В частности, если имеются две направленные антенны, то при расположении их вплотную друг к другу (рис. 25-45) обеспечивается предельная точность измерения, а также однозначность отсчета угла в пределах ширины диаграммы направленности. Разрешающая способность системы определяется шириной диаграммы направленности используемых антенн

(бф)пот 6. (25-65)

Следует подчеркнуть,* что диаграммы направленности антенн фазовой системы

кой системе равнофазное направление не зависит от случайных изменений фазовых сдвигов суммарного и разностного сигналов при их усилении. Объясняется это тем, что прн равенстве фаз принятых антеннами сигналов разностный сигнал равен нулю и, следовательно, на фазовый детектор воздействует только одно суммарное напряжение. При этом выходное напряжение будет равно нулю. Однако случайные изменения фазовых сдвигов суммарного и разностного сигналов приводят к изменению крутизны пеленгационной характеристики.

Рис 25-45. Оптимальное расположение антенн заданного размера а.

Усилитель

те /по

и,-иг

Усилитель

Измеритель напряжения

Рис. 25-46. Схема фазового суммарно-разностного угломерного устройства.

точно совпадают друг с другом в пространстве, так как фокальные оси антенн параллельны, а смещение в сторону ничтожно мало по сравнению с дальностью до источника излучения.

Рассмотренная фазовая система позволяет определять угловую координату цели при неподвижных антеннах: значение пеленга отсчитывается с помощью измерителя напряжения J/еых. Можно эту же систему использовать для пеленгации по равнофаз-ному направлению. При этом пеленг цели определяется по положению антенной системы в тот момент, когда фазовый сдвиг принимаемых сигналов равен нулю; это соответствует равенству нулю выходного напряжения пеленгатора.

Основной недостаток рассмотренной фазовой системы состоит в том, что нестабильность фазовых сдвигов в каналах усиления приводит к смещению равнофазного направления и появлению ошибок в измерении угловой координаты. Этот недостаток устраняется в фазовых суммарно-разностных угломерных устройствах.

Суммарно-разностное угломерное устройство (рис. 25-46). Принятые сигналы от антенн подводятся к кольцевому мосту, на выходе которого образуется сумма (щ-\-и2) и разность (Щ-и2) сигналов. Далее суммарный и .разностный сигналы усиливаются каждый в своем канале; разностный сигнал проходит через фазовращатель, изменяющий его фазу на 90°. Затем оба сигнала воздействуют на фазовый детектор. В та-

Разрешающая способность фазового пеленгатора равна приблизительно ширине луча отдельной антенны.

Фазовое угломерное устройство с одной антенной. На рис. 25-47 изображена вертикальная штыревая антенна А, которая вращается вокруг оси Ог. За начало отсчета углов в горизонтальной плоскости принимается направление С - Ю. Если скорость вращения антенны равна Qa, пеленг источника излучения (цели) фц н расстояние между осью вращения и целью г, то приближенно текущее значение расстояния между антенной и целью будет равно:

D = г - R cos (fiar - фц). (25-66)

Изменение расстояния приведет к появлению фазовой модуляции сигнала, принимаемого антенной. Электродвижущая сила в антенне будет равна:

ea = £а sin (coif - -j- 1 , (25-67)

где со и X - параметры принимаемых колебаний.

Переменная составляющая фазы колебаний определяется очевидным равенством

rp cos (Qa t ); £5-68) A

постоянные фазовые сдвиги ие имеют принципиального значения. После усиления напряжение принятого сигнала подводится к первому фазовому детектору, где оно срав-

Рнс. 25-47. К принципу действия фазовой системы .с одной антенной.

Амплитудно-фазовое устройство с коническим сканированием луча (рнс. 25-49). Конусообразный луч [Е(ф)] вращается вокруг оси ОО, смещенной на угол ф0 относительно направления максимума (OA) диаграммы направленности. Если цель отклонена от оси ОО на угол у (точка Ц), то принимаемый сигнал будет модулирован по амплитуде. Для малых значений угла у имеет место линейная зависимость глубины модуляции от у. Направление же отклонения цели от оси ОО характеризуется фазой огибающей. Для малых значений ширины луча (приблизительно 6 =$84-10°) и небольших отклонений цели от оси ОО (у<

Устройство рриВобп антеннь!

Антенна

Первый Фазовый детектор

Усилитель

Второй фазовый детектор

Измеритель напряжение

Рис. 25-48. Схема приемника фазовой системы с одной автеиной.

ннвается с напряжением специального ГВЧ (рис. 25-48). Предполагается, что частота принимаемых колебаний е> известна, а ГВЧ обладает необходимой стабильностью и вырабатывает колебания на частоте оз.

На выходе первого фазового детектора образуется напряжение

Г 2nR 1

l (t) = U\ cos --- cos (fia t - <p4)J .

(25-69)

Это напряжение усиливается н подается на второй фазовый детектор, для которого опорным является напряжение ГНЧ, изменяющееся с частотой вращения антенны Qa. На выходе второго фазового детектора образуется напряжение, пропорциональное cos фц. Выходное напряжение приемника поступает к измерителю, отградуированному в угловых единицах.

Устройство позволяет измерять угол с точностью до стороны, т, е. диапазон однозначного измерения составляет 180°.

Амплитудно-фазовые методы

Прн использовании амплитудно-фазовых методов диаграмма направленности антенной системы пеленгатора перемещается в пространстве по некоторому заданному закону и угловое положение пеленгуемой цели определяет не только амплитудные изменения выходного сигнала, но и относительную фазу этих изменений амплитуды.

<2-3 ) амплитуда сигнала на выходе антенны будет модулирована по синусоидальному закону 1

.U о = U0[l + . -f V a cos (fia* - ЧУ ], (25-70)

где а - коэффициент пропорциональности, равный крутизне пеленгационной характеристики при ф=фл; fia-круговая частота вращения луча; - начальная фаза огибающей модулированного сигнала. Физический смысл фазы Чц иллюстрируется рис. 25-49, где показана плоскость Р, перпендикулярная оси ОО й проходящая через точку Ц. Если лежащую в плоскости Р ось Ок принять за начало отсчета, то угол Чц определит положение лнннн ОЦ. т. е. направление отклонения цели от оси ОО. На рис. 25-50 показано изменение амплитуды напряжения на выходе приемника пеленгатора при вращении луча; моменту f0 соответствует пересечение оси луча OA с осью Ох на плоскости Р.

Знание амплитуды и фазы переменной составляющей напряжения на выходе приемника позволяет однозначно определить положение цели в пределах конуса, образованного осью луча OA. Если цель находится на оси ОО (равносигнальное направлег ние), то модуляция отсутствует и амплитуда выходного сигнала постоянна.

Коническое сканирование находит основное применение в радиолокации. В радионавигационных амплитудно-фазовых пе-

ленгаторах применяется, например, коммутация диаграмм направленности вида кардиоиды.

Как известно, кардиоида образуется при суммировании сигналов, принятых рамочной и штыревой антеннами. Диаграммы

чем фаза огибающей модуляции будет за-i висеть от стороны, в которую смещена цель. Приняв, например, фазу модуляции для пели Ц\ за нулевую (см. рнс. 25-51), для цели Д2 получим сдвиг фазы огибающей на 180°.

направленности этих антенн, а также результирующая кардиоида показаны на рис. 25-51. При обычной пеленгации по минимуму карднондная диаграмма направленности не позволяет определить, в какую сторону от оси Ох (рис. 25-51, а) отклонен источник излучения. Для определения стороны отклонения цели от оси антенны поступают следующим образом. За направление пеленга выбирают направление нулевого приема рамки - ось Оу. Периодически с частотой коммутации FKOu изменяют на 180° фазу ; напряжения, поступающего . от рамки (на рис. 25-51 этому соответствует изменение знаков + и - иа диаграмме направленности рамки). В результате кардиоида будет перемещаться из положения / (рис. 25-51, а) в положение Я (рис. 25-51, б). Если цель находится на оси Оу, то при изменении положения кардиоиды амплитуда сигнала изменяться не будет. Но если цель смешена в сторону от оси Оу, то сигнал на выходе антенного устройства будет модулирован по амплитуде с частотой FKOm, прн-.

На рис. 25-52 приведены графики, характеризующие выходное напряжение приемника для целей Ц\ и Дг- Используя перемножение в фазовом детекторе выходного

Рнс. 25-52. Эпюры выходного напряжения приемника прн различных положениях цели.

напряжения приемника с опорным, изменяющимся с частотой FKOlt, можно получить постоянное напряжение различной полярности в зависимости от стороны отклонения цели от оси Оу.