§ 3.4. УГЛОВЫЕ ДИСКРИМИНАТОРЫ

Угловые дискриминаторы (пеленгаторы) используются в системах автоматического сопровождения по направлению для измерения рассогласования между продольной осью антенны РЛС и направлением на движущуюся цель и преобразования этого рассогласования в электрическое напряжение. Различают два вида угловых дискриминаторов: с коническим сканированием диаграммы направленности (с последовательным сравнением сигналов) и моноимпульсные (с мгновенным сравнением сигналов).

В дискриминаторе с коническим сравнением антенной РЛС формируется одна сканирующая (вращающаяся) диаграмма направленности, максимум которой смещен от продольной оси антенны (рис. 3.6, а). Если

направленне на цель совпадает с продольной осью антенны то цель облучается импульсами одной и той же мощности, поэтому амплитуда отраженных от нее импульсов будет постоянной.

Рис. 3.6. К пояснению принципа конического сканирования: а — определение составляющих ошибок; б - выделение сигнала ошибок

Если направление на цель не совпадает с продольной осью антенны, то в моменты времени, разделенные интервалом времени, равном половине периода сканирования, отраженные от цели импульсы будут иметь различные амплитуды, т. е. будет осуществляться модуляция отраженного сигнала по амплитуде с частотой сканирования. При небольших отклонениях направления на цель от продольной оси антенны модуляция будет линейной:

где -амплитуда импульса, отраженного от цели и принятого в момент времени средняя амплитуда импульсов за период сканирования; постоянный коэффициент; иск — частота сканирования; угловое рассогласование. Значение характеризует отклонение направления на цель, знак этого отклонения. Если при (рис. 3.6,б), то можно записать, что

Сигнал подается на два фазовых детектора, опорными напряжениями являются два синусоидальных

напряжения, сдвинутых относительно друг друга на 90°. Опорные напряжения снимаются с генератора, кинематически связанного с устройством вращения диаграммы направленности так, что частота вращения диаграммы направленности и генератора опорных напряжений одна и та же.

На выходе одного из фазовых детекторов возникает напряжение

на выходе другого

где коэффициент передачи углового дискриминатора.

Зависимость напряжения на выходе фазового детектора от сигнала рассогласования называется пеленгационной характеристикой дискриминатора (см. рис. 1.10,б).

Передаточная функция углового дискриминатора с учетом инерционности фазового детектора

В угловом дискриминаторе с коническим сканированием прием отраженных импульсов происходит последовательно через промежутки времени, равные периоду сканирования. За этот промежуток времени сигнал из-за отражающих свойств цели изменяется (флюктуирует), что приводит к снижению точности измерения угла рассогласования.

В моноимпульсных угловых дискриминаторах прием отраженных от цели сигналов осуществляется одновременно четырьмя антеннами, две из которых предназначены для пеленгации цели в одной плоскости, а две другие — в другой. Так как в каждой плоскости используются по два независимых канала, то амплитудные флуктуации отраженного сигнала не влияют на точность измерения угла рассогласования.

В зависимости от способа обработки принятых сигналов моноимпульсные дискриминаторы подразделяются на фазовые, амплитудные и суммарно-разностные. Ограничимся рассмотрением фазового суммарно-разностного дискриминатора. В таком дискриминаторе направление на цель определяется путем сравнения фаз сигналов, применяемых одновременно двумя антеннами. На рис. 3.7

показано, как осуществляется такое сравнение. Непосредственно из этого рисунка следует, что

где расстояния от антенн до цели; расстояние между центрами антенн.

Разность расстояний позволяет найти разность фаз

где А — длина волны.

Согласно (3.8), угловое рассогласование определяется через разность фаз, принятых антеннами сигналов:

Формула (3.9) неоднозначна, однако это не является серьезным недостатком, если расстояние между центрами антенн выбрать не больше диаметра антенны.

На рис. 3.8 показана функциональная схема фазового суммарно-разностного моноимпульсного дискриминатора. Сигналы, принятые антеннами, подаются на волновой мост (ВМ), с одного из выходов которого снимается суммарный сигнал, с другого — разностный. Эти сигналы поступают на преобразователи частоты, состоящие из

Рис. 3.7. К пояснению фазового метода пеленгации

Рис. 3.8. Функциональная схема суммарно-разностного фазового дискриминатора

смесителей и гетеродина Г. На выходах смесителей образуются суммарный и разностный сигналы промежуточной частоты, которые усиливаются усилителями промежуточной частоты УПЧ. Для стабилизации уровней сигналов суммарного и разностного каналов в дискриминатор введено устройство автоматической регулировки усиления АРУ. Разностное напряжение поступает на фазовый детектор ФД, опорным сигналом которого является суммарное напряжение. Для обеспечения нормальной работы ФД в разностный канал включен фазовращатель ФВ. Напряжение на выходе ФД

где коэффициенты усиления разностного и суммарного каналов.

С учетом выражения (3.8) по (3.10) получим

Временные дискриминаторы предназначены для измерения временных рассогласований между отраженными от цели импульсами и зондирующими импульсами и преобразования рассогласования в пропорциональное значение напряжения. Принцип работы временного дискриминатора рассмотрен в § 1.6. Здесь проанализируем связь выходного сигнала дискриминатора с входным сигналом, которым является временное рассогласование (см. рис. 1.18). Временное рассогласование равно разности времени задержки отраженного от цели импульса и времени задержки следящих импульсов

Во временном дискриминаторе вырабатываются два импульса, длительности которых определяются выражениями (1.29). После сглаживания этих импульсов образуется усредненная разность напряжений

где амплитуда импульсов.

Формула (3.12) справедлива при условии, что

Рис. 3.9. Дискриминационная характеристика временного дискриминатора

напряжение уменьшается и пои становится равным нулю. На рис. 3.9 показана дискриминационная характеристика временного дискриминатора.

Система работает в условиях действия помех, поэтому при анализе их влияния на качественные характеристики системы необходимо учитывать нелинейную характеристику дискриминатора (см. гл. 12).