Частотный метод измерения дальности

При использовании частотного метода измерения дальности обычно применяется пилообразная или синусоидальная модуляция непрерывного зондирующего сигнала.

f1

Структурная схема РЛС с частотным методом измерения дальности показана на рис.6.7.

f2

Рис.6.7. Структурная схема РЛС

с частотным методом измерения дальности.

Допустим, что частота зондирующего сигнала изменяется по пилообразному закону от f_min до f_max (рис.6.8,а), т.е. девиация частоты:

W = f_max – f_min.

Отраженные сигналы повторяют закон изменения частоты излучаемых колебаний со сдвигом на время запаздывания t_D = 2D/c. Чем дальше находится цель, тем больше меняется частота передатчика за время распространения радиоволн до цели и обратно. Следовательно, разность частот между частотой зондирующего сигнала f₁ и частотой колебаний, отраженных от цели f₂ пропорциональна дальности до цели.

Таким образом, измерение дальности частотным методом сводится к измерению разностной частоты f₁ – f₂, т.е. частоты биений F_B (рис.6.8,б).

F_B = f₁ – f₂

f1 – f2

FB

tD

f2

f1

Рис.6.8. Измерение дальности неподвижной цели частотным методом:

а – график изменения частоты зондирующего и отраженного сигналов.

б – график разностной частоты (частоты биений).

Процесс образования колебаний с частотой биений F_B поясняет рис.6.9. При построении вектор U₁ принимается неподвижным, а вектор U₂ – вращающимся относительно конца вектора U₁ с разностной частотой ω₁ – ω₂.

	U2

U1

Рис.6.9. Процесс образования колебаний с частотой биений:

U₁ – амплитуда колебания с частотой ω₁;

U₂ – амплитуда колебания с частотой ω₂.

Частота биений выделяется в смесителе приемника РЛС и измеряется частотомером или анализатором частоты, проградуированным в единицах измерения дальности. Индикация сигналов цели осуществляется индикатором дальности.

Провалы, которые наблюдаются в графике частоты биений при равенстве частот излучаемых и принимаемых колебаний, не фиксируются частотомером, т.к. частотомер измеряет среднюю частоту биений за период модуляции T_M (при условии, что t_D «T_M).

Для случая линейной частотной модуляции по пилообразному закону за период модуляции Т_М изменение частоты зондирующего сигнала равно 2W. Тогда скорость изменения частоты:

Δf/Δt =

За время запаздывания отраженного сигнала t_D частота передатчика изменяется на величину:

f₁ – f₂ = t_D

Отсюда частота биений:

F_B = =

Следовательно, дальность до цели:

D =