§ 11.2. МЕТОДЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА

Наиболее часто в РЛС используют последовательный одноканальный обзор, при котором единственная ДНА отклоняется в пределах заданного сектора (зоны) обзора. Такое отклонение (сканирование) ДНА определяет методы обзора пространства. Во многих РЛС измерение координат осуществляется непосредственно в процессе обзора, поэтому выбор способа и параметров обзора связан с основными тактическими и техническими характеристиками системы.

Время обзора заданного сектора, являющееся основным параметром в режиме поиска цели, связано с дальностью действия, точностью и разрешающей способностью системы. Действительно, обеспечение большой дальности действия при ограничении энергии излучаемого сигнала и чувствительности приемного устройства возможно лишь за счет сужения ДНА. Повышение угловой разрешающей способности и точности системы также связано с применением узких диаграмм, а сужение ДНА приводит к увеличению времени , необходимого для обзора заданного объема пространства [см. (11.1)].

Пусть сектор обзора в горизонтальной плоскости в вертикальной ширина ДНА в точках половинной мощности соответственно и . При запишем формулу

(11.1) в виде

Если для надежного обнаружения, а также для определения координат цели в процессе обзора необходимо принять не один, а сигнальных импульсов в пределах ДНА, то скорость отклонения должна быть снижена в раз. В этом случае время обзора увеличится до

При этом предполагают, что ДНА перемещается равномерно и каждый элемент сектора обзора находится в равных условиях.

Рассмотрим методы равномерного обзора пространства, получившие наибольшее распространение: круговой, секторный, винтовой, спиральный и конический. Методы обзора в двух плоскостях иногда называют растровыми.

Круговой и секторный обзор. При круговом обзоре ширина ДНА в вертикальной плоскости полностью перекрывает заданный сектор . При вращении ДНА в горизонтальной плоскости (вокруг вертикальной оси) осуществляется последовательный обзор сектора , т. е. круговой обзор. Если сектор обзора , то обзор называют секторным.

Время (период) при круговом обзоре , а при секторном , где — угловая скорость сканировании луча; — коэффициент, учитывающий потери времени при изменении направления отклонения ДНА (или ее холостой ход).

Таким образом, для характеристики обзора необходимо определить угловую скорость . Если ДНА имеет ширину , а число импульсов, принимаемых за время ее поворота на угол , равно N, то

При выполнении условия однозначного измерения дальности

Таким образом, при круговом обзоре

а при секторном

Полученные формулы показывают, что уменьшение времени обзора заданного сектора возможно за счет увеличения и . Однако эти параметры зависят от разрешающей способности, точности и однозначности измерения, поэтому их выбор должен производиться с учетом всех остальных (часто противоречивых) требований к РЛС.

При использовании одной ДНА в одноканальной системе при круговом или секторном обзоре определяются две координаты: дальность и азимут; при этом станции называют двухкоординатными.

В таких станциях радиолокационные наблюдение (обнаружение и измерение координат цели) осуществляют с помощью индикаторов кругового (секторного) обзора, подключенных непосредственно к выходу приемника РЛС или после устройств цифровой обработки сигнала с последующим отображением координат цели.

При необходимости измерения третьей координаты цели—угла места — применяют рассматриваемые далее методы обзора пространства.

Винтовой обзор. При винтовом обзоре каждая точка ДНА (точка а на рис. 11.1) описывает линию, близкую к винтовой. Движение диаграммы представляет собой комбинацию кругового вращения по азимуту с угловой скоростью , и постепенного подъема по углу места со скоростью . Обратный ход по углу места происходит значительно быстрее.

При винтовом обзоре важно не только согласование скорости вращения , с частотой повторения импульсов и шириной ДНА , но и обеспечение перекрытия диаграмм на смежных витках при отклонении по углу места. Для исключения возможности пропуска целей обеспечивается двойное перекрытие, т. е. при ширине ДНА в вертикальной плоскости за один оборот антенны по азимуту диаграмма смещается на . Так как один оборот ДНА по азимуту совершается за время , то скорость ее отклонения по углу места с учетом двойного перекрытия Пр .

Если по углу места задан сектор обзора , то при винтовом обзоре

Рис. 11.1

Рис. 11.2

Подставив в последнее выражение значение , получим

Например, при и .

При более узкой ДНА время обзора еще больше. Таким образом, при узких диаграммах и достаточно большом секторе обзора информация о цели поступает с большой дискретностью, что приводит к ряду недостатков, в первую очередь к снижению точности определения параметров движения цели.

Спиральный метод обзора. Этот метод обзора, так же как и винтовой, представляет собой комбинацию вращения диаграммы с одновременным изменением угла у между осью вращения и осью диаграммы (рис. 11.2). Различие заключается в значении угла : при винтовом обзоре , при спиральном обзоре .

Пусть - сектор обзора в горизонтальной и вертикальной плоскостях; - угловая скорость вращения вдоль витка спирали; - угловая скорость отклонения от оси вращения.

Считая перекрытие витков спирали двойным, запишем

Угловую скорость вращения находят так же, как и при круговом обзоре, но для диаграммы, спроецированной на плоскость вращения,

Тогда

Для часто применяемых симметричных диаграмм

Конический обзор. Этот вид обзора является частным случаем спирального. Угол при коническом обзоре постоянен и не превышает значения . Следовательно, сектор обзора . Обзор заданного сектора осуществляют за один оборот ДНА, поэтому

Коническое сканирование чаще всего используют в режиме точного автоматического измерения угловых координат цели равноеигнальным методом.

В некоторых типах РЛС применяют методы обзора с более сложными траекториями движения диаграмм , в частности, методы, являющиеся комбинацией рассмотренных, например растровый обзор (рис. 11.3), при котором ДНА отклоняется так же, как луч в кинескопе телевизора при образовании строчной развертки; такой способ обзора носит название строчного (растрового) или зигзагообразного. Время обзора в этом случае

Управление движением ДНА при больших углах сканирования чаще всего осуществляют путем механического качания или вращения всей антенной системы, а сканирование в небольших пределах — путем качания или вращения (например, при коническом обзоре) облучателя или рефлектора антенной системы.

Рис. 11.3

При механических методах сканирования моменты инерции антенных устройств часто ограничивают возможности увеличения скорости обзора, поэтому все большее применение находят электрические методы сканирования и их комбинации с механическими.

Однако при одноканалыюм обзоре время обзора ограничено условием (11.2) независимо от метода обзора и его технической реализации.

Радикального повышения скорости обзора можно достигнуть лишь при использовании многоканальных методов обзора в сочетании с электрическим управлением сканирования ДНА, которое открывает также путь к реализации программируемого и адаптивного обзора.