logo
Основи РЛС / 3 Обробка інформації / Тема 2

6.3.1 Способы построения индикаторов измерения высоты

Формирование развертки высоты

Индикатор измерения высоты (ИИВ) может быть построен двумя способами:

Индикатор дальность-угол места. Вид экрана ИИВ типа дальность-угол места показан на рис.6.23,а. В индикаторе этого типа горизонтальная развертка является разверткой дальности:

x = mДD = kД ; 0 < t < Tр, (6.13)

а вертикальная – разверткой угла места

y = mеε, 0 < ε < εmax, (6.14)

где mД, mе – масштаб индикатора по дальности и углу места соответственно, kД = mДc/2.

Поскольку длительность развертки дальности Tр значительно меньше времени перемещения ДН антенны по углу места, т.е.

Tкач = Θ/Ωа >> Tр = 2Dмакс/c, (6.14)

где Θ – ширина ДНА по углу места, Ωа – угловая скорость качания антенны, то линии разверток дальности на экране индикатора будут иметь вид прямых линий, перемещающихся снизу вверх, т.е. будет наблюдаться прямоугольный растр. Таким образом, по принципу построения такой индикатор подобен индикатору азимута и дальности с прямоугольным растром, только вместо развертки по азимуту в нем имеется развертка по углу места.

а) б)

Рис.6.23. Вид экрана ИИВ типа дальность-угол места (а) и дальность-высота (б)

Для определения высоты на экран трубки наносится шкала-номограмма, по которой определяется высота полета цели. Шкала может быть графической, но чаще бывает электронной. Линии равных высот шкалы строят по формуле

H = h + D sinε + D2/(2Rэ), (6.15)

где h – высота антенны РЛС над землей; D – наклонная дальность до цели; ε – угол места цели; Rэ – эквивалентный радиус земли, учитывающий ее кривизну и нормальную рефракцию.

Линии равных высот на экране индикатора в координатах дальность-угол места имеют вид гипербол (рис.6.23,а). Убедиться в этом можно следующим образом. Считая

h << H, sinε ≈ ε, D2/(2Rэ) = 0,

получим из (6.15), что ε = H/D, т.е. уравнение гиперболы.

Отметки эхо-сигналов на экране будут иметь вид вертикальных штрихов одинаковой длины на всех дальностях.

Недостатками индикатора типа дальность-угол места являются: слабое использование площади экрана трубки (значительная площадь экрана за линией Н = Нмакс) и малая точность определения высоты.

Режим «дальность – угол места» является одним из режимов ИИВ, примененного в ПРВ-17.

Индикатор типа дальность-высота. Оптимальной с точки зрения масштаба развертки по вертикали будет такая форма растра на экране ИИВ, при которой линии равных высот образуют систему параллельных друг другу линий. В таком индикаторе горизонтальная развертка является разверткой дальности:

x = mДD = kДt; (0 < t < Tр), (6.16)

а вертикальная – разверткой высоты

y = mнH = kнt sinε + kзt2; (0 < t < Tр), (6.17)

где kД = mДc/2, kн = mнc/2, kз = mзc2/(8Rэ), Tр – длительность развертки дальности.

Поскольку период качания антенны значительно больше, чем длительность развертки дальности Tр, то за время Tр угол места можно считать неизменным. Поэтому развертка на экране представляет форму параболы (6.17). Вид экрана ИИВ типа дальность-высота показан на рис.6.23,б.

Линии равных высот в этом индикаторе будут представлять прямые, а линии равных углов места – параболы.

Полагая в формуле (6.17) kз = 0, т.е. считая Землю плоской, получим для вертикальной развертки

y = kнt sinε. (6.18)

При условии Tкач >> Tр (см. (6.14)), развертки на экране индикатора будут иметь вид прямых линий, выходящих из одной точки и имеющих меняющийся от одного периода повторения к другому угол наклона a, как это показано на рис.6.23,б.

Индикатор типа дальность-высота имеет полярный деформированный растр. Деформация растра обеспечивает крупный масштаб по угловому смещению развертки и позволяет развернуть в действительности наблюдаемый сектор углов места в 20о-30о в сектор 70о-80о на экране индикатора. Такое растяжение углов вызывает геометрические искажения.

Сигналы от точечных целей на индикаторе типа дальность-высота будут иметь вид дужек (как на ИКО), угловая ширина которых определяется шириной ДНА по углу места. Однако из-за имеющейся разницы в масштабах по осям x и y эти дужки будут почти вертикальными штрихами. Их длина при постоянной высоте будет увеличиваться с увеличением дальности.

Подобный ИИВ применен в радиовысотомере ПРВ-16. В ПРВ-17 режим «дальность – высота» является одним из режимов работы ИИВ.

Формирование развертки высоты в индикаторе дальность-высота. Развертка высоты (6.17), имеющая в индикаторе дальность-высота вид параболы, может быть получена, если проинтегрировать напряжение вида

u(t) = k'н sinε + 2k'зt, (6.19)

в интервале 0 < t < Tр. Действительно,

где 0 < t < Tр.

Эта особенность и определяет способ формирования вертикальной развертки в индикаторе. Функциональная схема устройства формирования растра приведена на рис.6.24.

Напряжение u1 = k'н sinε формируется потенциометрическим датчиком синусоидального напряжения, движок которого связан с валом качания антенны РЛС. Линейно-нарастающее напряжение u2 = 2k'зt (пилообразное напряжение) формируется под воздействием импульса запуска генератором пилообразного напряжения (ГПН), который используется также для формирования горизонтальной развертки (развертки дальности) индикатора.

Рис.6.24 Функциональная схема устройства формирования растра в ИИВ

В качестве интегратора может быть использован емкостной накопитель. Процесс интегрирования поясняется рис.6.25.

Рис.6.25. К пояснению принципа работы интегратора.

При постоянном напряжении на входе напряжение на емкости нарастает линейно. Напряжение на емкости, заряжающейся от нарастающего напряжения вида k'н sinε+ 2k'зt, будет иметь вид параболы.

Устройство срыва обеспечивает разряд емкости накопителя после окончания развертки дальности, т.е. возвращает начальное напряжение на емкости в исходное состояние по окончании процесса интегрирования. Фиксирующая схема прекращает работу расширителя устройства срыва и ГПН при достижении развертки верхней кромки экрана. Работа фиксатора уровня поясняется эпюрой 4 на рис.6.25.

Схема ввода эквивалентной приведенной температуры Тэп предназначена для учета при измерении высоты эффекта текущей атмосферной рефракции, зависящей от климатических условий в точке стояния высотомера.

Таким образом, для определения высоты полета цели ИИВ может быть построен двумя основными способами: в координатах дальность – угол места (секторный индикатор с прямоугольным растром) и в координатах дальность – высота (секторный индикатор с полярным растром). Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.