нтер ал /задержки

Опорные импульсы

запуска

Схема задержки

Генератор строба

* I I I I I I II I I I

5 J 4

Рис. 25-108. Блок-схема устройства ступенчатой задержки развертки н эпюры напряжений.

В этом выражении гши - предельное значение шкалы дальности, а г - текущее значение дальности. Таким образом, разрещаю-щая способность ИКО по азимуту обратно пропорциональна дальности до цели.

Для повышения реальной разрешающей способности по угловым координатам часто. используют совместно с ИКО индикатор дальности и азимута в прямоугольных координатах, на котором просматривают в большом масштабе узкий сектор, содержащий отметки нужных целей

Влияние индикатора на точность измерения координат. Индикатор -ухудшает потенциальную точность РЛС и РНС, внося дополнительные ошибки в измерения. Величина этих ошибок определяется в основном масштабом шкалы и применяемым методом отсчета. Наиболее распространенные следующие методы отсчета: отсчет по механической шкале; отсчет по электронной шкале; двухшкальный метод измерения (метод нониуса); отсчет путем совмещения отметки сигнала со специальным измерительным импульсом (электронный визир); комбинация двух последних методов.

Механическую шкалу для отсчета координат применяют в тех случаях,

I I I I 7,

Каскад совпадений

влекинг-еенератор

На запуск ~ развертки

когда нет необходимости в большой точности v когда существуют жесткие ограничения в весе и габаритах устройства.

Основными ошибками при таком методе отсчета являются. I) ошибка интерполяции положения отметки цели между деле-. ниями шкалы (включающая и ошибку на параллакс, возникающий из-за того, что шкала, наносимая на защитном стекле трубки, не находится в одной плоскости с отметкой цели); 2) ошибка из-за неточности калибровки ижалы, проводимой периодически по специальному калибратору (причинами этой ошибки могут быть и нестабильность работы калибратора, и изменения питающих напряжений схем развертки и питания трубки в промежутках между калибровками).

Величина ошибки интерполяции зависит от цены деления шкалы, .и ее среднеквадратичное значение может быть ориентировочно принято равным

а Ншт = °15 АШа = °.15 Д м. (25 126)

где А/ - расстояние между делениями шкалы; Ма- масштаб шкалы по параметру а; Дам - цена метки в единицах измерения параметра.

Следует оговориться, что это соотношение носит весьма приближенный характер и справедливо для значений Д/, не меньших нескольких миллиметров. При значениях Д/< 2 мм коэффициент в формуле должен быть увеличен до 0,3-0,5. Величина ошибки из-за неточности калибровки может быть оценена при анализе конкретной схемы индикатора.

При отсчете по электронной шкале отпадают ошибка иа параллакс, входящая в ошибку интерполяции, и ошибка калибровки. Изменение питающих напряжений в этом случае не сказывается на цене деления шкалы, получаемой обычно с помощью кварцевого генератора. Стабильность цены деления определяется стабильностью частоты кварцевого генератора и имеет порядок Ю-5. Основной ошибкой в этом случае является ошибка интерполяции. Ее среднеквадратичное значение можно ориентировочно оценить формулой

oW, (0,1 +0,05) АШа =

= (0,1 ~ 0,05) Дам- (25-127),

Двухшкальный метод измере- ния заключается, в том, что вначале измерение ведется, по развертке с мелким масштабом, охватывающей весь возможный диапазон измеряемой величины, и при этом положение цели определяется ориентировочно. Затем-переходят к развертке с крупным масштабом, причем она смещается по шкале дальности в соответствии с резуль- татом предыдущего измерения, так чтобы отметка интересующей цели оказалась в удобном для отсчета месте экрана.

Это смещение (задержка) разветрки обычно осуществляется ступенями. Пример схемы ступенчатой задержки развертки, применяющейся при измерении дальности, показан на рис. 25-108.

Импульсы запуска передатчика 1 подаются на вход схемы задержки (например, фантастрона), которая вырабатывает импульс 2 длительностью, немного меньшей необходимой задержки развертки. Задним фронтом запускается генератор строба. Строб-импульс 3 подается на один из входов каскада совпадений, а на второй вход от синхронизатора поступают опорные импульсы 4, следующие с интервалами, определяемыми необходимой дискретностью за- держки развертки. Частота следования этих импульсов обычно стабилизируется кварцем.

На выходе каскада совпадений импульс 5 появляется только при совпадении опорного и строб-импульса. Для того чтобы исключить возможность прохождения через каскад совпадения сразу двух импульсов, длительность строб-импульса делают немного меньшей периода следования опорных импульсов. От выходного имлульса каскада совпадений срабатывает блокинг-генератор, и его импульс используется для задержанного запуска развертки. Желаемая задержка достигается с помощью переключателя Гзал, меняющего скачками управляющее напряжение фантастрона: Величина скачка напряжения подобрана так, что задержка строб-импульса при переключении на одно положение переключателя изменяется приблизительно на период спорных импульсов. Отсчет ведется в два этапа - считывается дальность, установленная переключателем задержки, а затем к полученному значению прибавляется дальность, отсчитанная по электронной шкале на экране. Ошибка измерения на первом этапе определяется стабильностью кварцевого генератора и равна:

а(г)заД ~ Ю-5 гзад, (25-128)

где 1С-5 - стабильность кварца, гаад - дальность задержки. Ошибка измерения на втором этапе является ошибкой интерполяции и определяется по формуле (25-127). Вследствие использования более крупного масштаба эта ошибка будет меньшей, чем при одношкальном методе отсчета.

Результирующая ошибка может быть вычислена по формуле

° Манд = Ка2 (г)зад + а2 (л)инт.

Метод отсчета с помощью измерительного импульса проиллюстрируем также на примере измерения дальности. В этом случае используется вы-сокостабнльная схема задержки, на вход которой поступает импульс запуска развертки, а выходной задержанный импульс подается на управляющий электрод трубки. Задержанный импульс на экране высвечи вает метку, положение которой зависит от управляющего напряжения схемы задержки. Отсчет дальности производится по шкале потенциометра, регулирующего управляющее напряжение, в момент совмещения измерительной метки с отметкой цели. Ошибка измерения в этом случае в первом приближении складывается из ошибки за счет нестабильности работы и неточности калибровки схемы задержки, ошибки совмещения и ошибки интерполяции по шкале потенциометра. Стабильность обычно применяемых схем -задержки составляет примерно 0,1% от значения задержки. Ошибка совмещения зависит от размеров пятна трубки и обычно не превосходит (0,Зн-0,5) du. Ошибка интерполяции по шкале потенциометра может быть оценена по формуле

с(г)Инт = 0,1 Дгшк, (25-129)

где Дгши - цена деления шкалы потенциометра.

Если, например, максимальная измеряемая дальность равна 30 км, Дг=100 м, С?ф - =300 м и диаметр экрана индикатора кругового обзора d3=\25 мм, то указанные , ошибки будут иметь следующие значения:

ошибка из-за нестабильности задержки

о-(г)нст = 0,001 -30 = 0,03 км; ошибка совмещения

о (г)сови = u,3daMr = 0-.3 = 0,07 км;

ошибка интерполяции

о(/-)инт = 0,05 0,1 = 0,005 км.

Отсюда результирующая ошибка отсчета будет равна:

о (а)1Шд = lA),G32 + 0,072+0,0052 = = 0,076 км..

Приведенные примеры касались измерения дальности, но аналогичным образом могут быть определены ошибки, вносимые индикатором при измерении угловых координат и скорости. При анализе ошибок измерения угловых координат следует учитывать также ошибки передачи угла поворота антенны на индикатор. Их величина может быть определена при рассмотрении конкретной схемы связи антенны и генератора развертки углов в индикаторе. Ошибка может колебаться в широких пределах: от 1-1,5° при использовании обычной одноканальной сельсинной передачи до нескольких минут для двухканальной системы следящей передачи с грубым и точным сельсинами-дат-

чиками, сельсинами-трансформаторами и сервомотором.

Реальная точность измерений в РЛС и РНС с индикаторными выходными устройствами может быть оценена по формуле

a (a) s { и+рир+оМшд = = °НюгЧа <25-130)

Потеря информации в индикаторном устройстве будет равна:

сг ( )Pi

!СПР

-(25-131)

О2( )пот О2( )пот:

- коэффициент ухудшения точности; о (а)Распр - ошибка, вызванная криволи-нейностью распространения радиоволн [Л. 4]; о(а)ИНд - ошибка, вносимая при отсчете по индикатору.

Потери информации в индикаторных выходных устройствах. Ухудшение основных тактических показателей РЛС и РНС по сравнению с потенциально-возможными их значениями можно оценить более общим критерием - потерей количества информации. В качестве примера определим эти потери для РЛС, измеряющей две координаты- дальность и азимут. Если потенциальные значения разрешающих способностей по дальности и азимуту равны соответственно S(r)n0T и 6 (фаз) пот, дальность действия РЛС без учета потерь в индикаторе равна гм, то зона обзора будет содержать число элементов разрешения цели, равное

пот= . Iff3 :- (25-132)

О (г)пот О (фаз)пот

где Фаз - сектор обзора по азимуту.

При использовании реального индикаторного устройства дальность обнаружения при прочих равных условиях уменьшится в

Ё, = V ид, а реальные разрешающие способности можно принять равными

6(r) 6(г)пот + 6(г) нд = = 6 (г) пот Ут

6 (фаз) ~ 6 (фаз) пот + б (фаз) инд = = б(фаз)пот >Ф -

Поэтому число элементов разрешения сократится и будет равно:

, eh

(25-133)

Еб (г) 8 /а ) v ъ пот лаз/пот *г гф

В каждом из элементов- разрешения может быть одна из двух возможных ситуаций - сигнал есть и сигнала нет . Прн равной вероятности этих значений будет получено максимальное количество информации:

/noT=log22nnOT = nnOT,(?e. ед, (25-134)

а в реальном случае

/ = log22 = п, дв. ед. (25-135)

Д/ = /п

/ = л

L * (г)пот б

Еб(г) Ь(ц> \ у ь 1 ;пот \таз;П0Т г,

После преобразований получим: гмФаз

(фаз)пот

-]. (25-136)

6 (г)пот 6 (фаз)пот

= пот(1-ГС ! (25

137)

Полученное выражение показывает, что потеря информации в индикаторе определяется теми же показателями, которые характеризуют влияние индикатора на дальность действия РЛС и ее разрешающую способность.

В качестве примера подсчитаем потерю информации в РЛС, имеющей следующие данные: гм=300 км; Фаз=360°; 6(У)Пот = = 0,45 кж;6(фаз)пот = 1<,;аинд = 3 (1-1,32); Y>-=7;Y<p=l>5.

Подставляя данные в формулу (25-137), получаем:

300-360/ 1 \

Д/ = --- 1 - ---) =6 500, дв. ед, 0,45-1 \ 1,3-7-1,5/

что составляет 2,7% от потенциально-возможного количества информации.

Тенденции развития индикаторных устройств

Индикаторные выходные устройства влияют на основные тактические показатели РЛС и РНС. Поэтому разработка рациональной и совершенной системы индикации является одной из важнейших задач проектирования РЛС и РНС. Основными проблемами при этом являются повышение разрешающей способности индикатора; увеличение количества информации, представляемой на экране; наилучшее согласование характера изображения с психофизиологически-, ми особенностями оператора.

Повышение разрешающей способности реализуется путем улучшения качества фокусировки вновь разрабатываемых трубок. В настоящее время опвгеные трубки с магнитным управлением позволяют получить качество фокусировки С?ф = 6 000 [Л. 2]. Однако этн данные относятся к трубкам с однослойным покрытием экранов, не обеспечивающим, как правило, необходимой длительности послесвечения отметок сигналов. Трубки с двухслойными (каскадными)