На изменение фазы отраженного сигнала влияет радиальная составляющая νr скорости цели.

Примечение. Указать студентам, что при движении цели вокруг РЛС по окружности радиальная скорость равна нулю.

Изменение дальности до цели от момента обнаружения можно записать следующим образом

Д = Д_о ± ν_rt,

где Д_о – начальная дальность обнаружения;

ν_r - радиальная скорость цели относительно РЛС.

В этом случае изменение фазы отраженного сигнала можно представить в виде

,

где - постоянный фазовый сдвиг, определяемый дальностью до цели.

Полагая радиальную скорость постоянной, можно определить изменение фазы во времени. Изменение фазы во времени есть частота колебаний

.

Величина получила название частоты ДопплераΩ_g.

Так как , а, точастоту Допплера можно записать как

.

Отраженный сигнал от цели запишется

.

Из этого выражения видно, что частота отраженного сигнала отличается от частоты зондирующего на допплеровскую добавку.

Знак «плюс» берется, когда цель движется на РЛС, а «минус» – при удалении цели от станции.

Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод:

• при отражении сигналов от подвижных целей частота принимаемых сигналов отличается от частоты излученных сигналов на величину допплеровской частоты;

• величина допплеровской добавки частоты отраженного сигнала зависит от радиальной скорости цели и от длины волны передатчика.

Следовательно, появляется возможность разделения сигналов подвижных и неподвижных (малоподвижных) целей путем измерения допплеровской частоты или разности фаз между отраженным сигналом и сигналом передатчика РЛС. В зависимости от вида зондирующего сигнала и метода сравнения параметров отраженного сигнала с параметрами опорного напряжения различают когерентный метод непрерывного излучения и когерентно-импульсный метод СДЦ (СПЦ).

В импульсных РЛС используется когерентно-импульсный метод селекции движущихся целей.

При современных скоростях целей допплеровская добавка частоты для станций метрового диапазона составляет десятки-сотни герц, а для сантиметрового диапазона волн –сотни герц, десятки килогерц.

При постоянной частоте излучения по отношению принимаемого сигнала F_gможно обнаружить и определить радиальную скорость цели. Структурная схема РЛС непрерывного излучения для измерения радиальной скорости цели показана на рис. 4.7 (слайд 29, 44).

Передатчик станции генерирует непрерывные синусоидальные колебания частотой f_г, которые антенной излучаются в пространство. Отраженные сигналы на частоте f_э-с принимаются приемной антенной и подаются на смеситель приемника, куда также с передатчика через аттенюатор поступают колебания на частоте f₂ . В результате смешивания излучаемого и принимаемого сигналов возникают колебания допплеровской частоты (биение частот):

f_д = f_г – f_э-с.

Появление биения частот свидетельствует о наличии цели, а по величине разности частот F_д можно определить радиальную скорость цели.

Допплеровская частота выделяется фильтром и выдается на индикатор. Индикатором РЛС может быть стрелочный или цифровой частотомер.

Направление на цель можно определить путем поворота узконаправленной антенны. Дальность определяется использованием более сложных систем.

Примечание. Привести примеры использования эффекта Допплера в радиовзрывателях ракет, при измерении скорости движения автомобилей инспекторами ГАИ. При изучении эффекта Допплера можно использовать простейшее объяснение: при движении самолета на РЛС цель как бы набегает на радиоволны и пересекает их чаще (частота эхо-сигнала увеличивается). При удалении цели от РЛС самолет как бы уходит от радиоволн и поэтому частота пересечения их уменьшается (частота эхо-сигнала уменьшается).

В Ы В О Д

(слайд 45)

1. Допплеровская частота обусловлена радиальной скоростью цели.

2. Для неподвижный объектов (υ_r = 0) частота отраженного сигнала равна частоте излучаемых колебаний.

3. При приближении цели частота отраженного сигнала повышается (f_э-с = f_г +2 Δf), при удалении уменьшается (f_э-с = f_г - 2Δf).

Эффект Допплера позволяет выделить отраженные сигналы от подвижных целей на фоне отражений от неподвижных местных предметов или медленно перемещающихся объектов.

Четвертый учебный вопрос

Методы определения угловых координат

Определение направления на объект с помощью радиоволн называется радиопеленгацией и сводится к определению угловых координат объекта.

Под угловыми координатами объекта (цели) понимают азимут β и угол места ε.

Определение угловых координат объектов производится за счет использования направленного излучения и приема радиоволн антеннами РЛС. Методы определения угловых координат (радиопеленгация) делятся на амплитудные, фазовые и амплитудно-фазовые.

Наиболее широкое применение в РЛС нашли амплитудные методы радиопеленгации. Вследствие направленного излучения и приема электромагнитной энергии антенной амплитуда отраженного сигнала зависит от расположения цели относительно оси антенной системы. Эта зависимость и лежит в основе определения угловых координат амплитудным методом.

Амплитудных методов три:

• метод пеленгации по максимуму отраженного сигнала;

• метод пеленгации по минимуму отраженного сигнала;

• метод равносигнальной зоны.