Радиотеленаведение

Принцип радиотеленаведения рассмотрим на примере системы, в которой ракеты наводятся методом накрытия цели. Предположим, что с помощью РЛС с коническим сканированием в пункте управления осуществляется точное угловое сопровождение цели (рис.4.9). В хвостовой части ракеты имеется приемник сигналов РЛС. Если ракета находится на равносигнальной лини луча РЛС, амплитудная модуляция принятого сигнала отсутствует. При отклонении ракеты от равносигнальной линии принятый сигнал оказывается амплитудно-модулированным. Частота модуляции равна частоте сканирования , а глубина модуляции и фаза огибающей зависят от величины и направления смещения ракеты (соответственно β и Ψ). Управляя ракетой так, чтобы устранить модуляцию принятого сигнала, можно осуществить наведение ракеты методом накрытия цели.

Структура амплитудной модуляции сигнала , принятого антенной на ракете, весьма сходна с отраженным сигналом цели на входе приемника сканирующей РЛС. Временную зависимость этой части сигнала можно описать выражением

. (4.12)

В формуле (4.12) - значение амплитуды, которое имело бы место при нахождении ракеты на равносигнальной линии (РСЛ) сканирующего луча; , θ - ширина сканирующего луча; Ω_ск = 2π f _ск; ω₀ = 2π f ₀, где f ₀ - несущая частота; f _ск - частота сканирования в Герцах.

На рисунке 7 показаны соотношения в картинной плоскости, нормальной оси вращения луча РЛС (точка О). Точка А соответствует текущему положению максимума сканирующей диаграммы направленности, точка B - положению ракеты. Отрезок - соответствует смещению ракеты с РСЛ, отрезки и - проекциям смещения ракеты на координатные оси: , . Угол - направление смещения ракеты.

Рис.4.7. Радиотеленаведение ракеты

Команды управления ракетой должны быть пропорциональны компонентам смещения ракеты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и . Для этого напряжение (4.12) подвергается обработке в двух фазовых детекторах с опорными напряжениями и . Однако подобные опорные напряжения (с нулевыми фазовыми сдвигами) на борту ракеты не могут быть сформированы. Поэтому они должны присутствовать в сигнале РЛС и извлекаться из этого сигнала аппаратурой на ракете. Достаточно передать на ракету один из опорных сигналов, например, . Тогда второй можно получить из переданного путем фазового сдвига на 90°. Для передачи опорного сигнала годится любой вид модуляции, кроме амплитудной, использованной в процессе конического сканирования.

Если радиолуч создается непрерывным сигналом, то для передачи можно промодулировать частоту или фазу сигнала. В случае импульсной РЛС опорный сигнал передается путем дополнительной широтно-импульсной (ШИМ) или времяимпульсной (ВИМ) модуляции. При ШИМ длительность импульса зондирующего сигнала

t _и = t _и0 + Δ t cosΩ_ск t, (4.13)

причем для определенности положим, что время отсчитывается от момента, когда максимум диаграммы направленности антенны занимает крайнее верхнее положение.

В состав радиотехнических средств системы теленаведения (системы наведения по лучу) входят РЛС в пункте управления, приемное устройство с СРП и радиовзрыватель на ракете. Структурная схема бортового устройства, применяемого в случае ШИМ зондирующего сигнала, представлена на рис.8. На рис.9 приведены эпюры напряжений в некоторых точках устройства в предположении, что ракета смещена вверх с линии ПУ - цель. Напряжение на выходе детектора модулировано по амплитуде (вследствие смещения ракеты) и длительности (опорным сигналом). Усилительный тракт охвачен петлей автоматической регулировки усиления (АРУ), которая обеспечивает независимость выходных напряжений устройства от дальности ПУ - ракета. Далее устройство разветвляется на два канала: управляющего и опорного напряжения. В первом канале с помощью пикового детектора выделяется огибающая напряжения (4.12), которая подается на фазовые детекторы ФД1 и ФД2. Во втором канале на выходе амплитудного ограничителя выделяется последовательность видеоимпульсов с ШИМ (4.13). Этот сигнал можно представить рядом Фурье

,

где , Т ₀ - период следования импульсов РЛС.

Рис.8. Функциональная схема устройства выработки команд на ракете в системе теленаведения. ФНЧ - фильтр нижних частот

Рис.9. Напряжения в отдельных точках бортового устройства системы теленаведения при Δ2 = 0

Учитывая соотношение , а также быстрое уменьшение коэффициентов а_ij с ростом индекса j, найдем, что в низкочастотной части спектра наибольшую амплитуду имеет составляющая .

Это составляющая выделяется и используется в качестве опорного напряжения. Выходные напряжения фазовых детекторов, пропорциональные угловым отклонениям ракеты от равносигнальной линии в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, умножаются на значение дальности ракеты R _сн. В результате получаются напряжения, пропорциональные и , которые используются для формирования команд управления ракетой. Первая команда должна изменять траекторию ракеты так, что бы → 0. Аналогично при исполнении второй команды сводится к нулю величина . Поэтому система координат ракеты (т.е. система координат, в которой проводится управление ракетой) должна быть определенным образом связана с системой координат x, y (рис.4.10), в которой измеряются компоненты отклонения ракеты и . Этого можно достичь стабилизацией ракеты по крену (т.е. стабилизацией относительно продольной оси) или учетом крена μ для пересчета команд управления в повернутой системе координат

- команда 1;

- команда 2.

Дата добавления: 2014-01-07