4. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ
Общим физическим принципом работы всех активных радиодальномеров (дальномерных РИУ) является направленное излучение в сторону объекта радиосигнала и измерение времени задержки
момента приема отраженного от этого объекта сигнала по отношению к моменту его излучения.
Радиодальномер — это только один из четырех основных взаимосвязанных каналов формирования первичной информации (угла места, азимута, дальности и скорости изменения дальности радиолокационной станции (РЛС), представляющей собой сложный радиотехнический измерительный комплекс, состоящей из многих систем (передающей, антенно-фидерной, приемной, оконечных устройств и др.) и большого числа конструктивно законченных блоков и узлов.
Измерение расстояния до объекта путем определения времени задержки отраженного от него сигнала базируется на двух свойствах радиоволн: прямолинейности их распространения в однородной среде и постоянстве скорости распространения в такой среде.
Дальность до объекта R связана с временем задержки отраженного сигнала
формулой
где с — скорость распространения радиоволн, равная скорости света.
Методы дальнометрии классифицируют в зависимости от вида модуляции излученного колебания и параметра принятого колебания, отображающего дальность (время задержки). Различают три основных метода дальномерами: фазовый, частотный и импульсный [25].
При фазовом методе измерение дальности основано на пропорциональной зависимости времени задержки
от фазового сдвига принятого СВЧ колебания. Практически реализуемыми являются двухчастотный и многочастотный фазовые методы, при которых излучаются два или более немодулированных СВЧ колебаний с близкими частотами или одно СВЧ колебание, модулированное по амплитуде одним или несколькими низкочастотными колебаниями. Измерение дальности при двухчастотном методе основано на пропорциональной зависимости времени задержки от сдвига фаз огибающей двух принятых колебаний. При многочастотном методе анализируются фазовые сдвиги огибающих всех пар колебаний с различным разносом частот.
При частотном методе осуществляется периодическая частотная модуляция несущего колебания СВЧ. Измерение дальности при частотном методе основано на пропорциональной зависимости времени задержки от сдвига частоты принятого сигнала по отношению к излученному.
При импульсном методе осуществляется импульсная модуляция несущего СВЧ колебания. Зондирующий сигнал представляет собой периодически повторяющуюся последовательность коротких радиосигналов. При импульсном методе непосредственно измеряется временное запаздывание принятого радиоимпульса по отношению к излученному.
Наибольшее распространение в силу своей простоты и ряда других достоинств получил импульсный метод. Кроме трех основных методов дальнометрии, существуют различные комбинированные методы. Так, в последний годы начал применяться импульсный метод с использованием так называемых широкополосных сигналов, т. е. сигналов, у которых произведение длительности импульса на ширину спектра его значительно больше единицы. К таким сигналам, например, относятся широкие радиоимпульсы с внутриимпульсной частотной модуляцией, фазомонипулированная последовательность радиоимпульсов и др.
Поскольку при фазовом и частотном методе дальнометрии излучаются непрерывные колебания, РИУ, использующие эти методы называют РИУ с непрерывным излучением в отличие от импульсных РИУ, использующих импульсный метод.