5. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ

Радиолокационная станция предназначена для обнаружения цели и для последующего слежения за нею. В период обнаружения станция работает в режиме поиска, когда ее антенна периодически по определенному закону обегает определенный участок пространства. В этот период осуществляется программное управление положением антенны по заданному закону.

Не разбирая режима поиска, перейдем к рассмотрению режима слежения за целью. В процессе поиска направленное излучение антенны попадает на поверхность цели, отраженный от цели импульс улавливается радиолокатором и станция переключается с режима поиска на режим автоматического сопровождения цели. В режиме сопровождения следящая система непрерывно изменяет направление оси антенны так, чтобы она была с заданной точностью направлена на цель. При этом определяются угловые координаты цели. В описываемой ниже схеме станции SCR-584 погрешность определения угловых координат не превышает 0,06° [6].

Процесс слежения затрудняется целым рядом обстоятельств. Движение цели, которое является управляющим сигналом для следящей системы, невозможно заранее предвидеть. Цель может двигаться равномерно или совершать различные маневры. Сигнал управления в общем случае представляет собой случайную функцию времени. Слежение осуществляется при наличии флюктуации отраженных сигналов от цели и других помех. Для облегчения отделения полезного сигнала от помех излучающему вибратору станции, помещенному в фокусе параболического отражателя, сообщается периодическое движение с определенной частотой: он непрерывно вращается, вследствие чего ось излучения, отклоненная на

1,25° от оси параболоида, описывает в пространстве круговой конус.

На рис. III.9, а, б показано сечение конуса и луча, а также кривые амплитуды отраженных сигналов. Если цель находится в центре конуса А (на оси параболоида), то при вращении луча она облучается равномерно и амплитуда отраженного сигнала постоянна (кривая 1). При смещении цели от оси параболоида интенсивность облучения начинает периодически изменяться. Так, если цель находится в точке В, то интенсивность облучения будет минимальной, когда луч находится в точке 1, и максимальной, когда он переместится в точку 2. Следовательно, при смещении цели от оси параболоида амплитуда отраженного импульса начинает изменяться примерно по синусоидальному закону с частотой вращения луча, а амплитуда огибающей модулированного сигнала будет при этом примерно пропорциональна угловому отклонению цели от оси параболоида (кривая II). При смещении цели в точку С на угол а от точки В произойдет сдвиг фазы огибающей также на угол а (кривая III),

Положение цели относительно осей х, у, связанных с параболоидом, может быть изображено вектором Модуль этого вектора пропорционален амплитуде огибающей сигнала, а его аргумент а равен фазе огибающей относительно некоторого фиксированного положения. Следящая система корректирует отклонение оси параболоида от оси цели по азимуту (ось х) и углу места (ось у). Для этого сигнала ошибки (вектор огибающей) разлагается на две проекции по этим осям и вырабатываются два напряжения, пропорциональные этим проекциям.

Рис. II 1.9. Образование сигнала ошибки станции SCR-584

Каждое из этих напряжений подается на вход своей следящей системы, и поворот антенны осуществляется двумя двигателями.

Разложение вектора на составляющие выполняется с помощью генератора опорных напряжений. Ротор генератора, имеющий две взаимно перпендикулярные обмотки, вращается синхронно с вибратором и вырабатывает два переменных напряжения той же частоты, что и частота сигнала, но сдвинутых относительно друг друга по фазе на 90°. Эти напряжения преобразуются в последовательности прямоугольных импульсов, каждый из которых подводится ко входу своей следящей системы одновременно с сигналом ошибки. Взаимодействие этих импульсов с сигналом ошибки таково, что на входе следящей системы азимута вырабатывается напряжение, пропорциональное (т. е. отклонению азимута), а на входе

следящей системы угла места — пропорциональное (т. е. отклонению угла места).

Блок-схема управления антенной показана на рис. III. 10. Рассмотрим несколько подробнее схему следящей системы угла места цели.

Управляющим воздействием в этой следящей системе является угол места цели; координатой объекта — угол места антенны. Эта координата преобразована в опорное напряжение генератора по углу места. Сигнал ошибки — напряжение, выработанное на выходе коммутатора угла места.

Рис. III.10. Блок-схема управления антенной станции SCR-584

Упрощенные электрическая и структурная схемы следящей системы показаны на рис. 111.11.

Выпрямленное напряжение от выхода коммутатора угла места поступает в сглаживающий фильтр. Напряжение на выходе этого фильтра — сглаженное напряжение постоянного тока — пропорционально рассогласованию между осью параболического отражателя и направлением на цель по углу места. Это напряжение поступает на двухтактный усилитель, питающий обмотки электро-машинного усилителя ЭМУ. Разность намагничивающих ампер-витков этих двух обмоток, пропорциональная вызывает на щетках ЭМУ напряжение которое подводится к якорю электродвигателя постоянного тока. Когда ось отражателя совпадает с направлением на цель, и равны нулю, электродвигатель неподвижен. При появлении двигатель начинает вращаться со скоростью, пропорциональной иэму и через

редуктор поворачивает антенну по направлению к цели. Схема обладает большой чувствительностью. Без корректирующих устройств она была бы неустойчивой. В схеме в качестве корректирующего устройства использована тахометрическая обратная связь по скорости. Мостовая схема тахометрической обратной связи вырабатывает напряжение пропорциональное угловой скорости вращения электродвигателя. Пройдя через специальный контур, это напряжение преобразуется в напряжение обратной связи.

Рис. III.11. Электрическая и структурная схемы следящей системы

Делитель напряжения на выходе контура позволяет получить требуемый коэффициент обратной связи.

Напряжение обратной связи подводится к сеткам двухтактного усилителя, питающего ЭМУ, и включено навстречу напряжению ошибки Как будет показано в последующих главах, при надлежащем выборе параметров корректирующей цепи можно не только добиться устойчивости системы, но и придать процессу регулирования требуемые показатели качества и точности.