25.1.2. Методы непрерывного излучения

Радиолокатор с непрерывным излучением [496] по существу основан на методе, применявшемся Эпплтоном и Барнеттом [6], в котором передатчик модулировался по частоте заданным образом. В изображенной на рис. 25.1, а типичной схеме передатчик излучает волны, частота которых в данном случае изменяется по пилообразной кривой, показанной на рис. сплошной линией. Такие волны поступают в приемник непосредственно от передатчика и отраженные от цели. Частота принятого сигнала, отраженного от цели, изображенная пунктирной линией, смещена по оси времени. Комбинация этих двух частот дает биения с частотой [220, 368]

где тангенс угла наклона пилообразной модулирующей кривой. Эта частота биений покавана на рис. 25.1, в; на практике обратный ход подавляется. Спектр возможных биений состоит из множества единичных частот, разделенных интервалами причем большая часть энергии сосредоточена в двух или трех основных

составляющих [145]. Теоретически разрешающая способность по дальности равна Если наблюдается несколько целей, то на выходе детектора будет присутствовать ряд частот, которые следует различать друг от друга. В приемнике с одним селектором биения изменяются по частоте относительно фиксированной частоты фильтра или же варьируется частота самого фильтра. В обоих случаях общее время наблюдения возрастает. В приемнике с несколькими селекторами используется последовательность фильтров, каждый с полосой пропускания , причем центральные частоты соседних фильтров отличаются друг от друга на одинаковую величину.

Рис. 25. 1. Частотно-модулированный радиолокатор с непрерывным излучением: а — упрощенная блок-схема ЧМ радиолокатора; изменение частоты сигналов; б - частота биений принятых сигналов от цели.

В одном из вариантов [432] использовалось три фильтра, выходы которых подавались на осциллоскоп.

Скорость движущейся цели может быть измерена по эффекту Допплера. Если есть радиальная скорость цели относительно антенны радиолокатора, то при каждом изменении радиальной дальности на величину происходит один цикл изменения фазы. Подобное изменение происходит и с отраженной волной приходящей обратно к приемнику. Положительный или отрицательный знак фазового набега соответствует движению цели к антенне радиолокатора или от нее. Можно показать [220], что такие изменения приводят к образованию частоты Допплера или разности частот излучаемых и принимаемых волн, которая без учета релятивистских эффектов равна [326]

Из допплеровских номограмм [79, 294] видно, что при скорости откуда получается, что при рабочей частоте

9000 Мгц частота Допплера равна 9 кгц. В простом допплеровском радиолокаторе [10] принимаемый сигнал смешивается с ослабленным излучаемым сигналом и после усиления подается к отметчику. Сигнал, отраженный от неподвижной дели, не имеет сдвига частоты, и таким образом можно различать движущуюся цель.

Направление движения можно определить в зависимости от того, будет ли частота принимаемого сигнала ниже или выше частоты передатчика. На рис. 25.2, а показано, что принятый сигнал после усиления подается на входы двух фазовых детекторов, у одного из которых опорный сигнал находится в фазе, а у другого — в квадратуре относительно излучаемого колебания.

Рис. 25. 2. Использование эффекта Допплера в радиолокаторах: а — блок-схема; б - фазовые соотношения принятого и опорного сигналов. (См. [281].)

Относительные фазы биений для точек показаны на рис. 25.2, б. Постоянный ток в точке С на выходе третьего фазового детектора будет пропорционален величине радиальной скорости, а при изменении направления движения его знак меняется на обратный.

Для одновременного измерения дальности и скорости можно использовать эффект Допплера в радиолокаторе с частотной модуляцией. В частности, применялась [220] модификация схемы, изображенной на рис. 25.1, а, в которой частота передатчика изменялась по треугольному закону, и при этом смещение частоты сигнала, отраженного от неподвижной цели, соответствовало дальности до цели. Если цель двигалась, частота принимаемого сигнала возрастала на допплеровскую частоту. В результате в течение двух половин периода модуляции частота биений была равна откуда можно найти В другом методе [281] применялась модуляция по пилообразному закону, а частота биений определялась с помощью коротких селекторных импульсов, следующих с частотой модуляции. Сигналы неподвижных целей оставались неизменными, а сигналы движущихся целей на выходе были промодулированы по амплитуде с допплеровской частотой. Для измерения дальности сигналы излучаются на двух близких частотах, при этом разность

фаз между допплеровскими биениями линейно зависит от дальности. В системах с частотной модуляцией по синусоидальному закону [184, 185] небольшая доля мощности передатчика смешивалась с колебаниями местного гетеродина, затем сигнал с выхода смесителя подавался на фильтр, который пропускал только нижнюю боковую полосу. Эти колебания затем смешивались с отраженным сигналом, создавая на выходе сигнал промежуточной частоты, в котором, как можно показать, содержались составляющие с амплитудами, пропорциональными соответственно дальности и скорости.