2.5.3 Систематическая погрешность измерения дальности.

Систематическая погрешность измерения дальности вследствие задержек импульсов в РЛС. Задержка срабатывания tср. каскадов РЛС, находящихся в ждущем, режиме, может достигать нескольких десятых долей микросекунды.

Кроме того, особое значение имеет запаздывание сигнала в приемнике. Время запаздывания выходного импульса приемника относительно входного, зависящее главным образом от усилителя ПЧ, определяющего результирующую полосу пропускания приемника, равно

t_пр=/f_0.5,

где f_0.7- полоса пропускания УПЧ на уровне 0,707, а коэффициент  = 0,3-3 и зависит от типа усилителя и числа каскадов.

Величина tпр находится в пределах от долей до одной микросекунды. Время запаздывания в антенно-фидерном устройстве tф, в передатчике tп также определяется формулой tпр=/f_0.5, однако в этих трактах полоса f_0.7 гораздо шире, чем в УПЧ, и поэтому запаздывание меньше.

Так как обычно tпр>tср, то шкала масштабных отметок опережает истинную шкалу дальности на величину Dсм, что свидетельствует о наличии систематической по грешности. Для устранения этой погрешности достаточно перед генератором масштабных импульсов ввести регулируемую линию задержки (обычно цепочечную) с временем задержки t3 - 2 Dсм /с. Устранение систематической погрешности Dсм называется калибровкой РЛС или установкой нули дальности (Рис. 2.20).

Калибровка производится с помощью сигнала от характерного местного предмета или искусственной цели (уголкового отражателя), расстояние до которых точно известно. Для этого достаточно, регулируя задержку t5, совместить отметку цели с соответствующей масштабной отметкой. Такая регулировка особенно необходима при смене приемника или в начале эксплуатации РЛС.

Рис. 2.20. Структурная схема простейшей РЛС (а) и временные диаграммы, характеризующие запаздывание сигналов (6)

Иногда установка нуля дальности производится по прямому импульсу передатчика. Однако надо иметь в виду, что амплитуда этого импульса достаточно велика и приемник уже нельзя рассматривать как линейное устройство - сказывается его насыщение. Если представить зависимость запаздывания в приемнике от уровня сигнала, то оно при росте сигнала от нуля, сперва падает (вблизи уровня шума), затем остается постоянным (линейный режим) и после начала насыщения возрастает. После калибровки РЛС (устранения погрешности DCM) остается инструментальная погрешность, связанная с неточностью калибровки. Она носит случайный характер, так как зависит от флуктуации питающего напряжения, температуры и т. д.

2.5.4. Точность измерения угловых координат цели.

Для определения потенциальной точности примем, что зондирующий сигнал - немодулированный, синусоидальный. При этом отраженный сигнал в РЛС кругового обзора имеет характер радиоимпульса с огибающей

,

а измерение угла сводится к определению момента времена, при котором напряжение на выходе приемника достигает максимального значения, т.е. задача измерения угловых координат аналогична задаче измерения дальности.

Потенциальная погрешность измерения азимута

,

где Ес- энергия импульса, ограниченного огибающей пачки.

На реальную точность измерения влияют многие факторы, в частности:

• дискретность отраженного сигнала,

• перемещение антенны и цели за время измерения,

• непрямолинейность распространения радиоволн и искажения фазового фронта,

• неоптимальность съема угловых координат,

• нестабильность элементов РЛС.

При импульсном сигнале из-за случайного расположения импульсов относительно максимума ДН антенны отметка цели может оказаться несимметричной, т. е. ее середина отклоняется относительно напряжения на цель в пределах угла АТп. соответствующего периоду повторения импульсов. Тп, т. е. в интервале ± АTп/2 . Так как закон распределения в этом интервале следует принять равномерным, то средняя квадратическая погрешность дискретности сигнала будет:

.

Например, при частоте вращения антенны А = З6°/с (6 мин^-1) и Fn=200 с^-1 имеем дc ()=0,05°, однако при и  _А= 3600с она уже составляет 0,5°.

За время запаздывания отраженного импульса tз = 2 D/c ДН смещается на угол _А 2D/с.

Результирующая ДН приемопередающей антенны занимает промежуточное Положение между диаграммами при передаче и приеме, так что возникает систематическая погрешность , которая может оказаться заметной при большой частоте вращения и большой дальности.

За время облучения _0.5/A путь, проходимый целью в тангенциальном направлении, равен v _0.5/A соответствует углу (обычно весьма малая величина).

Погрешность из-за непрямолинейности распространения радиоволн и вследствие искажения фазового фронта обычно гораздо меньше других.

Отсчет азимута на экране ИКО производится по угловому положению центра отметки с помощью механического или электронного визира. Если принять допущение о равновероятном законе распределения положения визира вдоль отметки цели, то средняя квадратическая погрешность

,

где р - угловая ширина отметки.

Наконец, следует отметить важность учета таких факторов, как стабильность СДПУ между антенной и ИКО, нестабильность угловых отметок и т. д. Результирующая погрешность вычисляется по формуле, подобной

.