЛЗ должна быть равной величине запаздывания сигнала в канале верхней антенны.

В узкополосных системах линии задержки заменяются управляемыми фазовращателями. Синфазное суммирование можно выполнить на высокой частоте и на промежуточной частоте. В частности синфазное суммирование можно обеспечить на промежуточной частоте за счет применения следящих систем ФАП(ч) (рис. 3.31).

В системе, показанной на рис. 3.31, сигнал, отраженный от цели, поступает на антенную решетку.

  Рис. 3.31. Адаптивная антенная решетка

На промежуточной частоте фазы сигналов в каналах каждой из антенн будут одинаковыми за счет слежения каждой из систем ФАП(ч) за фазой сигнала принятого первой антенной. В результате этого в схеме происходит синфазное сложение всех сигналов, что эквивалентно формированию максимума результирующей диаграммы направленности в направлении на движущуюся цель (рис. 3.30).

В современных системах все чаще формируют сигналы пропорциональные комплексным амплитудам принятых колебаний и осуществляют суммирование в компьютерах на сверхнизкой частоте, соответствующей медленным изменениям комплексных амплитуд.

по дальности (АСД)

В этих системах, входящих в состав радиолокационных станций (РЛС), слежение осуществляется за временем задержки как параметром сигнала, отраженного от цели. В них управлению подлежит время слежения как параметр, имеющий аналогичную физическую природу. Система автоматического сопровождения целей по дальности (АСД) представляет собой как бы следящий фильтр, но не в частотной, а во временной области. Рассмотрим принцип ее действия. Радиопередающее устройство РЛС излучает в окружающее пространство серию зондирующих импульсов (рис. 3.32) с периодом повторения Т_П. Отраженные от цели импульсы возвращаются в радиоприемное устройство РЛС через некоторое время = .

Дальность до цели . Измеряя время в соответствии формулой , определяем дальность R_Ц.

Рис. 3.32. Радиолокационные сигналы (зондирующие, отраженные от цели (ОИ) и открывающие приемник (ИОП))

Однако импульсы, отраженные от цели, особенно от цели, находящейся на большом расстоянии, имеют очень малую мощность, часто сравнимую с мощностью помех, что приводит к снижению точности определения времени задержки .

Одним из методов повышения помехоустойчивости РЛС и повышения точности измерения времени является операция стробирования приемника по дальности, т.е. открывания приемника в те моменты времени, когда приходит ответный импульс (ОИ) (рис. 3.32), отраженный от цели. Помехоустойчивость приема существенно повышается, так как “отсекаются” помехи, которые имеют место в то время, когда приемник закрыт. Но как определить эти моменты времени?

Одним из способов выполнения этой задачи является непрерывное слежение за положением отраженного импульса. Задача эта решается системой АСД следующим образом. В схеме РЛС с помощью специального генератора стробирующих импульсов (ГСИ) формируются два импульса, называемые стробами. Иногда их называют селекторными импульсами. Эти импульсы обычно одинаковы по длительности и расположены во времени так, что задний фронт первого строб-импульса совпадает с передним фронтом второго строб-импульса. К этим стробам жестко привязан импульс открывания приемника (ИОП).

Основной задачей системы АСД является совмещение линии стыковки стробов с серединой импульса, отраженного от цели (рис. 3.33). Если линия стыковки стробов не совпадает с серединой отраженного от цели импульса, то в схеме вырабатывается сигнал ошибки, пропорциональный разности площадей левой и правой половин ответного импульса, разделенного линией совмещения стробов. Этот сигнал ошибки по цепи отрицательной обратной связи заставляет двигаться эти стробы так, чтобы линия их стыковки совместилась с центром импульса. Вместе со стробирующими импульсами перемещается жестко связанный с ними импульс открывания приемника.

Рис. 3.33. Временное положение импульсов в АСД

В начале работы РЛС включается режим поиска, при котором стробы быстро перемещаются по всему периоду следования зондирующих импульсов, пока не “зацепятся” за пришедший импульс, и уже после этого начинает работать система автоматического сопровождения цели по дальности.

Функциональная схема системы АСД

На рис. 3.34 изображены функциональные схемы системы АСД.

а

б

Рис. 3.34.Функциональные схемы системы АСД

Принятый сигнал усиливается в УВЧ, смешивается в смесителе СМ с сигналом гетеродина Г, усиливается в УПЧ, детектируется в детекторе Д и усиливается в видеоусилителе ВУ. После этого видеоимпульсы поступают в систему АСД.

Чувствительным (измерительным) элементом АСД является временной дискриминатор ВД. На временной дискриминатор с одной стороны (с видеоусилителя), поступает продетектированный импульс, отраженный от цели (ОИ), а с другой – два строб–импульса с генератора стробирующих импульсов ГСИ. На выходе дискриминатора формируется сигнал (напряжение), пропорциональный времени , т.е. сдвигу между линией стыковки стробов и серединой импульса, отраженного от цели. Этот сигнал обрабатывается в ФНЧ, где он в частности очищается от шумов и затем поступает на устройство регулируемой задержки УРЗ, которое управляет генератором стробов ГСИ и пропорционально напряжению ФНЧ сдвигает стробы до тех пор, пока не станет равным нулю.

Генератор импульсов, открывающих приемник ГИОП, вырабатывает импульс ИОП открывания УПЧ. Этот импульс жестко связан со стробами и перемещается по тому же закону, что и стробы.

Схема на рис. 3.34, б соответствует структуре обобщенной схемы системы управления, показанной на рис. 1.1. Объектом управления здесь является генератор стробирующих импульсов ГСИ, измерительным элементом ИЭ - временной дискриминатор ВД, усилительно-преобразова-тельным устройством – УРЗ.

Рассмотрим основные элементы функциональной схемы.

Дата добавления: 2014-12-26