§ 7.13. ИЗМЕРЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ В СИСТЕМЕ С ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТОЙ ПОВТОРЕНИЯ

Как показано в гл. 4, для повышения помехоустойчивости по отношению к пассивным помехам выгодно увеличивать частоту повторения. При этом преимущества немодулированного излучения (разрешение по скорости) удается сочетать с селекцией цели по дальности. Однако при использовании достаточно высоких частот повторения может появиться неоднозначность по дальности и возникает ряд затруднительных обстоятельств, связанных с необходимостью подавления мощных сигналов от близко расположенных местных предметов и с необходимостью работы приемника и передатчика на одну антенну. В последнем случае, когда работает передатчик, его сигнал поступает на вход приемника, и даже если частота настройки приемника за счет допплеровского сдвига отлична от частоты передатчика, из-за шумов передатчика, занимающих широкий частотный диапазон,

На Входё приёмника в течений этого времени будет мощная помеха, существенно превышающая уровень сигнала Это обстоятельство приводит к необходимости запирания приемника на время излучения, что в свою очередь вызывает появление «слепых» зон по дальности. Число этих зон при высокой частоте повторения может быть велико, а общая протяженность зависит от скважности. В частности, при скважности, равной двум, половина дистанции покрыта «слепыми» зонами.

При движении цели сигнал от нее поочередно проходит «слепые» зоны. Поэтому значительную долю времени он недоступен для наблюдения, и радиолокатор работает с перерывом на время, равное времени прохождения «слепой» зоны. В такие перерывы происходят энергетические потери и существенное ухудшение точности измерения дальности и других координат. Чтобы ликвидировать эти потери, целесообразно производить скачкообразное или плавное изменение частоты повторения, добиваясь сокращения до минимума времени пребывания цели в «слепой» зоне. Наиболее выгодным является непрерывное изменение частоты повторения, которое позволяет в принципе перемещать промежуток между «слепыми» зонами вслед за целью и сводить время пропадания сигнала до нуля. При этом изменением частоты повторения осуществляется сопровождение цели.

В процессе такого сопровождения цели система должна изменять период повторения так, чтобы была минимальной ошибка

где изменяющаяся величина задержки; период повторения; целое число.

Эта система может состоять из дискриминатора и сглаживающих цепей того же вида, что и обычный дальномер. Можно показать, что оптимальная система, обеспечивающая минимум среднего квадрата ошибки остается в данном случае такой же, как и схема оптимального дальномера. Разница заключается в том, что

в данном случае должна регулироваться не величина задержки, а величина Заметим, что технически иногда более удобно регулировать пропорционально управляющему напряжению не период, а частоту повторения

Легко убедиться, что при использовании сигнала ошибки для регулирования и линейных сглаживающих цепей система не обеспечивает требуемого качества сопровождения: при движении цели уравнение системы не имеет решения в виде

где малая невозрастающая ошибка.

На практике доступной для регулирования величиной является не а период повторения

В связи с этим возникает необходимость в регулировке коэффициента усиления разомкнутой цепи пропорционально Такая регулировка особенно необходима, если дальность в процессе сопровождения меняется в несколько раз. Поскольку линейное изменение периода возможно лишь в ограниченных пределах, в этом случае неизбежны скачки периода на номинальное значение после прохождения целью некоторого числа «слепых» зон по дальности. Таким образом, величина изменяется в процессе сопровождения и, чтобы сохранить быстродействие системы сопровождения по дальности примерно постоянным, необходимо изменять коэффициент усиления разомкнутой цепи .

Для осуществления регулировки и правильного, т. е. без потери цели, выбора моментов скачков необходимо измерять дальность до цели. Однозначное измерение дальности может быть выполнено при использовании выходов систем регулировки периода и сопровождения по скорости. Последняя всегда имеется в когерентных одноцелевых радиолокаторах. Пусть тогда из (7.13.1)

Дифференцируя обе части этого равенства, получаем

где скорость сближения; допплеровская частота.

Исключая можно получить

Вычисление дальности по формуле (7.13.3) может производиться с помощью аналоговых либо цифровых устройств. Для уменьшения флюктуаций напряжения, пропорционального могут использоваться дополнительные сглаживающие цепи после дифференцирования напряжения на выходе системы регулировки периода.

Найдем величину флюктуационной ошибки измерения дальности. Будем считать флюктуации функций и малыми по сравнению с их средними значениями. Тогда ошибка однозначного измерения дальности

где флюктуационная ошибка системы сопровождения цели по дальности; флюктуационная ошибка систем сопровождения по скорости.

Случайные величины можно считать некоррелированными: некоррелированы между собой в силу симметрии спектра флюктуационной ошибки относительно нулевой частоты, а некоррелированы с в силу несвязанности кодировок дальности и скорости в принимаемом сигнале.

Вследствие этого дисперсия флюктуационной ошибки равна

где время, оставшееся до встречи с целью.

Ошибка сопровождения по дальности может быть вычислена с помощью результатов предыдущих параграфов, ошибка измерения скорости может быть определена по формулам гл. 9, а величина равна

где частотная характеристика системы сопровождения по дальности; частотная характеристика фильтра, предназначенного для уменьшения флюктуаций эквивалентная спектральная плотность дискриминатора системы сопровождения по дальности.

Величина при сопровождении по скорости может составлять и больше, а при правильном выборе сглаживающих цепей будет совпадать по порядку с Тогда, например, при мин

Это означает, что ошибка, получающаяся за счет неточного измерения скорости и величины может значительно превышать ошибку сопровождения по дальности

Таким образом, в рассматриваемой системе точность однозначного измерения дальности определяется, в основном, не обычным следящим дальномером, осуществляющим сопровождение цели, а вычислительным устройством.