3.4.3. Принцип действия когерентно-импульсной рлс.

Рассмотрим структурную схему наиболее простой когерентно-импульсной РЛС, в которой опорное напряжение формируется из колебаний когерентного гетеродина (рис. 3.15, a).

Колебания когерентного гетеродина усиливаются усилителем мощности, который одновременно с помощью модулятора выполняет роль ключевого устройства. При этом из гармонических колебаний когерентного гетеродина «нарезается» периодическая последовательность радиоимпульсов. Кроме того, эти колебания вместе с отраженным сигналом после усилителя радиочастоты (УРЧ) попадают на фазовый детектор. В качестве простейшего фазового детектора можно использовать амплитудный детектор, на который подается сумма опорного сигнала когерентного гетеродина большой амплитуды и слабого полезного сигнала. Происходящий при этом процесс отличается от рассмотренного ранее, лишь тем, что с опорным сигналом смешивается не непрерывный сигнал, а образованная из него когерентная последовательность радиоимпульсов.

Рис. 3.15. Простейшая когерентно-импульсная РЛС

Для неподвижной цели (частота Доплера Fд = 0) в течение действия когерентных отраженных импульсов происходит изменение амплитуд U₀ в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от разности фаз ₀+ ц. Это иллюстрируется рис. 3.16 для двух различных целей. Здесь изменение амплитуды результирующего колебания на входе детектора uр(t) соответствует изменению длины векторов на векторных диаграммах рис. 3.16, а, б.

На рис. 3.16, а, б показаны также видеоимпульсы uд (t), полученные на выходе детектора, и соответствующие отметки цели.

Рис. 3.16. Сигналы на выходе фазового детектора при неподвижных целях

Если цель движется (Fд  0), то разность фаз когерентного напряжения и сигнала  непрерывно изменяется. На векторной диаграмме вектор Uс вращается, а результирующий вектор Uр колеблется (рис. 3.17, а). Амплитуда суммарного напряжения опорного и полезного сигналов Up непрерывно изменяется с частотой Fд (рис. 3.17, б). В результате напряжение ид (t) на выходе детектора принимает вид последовательности видеоимпульсов, амплитуда которых Ud изменяется с доплеровской частотой (рис. 3.17, в).

Рис. 3.17. Сигнал на выходе фазового детектора при движении цели

Заметим, что амплитуды (UР1 и UР2, находящиеся между максимальной и минимальной, должны быть равны длинам соответствующих векторов, т. е. несколько больше полученных путем построения ортогональной проекции на ось uр (t), показанной на рис. 3.17.

Для аналитического представления амплитуд Ud заменим в формуле

время t его значением t = t₀ + kТп.

Тогда

,

где к - целое число и изменяется в зависимости от номера импульса в пачке, а разность фаз двух соседних импульсов

r = 2FdТn.

На рис. 3.18 показаны отметки неподвижной цели Ц1 и движущейся Ц2. Отметка движущейся цели из-за пульсации амплитуды оказывается двусторонней и как бы «заштрихованной». Наличие движения цели можно определить, по крайней мере, по одному изменению полярности отметки цели.

Рис. 3.18. Отметки неподвижной и движущейся целей

Спектр последовательности импульсов, отраженных от движущейся цели. При облучении движущейся цели частоты всех гармонических составляющих последовательности когерентных радиоимпульсов сдвигаются на (fо ± пFn) 2vр/с. На рис. 3.19 сплошные линии соответствуют vр = 0, а штриховые vр < 0. Практически в пределах ширины спектра fс<f₀ можно считать, что доплеровский сдвиг для каждой составляющей, а следовательно, интервал между спектральными линиями не меняются,

Рис. 3.19. Спектр когерентных радиоимпульсов при движении цели

Рис. 3.20. К определению спектра сигнала движущейся цели после ФД

Таким образом, отличить движущуюся цель от неподвижной в когерентно-импульсной РЛС позволяет наличие или отсутствие пульсации амплитуды видеоимпульсов.

Рассмотрим теперь спектр видеоимпульсов на выходе фазового детектора. Если цель неподвижна, то последовательность видеоимпульсов udn (t) на выходе фазового детектора имеет постоянную амплитуду (рис. 3.20, а). Разложение такой последовательности в ряд Фурье дает спектральные линии, частоты которых кратны частоте повторения Fп.

Для движущейся цели в спектре отсутствуют спектральные линии на частотах, кратных частоте повторения. Они оказываются сдвинутыми в обе стороны от этих значений на величину Fd (рис. 3.20, в).

Для реальной пачки спектральные линии расширяются вследствие конечного числа импульсов. Кроме того, практически всегда имеется расширение, вызванное флуктуациями фазы при отражении, флуктуациями скорости цели и т. д.