3.9. Частотный метод дальнометрии многих целей

До сих пор рассматривался случай, когда на вход приемника кроме прямого сигнала поступал только один отраженный сигнал. Такой случай имеет место при использовании частотного дальномера в качестве самолетного посадочного высотомера.

Если же одновременно облучается ряд целей, то на входе приемника, кроме прямого сигнала, будет ряд отраженных сигналов с соответствующими задержками по времени. В результате возникнет интерференция как прямого сигнала с каждым из отраженных сигналов, так и отраженных сигналов между собой.

Интерференцией отраженных сигналов между собой можно пренебречь, поскольку их интенсивность много меньше интенсивности прямого сигнала.

При модуляции по закону симметричной треугольной кривой после детектирования результирующего сигнала появятся частоты биений, соответствующие расстояниям до каждой из целей. Применять гармоническую модуляцию в рассматриваемом случае нельзя, так как при этом частота биений сигналов, отраженных от каждой из целей, будет периодически меняться (рис. 3.18).

Частоты биений можно обнаружить при помощи анализатора спектра.

Как известно, существуют многоканальные и одноканальные анализаторы спектра. Первые позволяют одновременно наблюдать все частоты биений, вторые - выполнить последовательное наблюдение всего диапазона частот биений.

Блок-схема многоканального анализатора спектра представлена на рис. 3.21. Анализатор состоит из ряда фильтров, каждый из которых пропускает узкую полосу частот биений, соответствующую заданному интервалу расстояний. На выходе фильтров включаются индикаторы.

Рис. 3.21. Блок-схема многоканального анализатора спектра: Пр - приемник, Ф₁, Ф₂ ... Ф_n - фильтры, И₁, И₂ ... И_n - индикаторы

Простейшим примером многоканального анализатора может служить хорошо известный вибрационный частотомер.

Число каналов анализатора определяется требуемой точностью и разрешающей способностью дальномера. Если все каналы имеют одинаковую разрешающую способность по дальности δR, то число каналов должно быть

Так, при R_макс = 150 км, R_мин = 300 м и δR = 300 м должно быть 500 каналов.

Выполнение такого числа каналов связано с определенными техническими трудностями.

Следует иметь в виду, что

Дальномер с одноканальным анализатором свободен от этого недостатка. Такой дальномер можно выполнить в различных вариантах. Так, например, можно на выходе приемника поставить узкополосный фильтр с фиксированной настройкой и просматривать весь диапазон дальности путем медленного периодического изменения девиации частоты (рис. 3.22) или частоты модуляции (рис. 3.23) Можно параметры модуляции оставить неизменными, а перестраивать периодически во всем диапазоне частот биений узкополосный фильтр, в качестве которого может быть использован колебательный контур.

Рис. 3.22. Частота биений при периодическом изменении девиации частоты

Рис. 3.23. Частота биений при периодическом изменении частоты модуляции

Необходимо однако иметь в виду, что при перестройке контура будет меняться полоса пропускания и, следовательно, разрешающая способность по дальности. Если это является нежелательным, то можно последовательный анализ частот биений выполнять и при фиксированной настройке узкополосного фильтра. Для этого между выходом приемника и фильтром вводится смеситель, на который подаются колебания частоты биений и колебания гетеродина, частота которого медленно меняется в соответствующих пределах (рис. 3.24).

Рис. 3.24. Блок-схема одноканального анализатора с фиксированной настройкой фильтра

Дальномеры с одноканальными анализаторами несколько проще дальномеров с многоканальными анализаторами. Однако последовательный анализ спектра частот биений значительно увеличивает время определения дальности.

Следует отметить, что если расстояние между дальномером и целью меняется, то за счет эффекта Допплера частоты биений в двух соседних полупериодах модуляции не будут равны между собой, поэтому движущаяся цель на анализаторе спектра даст две отметки, а это означает, что при большом числе движущихся целей расшифровка показаний анализатора спектра будет затруднена.