Система автоматического сопровождения цели РЛС

Радиолокационная станция (РЛС) сопровождения предназначена для автоматического измерения составляющих угла отклонения линии визирования в системе координат 0 X_с Y_с Z_с, связанной с летательным аппаратом (рис. 2.13, а). Антенна РЛС устанавливается в карданном подвесе, наружная рамка которого вращается в горизонтальной, а внутренняя – в вертикальной плоскостях (рис. 2.13, б). С антенной связана система координат 0 X_А Y_А Z_А, ось 0 X_А которой нормальна к плоскости внутренней рамки карданного подвеса и совпадает с продольной осью антенны. Для измерения углов отклонения линии визирования в горизонтальной j_y и вертикальной j_z плоскостях на рамках карданного подвеса устанавливаются аналоговые или цифровые датчики.

Современные РЛС строятся как моноимпульсные системы, в которых измерение угловых координат сопровождаемой цели осуществляется по одному отраженному от цели импульсу. РЛС – многоканальное устройство, два канала требуется для измерения составляющей угла отклонения линии визирования в горизонтальной плоскости и два – для измерения в вертикальной плоскости. Для этого в антенне РЛС формируются две остронаправленные перекрещивающиеся диаграммы направленности (рис. 2.14, а).

Рис. 2.13 - Диаграмма направленности углов отклонения линии

визирования (а) и схема карданного подвеса антенны РЛС (б)

Диаграммы направленности разнесены относительно равносигнального направления (РСН) на постоянный угол q₀. Если линия визирования отклонена от РСН на угол e, который является сигналом рассогласования в системе автосопровождения, то сигналы, принятые по диаграммам направленности, будут различными: сигнал E₁, принятый по верхней диаграмме направленности, будет больше сигнала E₂, принятого по нижней диаграмме:

(2.18)

где E₀ – сигнал, принимаемый по РСН; k_А – постоянный коэффициент.

Рис. 2.14 - Диаграмма направленности (а) и пеленгационная

характеристика РЛС (б)

Разность амплитуд принятых сигналов

(2.19)

пропорциональна углу отклонения линии визирования от РСН. Для того чтобы исключить влияние на измерение напряжения, пропорционального углу отклонения e от абсолютных значений принимаемых сигналов E₁ и E₂, разностный сигнал (2.19) нормируется суммарным сигналом:

(2.20)

В этом случае отношение амплитуды разностного сигнала (2.19) к амплитуде определенной формулой (2.20) можно будет записать в виде

(2.21)

и пропорционально углу отклонения линии визирования от РСН. Зависимость (2.21) называют пеленгационной характеристикой (рис. 2.14, б). Эта характеристика определяет коэффициент передачи приемника РЛС, допустимый диапазон угла рассогласования от РСН. Реализация соотношения (2.21) в моноимпульсном приемнике системы автосопровождения (рис. 2.15) обеспечивается использованием системы АРУ. Суммарный сигнал (2.20) является также опорным сигналом для фазового детектора системы автосопровождения, напряжение на выходе которого будет

, (2.22)

где k_фд – коэффициент передачи фазового детектора.

Рис. 2.15 - Функциональная схема моноимпульсного приемника

системы автосопровождения РЛС

Структурная схема системы автосопровождения РЛС (рис. 2.16, а). Из схемы видно, что напряжение с приемника (П) через корректирующее устройство (КУ) подается на усилитель мощности (УМ), на который поступает и сигнал со схемы местной обратной связи (МОС). Усилитель мощности вводится для обеспечения нормальной работы электрического двигателя (ЭД), который через редуктор (Р) поворачивает антенну (А) в направление уменьшения сигнала рассогласования, не превышающего в режиме сопровождения цели допустимого значения. С помощью КУ, включенного после фазового детектора приемника и МОС, обеспечивается устойчивость и необходимые динамические свойства системы автосопровождения цели РЛС.

Рис. 2.16 - Структурная схема системы автоматического

сопровождения РЛС (а) и отсчет угла (б)

Система автосопровождения работает в условиях действия возмущающих воздействий. Основными из них являются следующие: флуктуация отраженного от цели радиолокационного сигнала; угловой шум, обусловленный перемещением по цели центра отражения сигнала (блуждание блестящей точки); шум первых каскадов приемника. Эти возмущающие воздействия снижают точность работы системы и учтены в модели системы в виде возмущающего воздействия n(t). Регулируемым параметром в системе автосопровождения цели является угол отклонения оси антенны РЛС j_А от продольной оси летательного аппарата 0 X_c, а управляющим воздействием (входным сигналом) – угол отклонения линии визирования j_ц. Объект управления – антенна РЛС, состояние которой (угол отклонения и его производные) должно изменяться так, чтобы продольная ось антенны с необходимой точностью была направлена на сопровождаемую цель, а производные от ее угла отклонения не превышали допустимых значений.