Методы измерения угловых координат

Методы используют свойство радиоволн распространяться прямолинейно, что позволяет определить направление на источник их излучения, то есть на цель. Реализация методов предполагает применение антенн, обладающих некоторой направленностью, то есть способностью принимать радиоволны с определенных направлений.

Направленные свойства антенны определяются характеристикой направленности, представляющей собой зависимость напряженности электромагнитного поля (или плотности потока энергии), создаваемой передающей антенной, от направления оси антенны в равноудаленных от антенны точках. Графическое изображение нормированной характеристики направленности антенны называется диаграммой направленности. Чем уже диаграмма направленности, тем более направленными свойствами обладает антенна. Величина направленности оценивается шириной диаграммы направленности, под которой понимают угол, ограниченный направлениями, соответствующими напряженности поля не менее 0,707 (по мощности 0,5) от максимального значения.

Свойством направленности обладает и приемная антенна. При этом характеристики антенны на прием и излучение идентичны. Для приемной антенны характеристика (диаграмма) направленности показывает относительную зависимость ЭДС сигнала на выходе антенны от направления приема.

Метод максимума - такой, при котором направление на цель определяется по максимуму сигнала, принимаемого от цели (по максимуму пеленгационной характеристики). Этот метод используется при круговом вращении антенны или качания ее в некотором секторе пространства. Для реализации метода используются узконаправленные антенны, ширина диаграммы, направленности которых составляет доли или единицы градусов.

При вращении (качании) антенны и работе передатчика в режиме импульсного излучения в направлении цели будут излучаться импульсы разной амплитуды, в соответствии с этим будет изменяться и амплитуда отраженных сигналов (рис. 2.8,а).

Максимум пакета импульсов соответствует моменту прохождения максимумом диаграммы направленности направления на цель. Огибающая пачки соответствует произведению диаграмм направленности антенны при передаче и приеме сигналов.

Для измерения величины угловой координаты при этом методе может быть использован индикатор, начало развертки, которого совпадает с моментом прохождения диаграммой направленности направления, принятого за начало отсчета угловой координаты (например, начало сектора обзора пространства в данной плоскости). Если скорость движения луча постоянна и равна w_A, то величина угловой координаты цели (например, азимута)  где - условное начало отсчета азимута цели;  - время запаздывания максимума пачки импульсов цели относительно начала отсчета угловой координаты.

Этот метод обеспечивает как ручное, так и автоматическое измерение текущих угловых координат. К достоинствам этого метода относят сравнительную простоту исполнения и значительный энергетический потенциал визира, обусловленный наблюдением цели по максимуму сигнала.

Метод минимума. При этом методе (рис.2.8,б) антенна формирует две диаграммы направленности, максимумы которых разнесены относительно друг друга на угол 2 y₀. Для этого достаточно иметь одну антенну с двумя облучателями.

При точном пеленге цель будет находиться на линии, соответствующей минимальному сигналу, поступающему в приемное устройство визира.

Основной недостаток метода - неполное использование энергии излучаемых сигналов, в связи, с чем дальность действия визира мала.

Достоинство метода состоит в высокой точности измерения направления на цель.

Метод равносигнальной зоны широко используется в угломерных устройствах различных радиотехнических координаторов. Для определения направления на цель данным методом антенна создает направление равных сигналов - равносигнальное направление (РСН), образуемое двумя диаграммами направленности (рис. 2.9,а). При нахождении цели на РСН сигналы, принимаемые лучами антенн A₁ и A₂ будут равны (рис.2.9,б).

Если цель отклонится от РСН на некоторый угол , амплитуды сигналов будут разными (рис.2.9,в)  где E1, E2 - величины ЭДС сигналов на выходе антенны, создаваемые соответствующими лучами. В этом случае разность сигналов будет пропорциональна ошибке :  где - коэффициент пропорциональности.

Сигнал  может использоваться как для измерения угла , так и для управления положением РСН при автоматическом сопровождении цели.

К недостаткам метода относится необходимость иметь несколько антенн и сравнительно сложную аппаратуру обработки принимаемых сигналов.

Определение скорости цели

Радиолокационный визир позволяет определить радиальную составляющую скорости движения цели относительно точки наблюдения (рис.2.10).

Определение скорости цели сводится к измерению доплеровского приращения частоты отраженного движущейся целью сигнала. Электромагнитные колебания, поступающие к движущемуся объекту (цели), получают некоторое приращение частоты, называемое доплеровским, в результате частота облучающих цель сигналов

Частота отраженных от цели колебаний получит также некоторое приращение, равное  поэтому принимаемые антенной сигналы будут иметь частоту колебаний

.

Отношение  поэтому множитель

тогда

Сигналы, принятые от цели, после усиления поступают в смеситель, куда подается и сигнал частоты . На выходе смесителя может быть выделена частота , которая пропорциональна  и называется доплеровской. Измерив ее значение, можно определить величину радиальной составляющей скорости цели

В состав радиолокационного устройства измерения скорости цели входят передатчик, приемник, передающая и принимающая антенны, смеситель, усилитель сигналов доплеровских частот, фильтры.