3.6.2. Ввод частоты компенсации.

Изменение частоты когерентного гетеродина можно осуществить методой преобразования частоты. При этом в смесителе смешиваются колебания перестраиваемого генератора частоты компенсации собственного движения Fd с собственной частотой когерентного гетеродина, после чего фильтром выделяется верхняя или нижняя составляющая (fкг + Fд соб или fкг – Fд соб)- Так как частота fкг составляет несколько десятков мегагерц, а Fд соб лежит в звуковом

Рис. 3.29. Компенсация скорости движения цели (ГДЧ - генератор колебаний доплеровской частоты)

диапазоне, фильтрация затруднена. Поэтому целесообразно осуществить многоступенчатое преобразование (см. рис. 3.29, где показано двухступенчатое преобразование c помощью генератора на частоте fг).

3.7. Фазовый метод измерения дальности

3.7.1. Одночастотный фазовый метод.

Если в передающую антенну РЛС поступают непрерывные колебания U₀ соs 2лf₀t, являющиеся, кроме того, опорным (когерентным) сигналом, то отраженные колебания U₀соs2лf₀ (t- t3) (полагаем, что фазовый сдвиг при отражении ц = 0) запаздывают по фазе на:

 = 2f₀t₀ = 4fоD/с.

Фазовый метод измерения дальности D основан на измерении этого фазового сдвига . Так как однозначное измерение разности фаз производится в пределах одного периода от 0 до 2, т. е. при  < 2, то однозначно определяемая дальность Dод = с/4f₀ < с2/4f₀ = /2. При использовании сравнительно низких частот такая дальность еще приемлема, но па частотах, используемых в радиолокации, она слишком мала. Однако соответственно мала по абсолютной величине погрешность измерения дальности.

Для значительного повышения однозначного расстояния могут применяться двухчастотные (или многочастотные) РЛС с доплеровской селекцией.

3.7.2. Двухчастотный фазовый метод.

Пусть зондирующий сигнал состоит из двух непрерывных синусоидальных колебаний с близкими частотами (f₁₀ и f₂₀)

u₁₀ = U₁₀ cos 2 f₁₀t; u₂₀ = U₂₀ cos 2 f₂₀t.

Спектральный состав падающих и отраженных волн показан на рис. 2.30, а.

Рис. 2.30. Двухчастотный фазовый метод

2.30,в. На нем изображена упрощенная структурная схема рассматриваемой РЛС. Каждый приемник состоит из смесителя, узкополосного фильтра, усилителя доплеровской частоты. Составляющие отраженного сигнала разделяются фильтрами, реализация которых облегчается при уменьшении несущей частоты путем гетеродинирования. Для эффективного разделения требуется, чтобы

Fд mах < fо/2,

где f₀=f₁₀-f₂₀ - разность частот составляющих зондирующего сигнала (рис. 2.30, б). В результате смешения прямых и отраженных сигналов на выходе смесителе» образуются колебания, фазы которых остаются разностями фаз этих сигналов.

Если Fд mах >F, где F - ширина спектральной линии, то для обеспечения оптимального приема и селекции по скорости в приемники вводятся гребенчатые фильтры доплеровских частот. Каждый из них состоит из 2Fд mах /F фильтров. Для селекции по скорости сигналы каждых двух соответствующих гребенчатых фильтров сравниваются по фазе, например, с помощью фазовых детекторов. В случае Fд = 0 приемники должны иметь полосы F, причем дальность D₀ также измеряется по фазовому сдвигу.

Однако имеет место противоречие: с увеличением разности f0 уменьшается погрешность измерения, но сужается диапазон однозначности. Чтобы преодолеть это противоречие, надо увеличить число частот в зондирующем сигнале. Так, например, если имеются три частоты, причем f₃₀ – f₁₀ f₂₀ – f₁₀, то частоты f₁₀, f₃₀ обеспечивают неоднозначное, но точное измерение дальности, а частоты f₁₀ и f₂₀ позволяют выполнить условия однозначности.

Существенным недостатком двухчастотной системы является то, что она не обладает разрешающей способностью по дальности. Для обеспечения разрешения по дальности необходимо увеличить число частот в спектре зондирующего сигнала, т. е. приблизиться к широкополосным сигналам, например импульсным, которые как раз и обладают способностью измерения дальности до многих целей. Аналогичными свойствами характеризуется непрерывный частотно-модулированный сигнал.

Рассмотренный способ радиолокации может также использоваться в системах с активным ответом, например, при геодезических измерениях (телурометр, имеющий погрешность в несколько сантиметров).