Контрольная работа: Одночастотные радиолокационные станции

Структурная схема когерентно-импульсной РЛС пока­зана на рис. 1. На выходе детектора (Д) образуются биения отраженного и опорного сигналов когерентного ге­теродина (КГ). Однако сигнал U ₂ имеет импульс­ный характер, поэтому даже при непрерывном опорном сиг­нале когерентного гетеродина биения возникают лишь во время существования отраженного сигнала.

Рис. 1. Структурная схема когерентно-импульсной РЛС

Рассматривая только выходное напряжение детектора, кото­рое после фильтрации является чисто импульсным, можно получить следующие зависимости [1] для сигналов движущейся и неподвижной целей:

(1.1)

(1.2)

где

сигнал не­подвижной цели; U _{m дц} - амплитуда сигнала движущейся цели; М = U _{m дц} / U _{m 2 нц} - коэффициент модуляции сиг­нала биений.

Формулы (1.1) и (1.2) дают последовательности мо­дулированных по амплитуде видеоимпульсов, спектральный состав которых показан на рис. 2.

Рис. 2. Спектральный состав видеоимпульсов на выходе детектора

Сравнивая импульсы движущихся и неподвижных це­лей, можно сделать заключение, что основным отличием временных функций, соответствующих этим последователь­ностям, будет наличие переменной составляющей в сигнале движущейся цели. Переходя к спектральным представлениям, можно утверждать, что спектр немодули­рованных видеоимпульсов, соответствующих функции вре­мени f ₁ (t ), будет состоять лишь из гармоник частоты повто­рения (рис. 2, а ). Спектр знакопеременной последовательности модулированных видеоимпульсов, соответствую­щих функции времени f ₂ (t ), будет состоять из гармоник nF _п ± F _м (рис. 2 б ). Наконец, спектр последовательно­сти видеоимпульсов, соответствующих функции времени f _S (t )=f ₁ (t )+f ₂ (t ), будет состоять из гармоник nF _п и nF _п ± F _м (рис. 2 в ).

Следовательно, для селекции движущихся целей необ­ходимо компенсировать на выходе элемента сравнения им­пульсные последовательности с постоянной амплитудой или подавлять в спектре сигнала после элемента сравнения все гармоники частоты повторения nF _п .

Однако при построе­нии устройств селекции движущихся целей в когерентно-импульсных РЛС следует учитывать наличие так называе­мого стробоскопического эффекта.

Запишем выражение (1.2) с учетом фильтрации по­стоянной составляющей:

Очевидно, что это выражение будет однозначной функцией п только в пределах однозначности функции косинуса его аргумента. Поэтому можно считать, что для однозначной связи U _{m б} и n необходимо, чтобы

Это соотношение должно выполняться для любого п . По­этому, полагая п = 2, получаем пределы однозначного со­ответствия частоты биений импульсной последовательности частоте Доплера

При увеличении f _д > F _п /2 за счет периодичности косинуса получаем периодическое повторение указанного соответст­вия.

На рис. 3 показана зависимость частоты биений от частоты Доплера. Видно, что в случае, когда частота Доплера кратна частоте повторения, последовательность им­пульсов оказывается немодулированной, так как f _б =0.

Рис. 3. Зависимость частоты биений от частоты Доплера

С учетом этого и выражение для значения частоты Доплера получаем

Таким образом, модуляция импульсов движущейся це­ли отсутствует, а следовательно, сигналы движущейся и не­подвижной целей при радиальных скоростях, удовлетворяю­щих условию (1.3), не различаются. Эти скорости называют­ся «слепыми». Цель, двигающаяся с одной из «слепых» ско­ростей, за период повторения приближается или удаляется от радиолокатора на расстояние, кратное целому числу по­ловины длины волны несущего колебания радиолокатора. При этом разность фаз прямого и отраженного сигналов за период повторения будет изменяться на величину, кратную 2p.

Способ построения когерентно-импульсных систем се­лекции выбирается в зависимости от соотношения парамет­ров импульсной модуляции. Обычно различают когерентно-импульсные РЛС, работающие в режимах малой и высокой скважности. Естественно, граница разделения весьма услов­на и соответствует значению скважности Q = 10. При Q < 10 имеем режим малой скважности, а при Q > 10 - большой скважности [1].

Основным преиму­ществом когерентно-импульсной РЛС, рабо­тающей в режиме высокой скважности, является высокая разрешающая способ­ность по дальности.

Различают истинно когерентные и псевдокогерентные РЛС, которые часто называют также когерентными РЛС селекции движущихся целей. Различие этих систем заключа­ется в способе построения передающего

Рис. 4. Структурная схемы истинно когерентной РЛС высокой скважности

устройства и способе получения опорного когерентного напряжения, что при­водит к различному интервалу когерентности сигналов РЛС.

На рис. 4 приведен пример схемы истинно когерент­ной РЛС высокой скважности. Передатчик построен по мно­гокаскадному принципу. Стабильные колебания задающего генератора промежуточной частоты (ГПЧ) умножаются по частоте и усиливаются в усилителе мощности (УМ). Одновре­менно в этом же каскаде происходит импульсная модуля­ция сигнала с высокой скважностью и частотой повторе­ния, зависящей от модулятора (М). С помощью второго умножителя частоты (УМЧ), на кото­рый подаются колебания задающего генератора промежуточ­ной частоты, формируется гетеродинный сигнал, использу­емый для преобразования частоты принимаемых сигналов в смесителе приемника. Усиленные в УПЧ сигналы сравнива­ются с опорным колебанием генератора промежуточной частоты на фазовом детекторе (ФД).