3.1. Методы дальнометрии

В зависимости от того, по какому параметру отраженного или ответного сигнала (по фазе, частоте или временному положению импульса) определяется его запаздывание относительно излученного, различают фазовый, частотный и импульсный методы радиодальнометрии.

Фазовый метод

При фазовом методе передатчик

(рис. 3.1) излучает немодулированное

гармоническое колебание.

Фаза этого зондирующего сигнала имеет

мгновенное значение

где f₀ – частота излучаемого колебания,

а j₀ – начальная фаза. Тогда мгновенная фаза j₂ отраженного сигнала будет запаздывать на время t₃ = 2r/с, где r – дальность отражающего объекта. Поэтому

.

Здесь для упрощения предполагается, что при отражении зондирующего сигнала от объекта его фаза не изменяется.

Отраженный сигнал поступает на приемную антенну, затем в приемник ПРМ и с него на фазометр Ф, на который поступает и зондирующий сигнал. Фазометр измеряет разность y фаз излучаемого и отраженного сигналов:

,

которая пропорциональна дальности отражающего объекта.

Следовательно, искомая дальность r=l₀y/(4p) и показания фазометра можно проградуировать непосредственно в единицах расстояния.

Система, реализующая фазовый метод радиодальнометрии, называется фазовым радиодальномером. Рассмотрим его некоторые характеристики.

Поскольку фазометр может однозначно измерять разность фаз в пределах до 2p, то максимальная дальность действия такого дальномера, определяемая из условия однозначного определения дальности, составляет r_max=l₀2p/(4p)= =0,5l₀, т.е. всего только половину используемой длины волны.

Абсолютная погрешность измерения дальности вследствие неточности измерения разности фаз Dy составляет

и может быть сделана сколь угодно малой за счет уменьшения длины волны. Но при этом пропорционально сокращается и максимальная дальность. Относительная погрешность измерения дальности

определяется относительной инструментальной погрешностью работы фазометра.

Легко видеть, что если на пути распространения излученной электромагнитной волны встретится не один отражающий объект, а хотя бы два, то от каждого из них на радиодальномер придет отраженный сигнал с разностью фаз, определяемой дальностью до этого объекта, и амплитудой, зависящей от дальности и площади его отражающей поверхности. Два сигнала, отраженные от указанных объектов, сложатся и образуют некоторый результирующий сигнал, фаза которого будет сложной функцией фаз и амплитуд слагаемых. Амплитуды последних заранее неизвестны и могут считаться случайными, что и обеспечивает случайность фазы результирующего сигнала. Фазометр дальномера будет измерять разность фаз этого результирующего и зондирующего сигналов, которая весьма сложным и случайным образом зависит от дальностей и эффективных отражающих поверхностей объектов. При этом фазовый дальномер будет измерять дальность до некоторого несуществующего объекта, которая пропорциональна указанной разности фаз результирующего и зондирующего сигналов. Таким образом, при наличии уже двух отражающих объектов показание фазового радиодальномера единственно и к тому же ошибочно. Следовательно, рассматриваемый фазовый радиодальномер может измерять дальность только до одного объекта, т.е. не обладает способностью определять дальности до двух и более разнесенных объектов или, как говорят, не обладает разрешающей способностью по дальности.