Повышение точности угловых координат при использовании фазированных антенных решеток в системах радиолокации
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
антенн с взаимно перпендикулярными базами, расположенными в горизонтальной плоскости. Измерение разности фаз первой и второй пары антенн и позволяет найти и :
, . (2.10)
Если база первой пары совпадает с направлением север-юг, а второй - восток-запад, то угол будет истинным азимутом. Для импульсных сигналов при многоканальной схеме обработки можно определить направление в течение одного импульса, поэтому такие угломеры называют моноимпульсными. В моноимпульсных системах, которые широко применяются в радиолокации, используют как фазовый, так и амплитудный методы пеленгования.
Амплитудные методы пеленгования. При пеленговании с помощью двух разнесенных ненаправленных антенн (рисунок 1.1) могут быть использованы не только фазовые, но и амплитудные соотношения. Комплексные амплитуды сигналов на выходах A1 и A2 можно записать в виде
, , (2.11)
что дает возможность определить направление по максимуму его амплитуды (метод максимума)
. (2.12)
Из выражения (2.12) очевидны следующие недостатки метода максимума: низкая пеленгационная чувствительность, поскольку пеленгование ведется в области максимума косинусоидальной функции, где ее крутизна минимальна; трудность выявления стороны уклонения оси антенной системы от направления на объект; зависимость амплитуды суммарного сигнала не только от угла отклонения , но и от неизвестной амплитуды принимаемых сигналов.
Чувствительность пеленгования резко повышается при использовании разностного сигнала:
. (2.13)
Момент пеленга соответствует минимальной амплитуде сигнала (в данном случае равной нулю), поэтому такой способ пеленгования называется методом минимума.
Метод минимума также обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что а области пеленга напряжение разностного сигнала , что затрудняет его наблюдение и тем более использование для измерения дальности объекта при наличии шумов. Последнее особенно недопустимо применительно к РЛС, работа которых основана на приеме слабых отраженных сигналов. Поэтому метод минимума применяют в радиопеленгаторах с рамочными антеннами, противоположные стороны которых (выполняющие функции антенн А1 и А2) включены встречно, благодаря чему на выходе рамки образуется разностный сигнал. В случае радиопеленгатора принимается сильный сигнал радиомаяка. Это обеспечивает в области пеленга достаточное тношение сигнал/шум.
Отношение разностного сигнала к суммарному задает пеленгационную характеристику вида
. (2.14)
Такая характеристика позволяет исключить влияние меняющейся амплитуды входных сигналов, определить сторону уклонения (тангенс - функция нечетная) и обеспечить высокую точность пеленгования, так как крутизна пеленгационной характеристики в рабочей области ().
В РЛС, работающих в сантиметровом диапазоне волн, можно создать остронаправленные антенны, что при использовании амплитудных методов пеленгования обеспечивает большую точность в сочетании с высокой разрешающей способностью и однозначностью отiета при измерении угловых координат.
Метод максимума применяется преимущественно в обзорных РЛС, диаграмма направленности которых при сканировании проходит направление на объект. Если объект имеет малую протяженность по сравнению с шириной диаграммы (малоразмерная или точечная цель), а отраженный или переизлученный сигнал не флуктуирует, то амплитуда сигнала на входе приемника РЛС изменяется в соответствии с формой ДНА (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1
Анализ огибающей принимаемого сигнала дает возможность зафиксировать максимум амплитуды сигнала и определить соответствующее ему направление на объект. Поэтому метод максимума часто называют методом анализа огибающей.
При работе по отраженному сигналу и применении одной антенны ДН влияет на формирование огибающей при излучении и приеме сигнала. Поэтому в качестве пеленгационной характеристики принимают результирующую диаграмму , равную произведению диаграммы при передаче и приеме сигнала, т.е.
.
Для получения высокой точности пеленгования по максимуму сигнала необходимы очень узкие диаграммы, применение которых не всегда возможно как вследствие трудностей обеспечения необходимого относительного раскрыва антенны, так и из-за возрастания времени обзора заданного сектора пространства.
Значительно более высокую точность при той же ширине ДНА можно получить при использовании метода сравнения амплитуд, который чаще называют равносигнальным методом. При равносигнальным методе производится сравнение амплитуд сигналов, принимаемых в двух положениях ДНА (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2
Если направление на объект совпадает с линией, проходящей через точку пересечения диаграмм (равносигнальное направление), то амплитуды сигналов, соответствующие первой и второй диаграммам, равны и разностный сигнал
равен нулю. При наличии рассогласования между направлением на объект и равносигнальным направлением появляется разностный сигнал, значение и знак которого определяются значением и знаком . Выбирая угол смещения диаграмм у таким, чтобы диаграммы пересекались в области высокой крутизны спада, можно получить высокую точность пеленгования.
Сравнение сигналов может осуществляться последовательно в двух положениях одной и той же диаграммы (одноканальная схема с последовательным сравне?/p>