фазовый способ измерения дальностей двух воздушных целей

Формула изобретения

ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТЕЙ ДВУХ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ, заключающийся в том, что излучают зондирующий сигнал в виде прямоугольных радиоимпульсов длительности , где < T, T - период следования прямоугольных радиоимпульсов, - длительность радиоимпульсов зондирующего сигнала, принимают эхо-сигналы целей, выделяют видеосигналы принятых эхо-сигналов, целей, выделяют гармонические составляющие на частоте F из модулирующего импульсного сигнала передатчика и видеосигналов целей, измеряют сдвиг фаз этих составляющих, отличающийся тем, что видеосигналы и модулирующий импульсный сигнал ограничивают по амплитуде до одинакового уровня, измеряют отношение амплитуд выделенных гармонических составляющих, а дальности до целей R₁, R₂ определяют по формулам

R₁= - arccos ;

R₂= - arccos ,

когда цели разрешаются по дальности, и по формулам

R₁= ,

R₂= R₁-C + arcsinsinF,

когда цели по дальности не разрешаются,

где C - скорость света;

U, U₀ - амплитуды гармонических составляющих сигналов частоты F, выделенных из видеосигналов целей и модулирующего импульсного сигнала соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в РЛС сопровождения и наведения для измерения дальностей двух целей (например, самолета-нарушителя и наводимой на него ракеты). Оно позволяет повысить точность измерений и улучшить разрешающую способность по дальности при использовании зондирующих радиоимпульсов большой длительности.

Целью изобретения является улучшение разрешающей способности и повышение точности измерения дальностей двух целей (например, самолета-нарушителя и наводимой на него ракеты) при использовании в фазовом дальномере зондирующих радиоимпульсов сравнительно большой длительности.

На чертеже представлена упрощенная структурная схема реализующего способ фазового дальномера, а также схематически показаны две цели и их наклонные дальности R₁, R₂.

Фазовый дальномер содержит следующие элементы: приемно-передающую антенну 1, антенный переключатель 2, приемник 3, генератор 4 высокой частоты передатчика, генератор 5 модулирующего напряжения, модулятор 6 передатчика, два амплитудных ограничителя 7, 8, два узкополосных фильтра 9, 10, фазометр 11, вычислитель 12 дальности целей R₁, R₂.

В общем случае фаза гармонического напряжения частоты F на выходе узкополосного фильтра 10 зависит от времени запаздывания t_з1,t_з2эхо-сигналов двух целей и амплитуд этих эхо-сигналов. Однако, если выравнять видеосигналы двух целей по амплитуде с помощью ограничителя 8, то фаза напряжения будет зависеть от времени запаздывания t_з1,t_з2эхо-сигналов этих целей, т.е. фаза будет содержать однозначную информацию о дальностях целей R₁, R₂. При этом для определения двух неизвестных дальностей R₁,R₂ не достаточно только одного измерения фазы. Поэтому предлагается для определения дальностей двух целей R₁, R₂ кроме измерения сдвига фаз напряжений , на выходах фильтров 9, 10, дополнительно использовать также измерение отношения амплитуд U/U_o этих напряжений. Амплитуда гармонического напряжения U_o частоты F, выделенного фильтром 9 из протяженной периодической последовательности прямоугольных импульсов генератора модулирующего напряжения 5, определяется известным соотношением

U₀= sinF , (1) где A - амплитуда импульса, равная порогу ограничения амплитудных ограничителей 7, 8;

F - частота следования модулирующих импульсов генератора 5;

- длительность модулирующего импульса.

Когда эхо-сигналы двух целей разрешаются по дальности, сдвиг фаз гармонических напряжений , на выходах фильтров 9, 10 будет

= F(t_з1+t_з2), (2)

а гармоническое напряжение U на выходе фильтра 10 равно

U = sin(F)cos2Ft-t+ cos2Ft-t, (3) где t_з1,t_з2 - время запаздывания эхо-сигналов первой и второй цели соответственно;

t - текущее время.

При этом отношение амплитуд напряжений U/U_o на выходах фильтров 10, 9 будет

= 2 cos 2Ftt. (4)

Находя из системы двух уравнений (2) и (4) время запаздывания t_з1,t_з2 и соответствующие дальности целей R₁, R₂, получим формулы для определения дальностей целей в случае, когда эхо-сигналы двух целей разрешаются по дальности.

В случае, когда эхо-сигналы двух целей по дальности не разрешаются, видеоимпульсы эхо-сигналов двух целей на выходе приемника 3 сливаются и длительность результирующего импульса будет

=+(t_з2-t_з1)/2 (5)

При этом сдвиг фаз и отношение амплитуд U/U_o гармонических напряжений на выходах фильтров 9, 10 будут

=2 F t_з1, (6)

= (7)

Находя из системы двух уравнений (6) и (7) время запаздывания t_з1,t_з2 и соответствующие дальности целей R₁, R₂, получим формулы для определения дальностей в случае, когда цели не разрешаются по дальности.

Таким образом, предложенный способ может быть практически реализован, а отмеченные отличительные признаки являются существенными и принципиально необходимы.

Частоту следования F зондирующих импульсов выбирают из тех же соображений, что и в обычном импульсном дальномере. Длительность импульса меньше периода следования импульсов, но может быть выбрана значительно больше, чем в обычном импульсном дальномере. Использование длинных импульсов целесообразно для ослабления вредного влияния искажений фронтов импульса на точность измерения дальности. Использование длинных импульсов в предложенном способе позволяет повысить точность измерения дальностей в отличие от обычного импульсного способа дальнометрии, в котором использование длинных импульсов снижает разрешающую способность и точность дальномера. Кроме того, использование длинных импульсов дополнительно позволяет снизить необходимую импульсную мощность передатчика и упростить конструкцию фидерной системы импульсного дальномера.

Устройство работает следующим образом.

Передатчик с приемно-передающей антенной 1 излучают зондирующий сигнал в виде периодической последовательности прямоугольных радиоимпульсов. Приемник 2 принимает эхо-сигналы двух воздушных целей. Амплитудный ограничитель 8 на выходе приемника 3 ограничивает амплитуды видеоимпульсов принимаемых эхо-сигналов целей до одинакового уровня. Узкополосный фильтр 10 выделяет из принятого сигнала гармоническое напряжение на частоте следования F зондирующих импульсов. Амплитудный ограничитель 7 ограничивает амплитуды импульсов генератора модулирующего напряжения 5 до того же уровня, что и ограничитель 8. Узкополосный фильтр 9 выделяет из ограниченного по амплитуде модулирующего сигнала гармоническое напряжение на частоте следования импульсов F. Фазометр 11 измеряет сдвиг фаз гармонических напряжений ,. Вычислитель 12 определяет по результатам измерения сдвига фаз и отношению амплитуд напряжений U/U_o дальности двух целей R₁, R₂.