Особенности приёмников ДИСС с частотной модуляцией

Необходимость уменьшения влияния просочившегося сигнала передатчика на характеристики приёмника привело к созданию доплеровских измерителей, использующих непрерывное излучение с частотной модуляцией. При этом такого ДИСС не является приёмником ЧМ колебаний, так как в нём происходит усиление сигнала лишь одной гармоники спектра отражённого преобразованного ЧМ сигнала.

В первом смесителе происходит смешение отражённого сигнала с ЧМ колебаниями передатчика, в результате чего на выходе образуется спектр отражённого сигнала с частотами составляющими nF_М ± Fд (n =0,1,2,…). Наличие множества составляющих, промодулированных по амплитуде доплеровским спектром, позволяет выделить составляющую с наилучшим соотношением сигнал/шум.

Применение непрерывного излучения с ЧМ позволяет уменьшить динамический диапазон изменения сигнала.

Полоса пропускания УПЧ определяется не диапазоном частот доплеровских сигналов, а полосой вобуляции частоты модуляции. При этом, вобуляция частоты модуляции позволяет исключить влияние на работу измерителя слепых высот.

7.4.1. Канал преобразования осуществляет измерение средней частоты спектра доплеровских частот сигнала на фоне шумовых флюктуаций. Решение задачи сводится к определению с заданной точностью положения средней составляющей спектра доплеровского сигнала на оси частот с помощью чувствительных к частоте элементов (счётчика числа «нулей», автокоррелятора и частотного дискриминатора).

Различают два способа измерения средней частоты спектра доплеровских частот:

- подсчёт числа «нулей», т.е. числа пересечений напряжением сигнала нулевой оси амплитуд;

- слежение за спектром частот сигнала.

При первом способе на точность измерения оказывает влияние соотношение сигнал/шум, поэтому для обеспечения требуемой точности измерения частоты необходимо обеспечить превышение сигнала над шумами и учитывать погрешности, вносимые шумами, при недостаточным отношением сигнал/шум.

Второй способ позволяет существенно снизить минимально допустимое соотношение сигнал/шум за счёт узкополосной фильтрации сигнала (рис.2.10). Поскольку при изменении скорости полёта ВС происходит перемещение спектра сигнала и узкополосная фильтрация такого сигнала затруднена, осуществляется перенос НЧ доплеровского спектра (рис.2.10, график 1) в диапазон более высоких частот, в котором проще осуществлять перестройку управляющего генератора. Перенос осуществляется за счёт модуляции колебаний опорного генератора f_ОП = 500кГц (рис.2.10, график 2) НЧ доплеровским спектром (рис.2.10, график 1), в результате чего среди множества сигналов образуется доплеровский преобразованный сигнал f_ДП = f_ОП ± Fдср, (рис.2.10, график 3), содержащий доплеровскую информацию± Fдср. С помощью следящей системы осуществляется поиск, захват ислежение за средним преобразованным доплеровским сигналом путём настройки управляющего генератора (рис.2.10, график 4) на частоту доплеровского преобразованного сигнала (f_упр = f_ОП ± Fдср).

После настройки управляющего генератора, осуществляется обратный перенос ВЧ преобразованного доплеровского спектра f_упр = f_ДП = f_ОП ± Fдср в диапазон более низких частот Fдср = (f_ОП ± Fдср) - f_ОП (рис.2.10, график 5) _.

В зависимости от применяемого вычислительного устройства, НЧ доплеровский сигнал (рис.2.8,б, график 5) преобразуется в удобный для работы вычислителя вид (рис.2.8,б, графики 6…8).

Таким образом, информация о путевой скорости V_П и угле сноса α самолёта на выходе преобразователя будет заложена в величине постоянныхнапряжений:

А₁ ≈ Fд₁ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α),

А₂ ≈ Fд₂ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β -+α),

А₃ ≈ Fд₃ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α).

Иногда на выходе преобразователя могут формироваться импульсы с частотой повторения равной доплеровским частотам, которые могут использоваться как в канале вычисления, так и в других устройствах, в частности, в автоматическом навигационном устройстве (рис.2.8,б график 6):

F_П1 ≈ Fд₁ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α)

F_П2 ≈ Fд₂ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β -+α)

F_П3 ≈ Fд₃ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α).

Следует отметить, что если на преобразователь доплеровская информация из приёмника поступает последовательно Fд_1, Fд_2, Fд₃, то с выхода преобразователя доплеровская информация подаётся на вычислитель одновременно, что необходимо для работы вычислителя.

7.4.2. Канал вычисления предназначен для решения уравнений

А₁ ≈ Fд₁ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α),

А₂ ≈ Fд₂ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β -+α),

А₃ ≈ Fд₃ = 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α).

и определения текущих значений путевой скорости V_П и угла сноса α самолёта

Для чего напряжения А_1, А_2, А₃ подаются на схемы отработки, которые представляют собой аналоговые схемы с выходом на стрелочный индикатор угла сноса и цифровой индикатор путевой _;скорости.

Угол сноса определяется разностью частот, полученных лучами симметричными относительно продольной оси самолёта (лучи 2 и 3), т.е.

ΔFд = Fд₃ – Fд₂ =

= 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α) - 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β -+α).

После математических преобразований и подстановки значений:

А₁ ≈ Fд_1, А₂ ≈ Fд_2, А₃ ≈ Fд₃ и Fд₁ +Fд₂ = А₁ + А₂= А,

уравнение по вычислениюугла сноса α приобретает следующий вид:

А/2 + А/2(1 + 2tg α/ctg β) = А₃ + А₁ (3.3.10).

Путевая скорость определяется по усредненному значению доплеровских частот, полученных лучами, симметричными поперечной оси самолёта (лучи 1 и 2):

Fдср = (Fд₁ +Fд₂)/2 =

= [ 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β ± α) + 2V_П /λ•Cos Θ•Cos (β -+α) ]/2.

Выполнив преобразования и подстановки, получим уравнение для определения путевой скорости V_П:

ASec α = V_П /К (2.3.11),

где К = 1/ (2Cos Θ•Cos β).

7.4.3. Особенности канала синхронизации обеспечивает синхронную коммутацию лучей 1,2,3 передающей и приёмной антенн, а также поступление этой доплеровской информации с приёмника в соответствующий канал слежения канала преобразования.

Например, при работе по лучу 1, доплеровская информация с приёмника Fд₁ поступает в схему слежения 1, на выходе которой формируется постоянное напряжение А₁ ≈ Fд_1.

При работе по лучу 2, доплеровская информация с приёмника Fд₂ поступает в схему слежения 2, на выходе которой формируется постоянное напряжение А₂ ≈ Fд_2. При работе по лучу 3, доплеровская информация с приёмника Fд₃ поступает в схему слежения 3, на выходе которой формируется постоянное напряжение А₃ ≈ Fд_3.