Реферат: Амплітудні кутові пеленгатори і дискримінатори

Звідси ,

або для хвилі довжиною 0,275 м і з урахуванням переходу від радіанної міри до градусної де розкрив антени l вимірюється у метрах. Для часто використовуваних у сучасних амплітудних пеленгаторах антенних ґраток із поземними розмірами 5 і 8 м, що забезпечує необхідну ширину сумарної ДН порядку 2,0…2,3° на рівні –3 дБ, одержуємо відповідні граничні значення робочих секторів ±1,57 і ±0,981°, а це цілком достатньо для нормальної роботи пеленгаторів.

, (4)

Сучасний розвиток антенної техніки не викликає принципових труднощів у виготовленні сумарно-різницевих амплітудних пеленгаторів, що задовольняють усі вимоги використання їх у моноімпульсних вторинних оглядових радіолокаторах. Певні проблеми виникають лише у розробці кутових дискримінаторів, оскільки отримана в амплітудних пеленгаторах висока точність визначення кутового положення цілі може бути збережена лише за високої стабільності параметрів цих дискримінаторів.

Амплітудний кутовий дискримінатор

Амплітудний кутовий дискримінатор визначає коригувальний кутовий зсув положення цілі Dj_ц відносно кутового положення максимуму сумарної ДН антени пеленгатора. Значення Dj_ц визначається за співвідношенням амплітуд сигналів U _D і U _å , пpийнятих різницевим і сумарним каналами амплітудного пеленгатора. Для того, щоб результат визначення не залежав від абсолютних значень U _D і U _å , використовується не різниця, а відношення амплітуд цих сигналів

.

Якщо параметри антени відомі, тобто відомі форми різницевої і сумарної ДН антени, то відомі сама функція та похідна цієї функції. Ці функції записуються до пам’яті обчислювального пристрою, і на амплітудний кутовий дискримінатор покладається лише задача оперативного визначення співвідношень прийнятих від кожної цілі сигналів U _D і U _å і знака цих співвідношень. Спрощена функціональна схема такого дискримінатора наведена на рис. 4.

На вхід дискримінатора надходять сигнали із сумарного і рiзницевого каналів амплітудного пеленгатора. У змішувачах високочастотні сигнали U _D і U _å перетворюються в проміжну частоту, підсилюються в логарифмічних підсилювачах, детектуються амплітудними детекторами і далі надходять до схеми порівняння, яка обраховує логарифми вхідних сигналів. Вихідний сигнал у цьому випадку дорівнюватиме

,

де К ₁ і К ₂ – коефіцієнти передачі відповідних каналів амплітудного дискримінатора.

Якщо коефіцієнти К ₁ і К ₂ однакові, то

. (5)

Вихідна напруга U _ВИХ утворює пеленгаційну характеристику, що є функцією кута Dj_Ц між напрямком на ціль і віссю симетрії сумарної пелюстки ДН антени, оскільки

.

На рис. 5 наведені графіки таких пеленгаційних характеристик для ідеалізованих випадків, коли ДН антени пеленгатора описуються виразами (1), (2), довжина хвилі λ=0,275 м і поземні розміри фазованих антенних ґраток дорівнюють відповідно 10; 8 і 5 м. Найбільша крутизна характеристики відповідає малим значенням Δ φ_Ц , із чого випливає, що похибки вимірювання амплітуд сигналів мінімально впливають на точність визначення кутового положення цілі в тих випадках, коли ціль знаходиться поблизу центру ДН сумарного променя антени.

За великих відхилень положення цілі від напрямку осі антени крутизна пеленгаційної характеристики знову збільшується, але це, зазвичай, відбувається вже за межами робочого сектора пеленгатора, коли значення сигналу, прийнятого сумарною ДН, значно змeншується і погіршується відношення сигнал/шум.

Пеленгаційна характеристика є парною функцією кутового відхилення Δ φ_Ц. Тому для визначення знака відхилення Δ φ_Ц у схемі амплітудного кутового дискримінатора передбачений ФД, до якого надходять сигнали проміжної частоти сумарного і різницевого каналів.

До ФД амплітудного дискримінатора не висуваються жорсткі вимоги до точності визначення різниці фаз цих сигналів. Від нього потрібно лише визначення знака цієї різниці, тобто +90 або -90^° , оскільки у точці, що відповідає максимуму ДН сумарного променя антени, відбувається зміна фази сигналу різницевого каналу на 180^° (див. рис. 2). На виході ФД відповідно утвориться позитивна або негативна напруга «Знак», що разом із вихідною напругою дискримінатора (U _вИх ) подаються до обчислювального пристрою.

Похибка визначення кутової поправки в амплітудному дискримінаторі залежить від ідентичності обох каналів дискримінатора і точності логарифмування сигналів у них. Необхідна короткочасна і довгострокова ідентичність коефіцієнтів підсилення досягається за рахунок використання диференціальних систем автоматичного регулювання підсилення, які працюють за власними шумами приймачів або за пілот-сигналами. Часто за пілот-сигнал використовують сигнали контрольних відповідачів (позиційних моніторів), розташованих на відстані 2…4 км від запитувача у точці зі заздалегідь відомими координатами. За сигналами відповідей контрольного відповідача провадиться корекція параметрів кутового дискримінатора і контроль роботоздатності всієї апаратури моноімпульсного ВРЛ.

Логарифмування сигналів в амплітудних дискримінаторах може проводитися як на проміжній, так і на відеочастоті. Найбільш висока точність логарифмування досягається в багатокаскадних підсилювачах проміжної частоти з використанням методу послідовного детектування.

Точність утворення логарифмічного закону амплітудної характеристики таких підсилювачів досягає 0,5 дБ у динамічному діапазоні порядку 80 дБ. За межами цього діапазону похибки логарифмування різко зростають. Якщо похибки логарифмування носять стабільний характер, то вони можуть бути компенсовані в обчислювальному пристрої, який перетворить вихідні сигнали дискримінатора в значення кутової поправки Dj_ц °. Досягається це уведенням відповідних змін у калібровані характеристики пристроїв пам’яті під час їхнього програмування.

Основною позитивною рисою амплітудних кутових дискримінантів є простота їхньої технічної реалізації. Недоліком є необхідність виконання вимог суворої ідентичності сумарного і різницевого каналів щодо коефіцієнтів підсилення і точності логарифмування. Ці недоліки не є принциповими, вони усуваються уведенням спеціальних засобів стабілізації підсилення каналів за каліброваними пілот-сигналами.

На цей час амплітудні кутові дискримінанти використовуються в моноімпульсних вторинних оглядових радіолокаторах SIR-M фірми Alenia, SIR-S фірми Alenia Marconi System і радіолокаторах типу Condor (Condor, Condor 2, Condor S) фірми Cossor Electronics Limitеd компанії Raytheon.