double arrow

Определение скорости.

Физической основой определения скорости цели в радиолокации является эффект Доплера.

Эффект Доплера заключается в том, что при перемещении цели относительно РЛС с радиальной скоростью Vr (скоростью изменения дальности до цели) частота отраженного от цели сигнала отличается от частоты зондирующего сигнала на частоту Доплера FV. Поэтому по изменению частоты принимаемого сигнала можно судить о радиальной скорости цели.

Действительно, пусть передатчик РЛС облучает цель, излучая зондирующий сигнал на частоте f0 (рис.2.2).

f2
f0
РЛС

Рис.2.2. Эффект Доплера.

Если, например, за 1 с. цель приблизилась на расстояние ∆D, то за это время на нее попадает не только число колебаний f0, но и некоторое дополнительное количество колебаний ∆f. Оно равно числу длин волн, которое укладывается на расстоянии ∆D, т.е. ∆f = ∆D/λ.

Т.к. расстояние ∆D, пройденное целью за 1с. равно радиальной скорости цели Vr относительно РЛС, то

∆f = Vr

Частота колебаний f1, попадающих на объект, возрастает на ∆f, т.е.:

f1 = f0 + ∆f

Частота колебаний f2, отраженных от движущейся цели, также повышается на величину ∆f, т.е.:

f2 = f1 + ∆f = f0 + 2∆f

Следовательно, частота сигнала отраженного от движущейся цели f2 отличается от частоты зондирующего сигнала f1 на частоту Доплера FV, т.е.: Fv = f2 – f1 = 2Δf = 2Vr

Отсюда:

Vr = Fvλ/2

Таким образом, определение радиальной скорости цели в радиолокации сводится к измерению доплеровского приращения частоты отраженного от цели сигнала.

Определение дальности, угловых координат и скорости целей производится в радиолокации различными методами.

Выбор метода измерений зависит, прежде всего, от типа зондирующего радиолокационного сигнала, который используется в РЛС.

Зондирующий радиолокационный сигнал может быть

- непрерывным,типа U = U0sin(ω0t + φ0) (рис.2.3,б) или

- импульсным,типа U = U0sin(ω0t + φ0), при 0 ≤ t ≤ τI

U = 0, при 0 > t > τI (рис.2.3,а),

где: U0 амплитуда колебаний;

ω0 – несущая частота колебаний;

φ0 – начальная фаза колебаний.

τI длительность зондирующего импульса.

 
 
τI

       
 
а
 
б
 


Рис.2.3. Зондирующие радиолокационные сигналы:

а – импульсный; б – непрерывный.

Достоинство импульсного зондирующего сигнала – простота разделения прямого и отраженного сигнала по времени.

Возможность такого разделения обеспечивает работу приемника и передатчика РЛС на одну общую приемопередающую остронаправленную антенну, которая обычно представляет собой весьма сложное, громоздкое и дорогостоящее сооружение.

Недостаток импульсного сигнала – для получения больших дальностей действия РЛС требуются высокие импульсные мощности излучения. Поэтому предъявляются повышенные требования к электрической прочности антенно-волноводного тракта РЛС, что не всегда технически достижимо.

Этот недостаток импульсного сигнала преодолевается с помощью внутриимпульсной частотной (фазовой) модуляции или фазокодовой манипуляции зондирующего сигнала и использованием специальных методов обработки отраженного от цели сигнала. В соответствии с этим различаются и методы радиолокационных измерений, которые применяются в РЛС с импульсным излучением.

Наоборот, главным достоинством непрерывного зондирующего сигнала является достижение большой дальности действия РЛС при незначительных мощностях излучения.

Однако существенным недостатком непрерывного зондирующего сигнала, ограничивающим его применение в радиолокации, являются значительные трудности, возникающие при разделении прямого и отраженного сигнала, которые присутствуют на входе приемника одновременно.

Разделение прямого и отраженного сигнала в РЛС с непрерывным излучением достигается путем модуляции непрерывного зондирующего сигнала по какому-либо периодическому закону.

Принципиально для этого может быть использован любой вид модуляции: амплитудная, частотная или фазовая, а также их комбинации. В общем случае напряжение модулированного сигнала можно записать следующим образом:

U(t) = Ua(t)sin[ω0t + φ(t) + φ0],

где: Ua(t) – закон амплитудной модуляции;

φ(t) – закон фазовой модуляции;

dφ(t)/dt – закон частотной модуляции;

ω0 – несущая частота колебаний;

φ0 – начальная фаза колебаний.

Таким образом, методы радиолокационных измерений, которые применяются в РЛС с непрерывным излучением так же, как и для импульсных РЛС, различаются в зависимости от способа модуляции непрерывного зондирующего сигнала.

Контрольные вопросы.

Вопрос 1. Максимальная дальность импульсной РЛС Dmax равна:

а). 30 км;

б). 75 км;

в). 300 км.

Определить:

Максимальное время запаздывания отраженного от цели сигнала tD max и рекомендуемую длительность зондирующего импульса τI РЛС.

Решение:

tD max= 2Dmax

а). tD max = 2·10-4 с. = 200 мкс.

б). tD max = 5·10-4 с. = 500 мкс.

в). tD max = 2·10-3 с. = 2000 мкс.

В радиолокации, как правило, применяют кратковременные сигналы, для которых длительность импульса τI «tD max. Обычно τI = 0,05 – 5 мкс.

Вопрос 2. Максимальная скорость воздушных целей равна:

а). Самолета МИГ – 29: V = 2450 км/ч;

б). Самолета МИГ – 19: V = 1370 км/ч;

в). Вертолета Ка – 27: V = 290 км/ч.

Определить:

Доплеровский сдвиг частоты FV отраженного от этих целей сигнала для РЛС с рабочей длиной волны: λ1 = 10 см;

λ2 = 3 см.

Решение:

FV = 2Vr

а). FV1 = 13611 Гц = 13,6 кГц; FV2 = 45370 Гц = 45,4 кГц.

б). FV1 = 7611 Гц = 7,6 кГц; FV2 = 25370 Гц = 25,4 кГц.

в). FV1 = 1611 Гц = 1,6 кГц; FV2 = 5370 Гц = 5,4 кГц.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: