4.3. Амплитудно-фазовые методы радиопеленгации

Амплитудно-фазовые методы радиопеленгации основаны на использовании как амплитудных, так и фазовых соотношений напряжений двух разнесенных в пространстве приемных антенн.

Примером амплитудно-фазового метода радиопеленгации может служить фазно-противофазный метод, называемый иначе методом суммы и разности. Сущность этого метода сводится к следующему.

Пусть две приемные антенны включены синфазно. Тогда напряжение на входе приемника будет равно геометрической сумме напряжений антенн, т. е.

где U¯₁ и U¯₂ - напряжения на входе приемника от первой и второй антенн.

Если антенны идентичны, а направления максимумов их диаграмм направленности перпендикулярны к базе, то U₁ = U₂. Поэтому согласно рис. 4.5 суммарное напряжение будет

где φ - разность фаз между напряжениями U₁ и U₂.

Рис. 4.5. К определению суммарного и разностного напряжений

Подставляя значение разности фаз φ из формулы (4.12), получим

Напряжение U₁ можно представить как

где U₀ - напряжение на входе приемника при совпадении направления максимума диаграммы направленности с направлением на цель.

Поэтому

При противофазном включении антенн напряжение на входе приемника будет равно геометрической разности напряжений антенн. При оговоренных выше условиях разностное напряжение будет

Если измерить отношение

то можно определить пеленг цели α.

Блок-схема одного из вариантов двухканального радиопеленгатора, реализующего рассматриваемый метод пеленгации, представлена на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Блок-схема амплитудно-фазового радиопеленгатора: УВЧ₁ и УВЧ₂ - усилители высокой частоты, См₁ и См₂ - смесители, Г - гетеродин, УПЧ₁ и УПЧ₂ - усилители промежуточной частоты, ФСУ - фазосдвигающее устройство

Величина отклонения штриха на экране электронно-лучевой трубки, возникающего под воздействием импульсов промежуточной частоты, зависит от направления на цель.

Действительно, отклонение пятна на экране по осям X и Y будет

и

Здесь k_x и k_y - коэффициенты усиления каналов "X" и "Y" приемника;

h_x и h_y - чувствительность трубки по "X" и "Y" пластинам.

Поэтому

где γ - угол между штрихом на экране и осью Y.

Если

то

Следовательно,

откуда

Существенно отметить, что при таком варианте реализации рассматриваемого метода пеленгации возможно осуществить одноимпульсную пеленгацию цели.

Можно пеленгацию фазно-противофазным методом осуществить и путем поворота антенной системы в положение, при котором напряжение разности будет равно нулю. Пеленг в этом случае отсчитывается по азимутальному прибору, указывающему угловое положение антенной системы. Для того чтобы иметь представление о стороне отклонения цели от направления минимума, необходимо на выходе пеленгатора предусмотреть фазовый дискриминатор.

Блок-схема такого варианта радиопеленгатора представлена на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Блок-схема амплитудно-фазового радиопеленгатора с поворотной антенной системой

Если напряжение с выхода фазового дискриминатора, после необходимого усиления, подать на электромотор механизма вращения антенной системы, то будет обеспечено автоматическое сопровождение цели по направлению.

Следует иметь в виду, что амплитудно-фазовые радиопеленгаторы можно выполнить и в одноканальном варианте.

Рассмотрим теперь основные факторы, определяющие инструментальную точность двухканального амплитудно-фазового радиопеленгатора.

Если параметры радиопеленгатора точно известны и стабильны, то единственным источником ошибок пеленгации являются ошибки отсчета угла γ. Из формулы (4.20) следует, что

где Δγ - ошибка отсчета.

Переходя к средним квадратическим ошибкам, получим

где σ_γ - средняя квадратическая ошибка отсчета.

Как видим, точность пеленгации зависит от точности отсчета, величины отношения ^d/_λ и значения угла α, причем зависимость точности пеленгации от последних двух величин такая же, как и при фазовом методе пеленгации [формула (4.16)].

Ошибки отсчета зависят главным образом от отношения сигнал/помеха. Для случая, когда сигнал значительно превышает уровень помех, среднеквадратичная ошибка отсчета ориентировочно равна

Отметим, что нестабильности фазовых характеристик антенно-фидерной системы и амплитудных характеристик каналов приемника вызывают дополнительные ошибки пеленгации.

В частности различие фазовых характеристик каналов пеленгатора ведет к тому, что штрих на экране превращается в эллипс. Разумеется, что в этом случае ошибки отсчета будут возрастать.