Радиолокация
В РЛС с фазовым методом измерения дальности, характерно непрерывное зондирующее излучение. В этом случае о расстоянии до объекта судят по изменению фазы сигнала генератора масштабной частоты (ГМЧ) за время распространения электромагнитных волн до объекта и обратно. В фазометре (Ф) рис.2 сравниваются две волны: прямая, поступающая непосредственно от ГМЧ, и отраженная, поступающая с выхода приемника (Пр) после отражения от объекта. Эти радиоволны имеют различные фазы.
 | |||
 | |||
Рис.2 Структурная схема фазового метода измерения дальности
Пусть напряжение, вырабатываемое ГМЧ, изменяется по закону
Umax=Um*sin(wt+j0),
Где j0 – начальная фаза; w - масштабная частота ГМЧ. Этим напряжением модулируются колебания генератора высокой частоты (ГВЧ), которые излучаются в пространство. Тогда напряжение отраженного сигнала на выходе приемника (Пр)
Uотр= Um отр* sin[w(t - t0)+j0] = Um отр* sin(wt - wt0+j0), где wt0 – сдвиг фаз между прямым и отраженным сигналами.
В этой формуле не учитываются запаздывание фазы сигнала в цепях РЛС и сдвиг фаз, возникающий при отражении от объекта. Эти параметры постоянны и могут быть получены экспериментальным путем. Поскольку t0 = 2D/c, то
j = w2D/c = 4pfD/l.
Из этой формулы следует, что сдвиг фаз между прямым и отраженным сигналами зависит от дальности до объекта и частоты колебаний, генерируемых ГМЧ. Поскольку частота колебаний постоянна, по сдвигу фаз можно определить дальность до объекта.
Наибольшее распространение получил импульсный способ определения дальности. Работой импульсного локатора управляет генератор импульсов (ГИ), следующих с относительно невысокой частотой повторения - порядка сотен импульсов в секунду. Мощные импульсы подаются на генератор высокой частоты (ГВЧ), вырабатывающий очень мощные короткие импульсы высокочастотных (ВЧ) колебаний. Через антенный переключатель (АП) ВЧ импульс поступает в антенну и излучается. После излучения импульса антенна подключается к входу приемника (Пр.).
 |
 | |||||
 | |||||
 | |||||
|
|
|
Рис.3. Структурная схема импульсной РЛС
Одновременно с излучением импульса запускается генератор развертки (ГР.), вырабатывающий линейно нарастающее пилообразное напряжение. Оно поступает на пластины горизонтального отклонения электронно-лучевой трубки, экран которой и является экраном РЛС.
Усиленный и продетектированный сигнал с выхода приемника подается на пластины вертикального отклонения. Что же можно наблюдать на экране? Прежде всего, в самом начале линии развертки появится мощный импульс сигнала ВЧ генератора, который служит началом шкалы дальности. Спустя некоторое время, нужное для распространения волн, придут сигналы от целей. Луч к этому времени переместится правее. Чем дальше цель, тем дальше от начала развертки окажутся отраженные импульсы. А их амплитуда будет соответствовать интенсивности отраженного сигнала. По ней в какой - то мере можно судить о величине цели. Определять дальность на экране импульсного локатора достаточно просто: под линией развертки можно расположить шкалу. Но, поскольку такой способ уж очень несерьезен, в схему локатора ввели масштабные генераторы меток. Шкалу дальности стал рисовать электронный луч параллельно со своим основным назначением - индикацией целей. Генератор развертки совершенствовался, например, достигнута возможность «растянуть» по горизонтали любое место линии развертки, чтобы подробнее рассмотреть отраженные сигналы в заданном интервале дальностей. У описанного индикатора (он получил название «индикатор типа «А») есть существенный недостаток: он дает только дальность, а направление на цель надо определять по шкалам поворотного устройства антенны. Поэтому очень скоро был разработан другой индикатор (тип В), используемый в РЛС кругового обзора. Антенна этой станции вращается вокруг вертикальной оси, «просматривая» все азимутальные направления от 0 до 360 градусов. Структурная схема РЛС и порядок работы остаются прежними, но индикатор кругового обзора (ИКО) выполнен совсем по-другому. Пилообразное напряжение развертки подается на специальный кольцевой отклоняющий электрод, и линия развертки проходит по радиусу - от центра к краю экрана. Она поворачивается синхронно с антенной. Для поворота линии развертки на обычные отклоняющие пластины X и Y подают синусоидальные переменные напряжения в квадратуре, т.е. на одну пару пластин - косинусоидальное напряжение, а на другую синусоидальное. Частоты этих напряжений равны частоте вращения антенны и составляют доли герца. Луч при этом описывал бы круги на экране, но, поскольку имеется еще напряжение радиальной развертки на кольцевом электроде, изменяющееся значительно быстрее с частотой повторения излучаемых импульсов, луч чертит линию развертки, вращающуюся вместе с вращением антенны.