8.2. Когерентный метод непрерывного излучения

Упрощенная блок-схема радиолокатора, позволяющего реализовать когерентный метод непрерывного излучения селекции движущихся целей, представлена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Упрощенная блок-схема когерентного радиолокатора: ГВЧ - генератор высокой частоты; Д - детектор, Фильтр Д. Ч. - фильтр допплеровских частот, И - индикатор

Работа радиолокатора сводится к следующему.

На детектор поступают прямой непрерывный сигнал частоты f₁ с передающей антенны и отраженный от цели сигнал частоты f₂.

В случае, если имеется радиальная составляющая скорости цели υ_r, то частота отраженного сигнала будет, как известно, отличаться от частоты прямого на величину поправки Допплера f_д, т. е.

где

В данной схеме детектор работает в качестве смесителя или преобразователя частоты. После детектора появляются комбинационные частоты. С помощью фильтра допплеровских частот можно выделить разностную комбинационную частоту, равную частоте Допплера,

Поэтому индикатор радиолокатора может быть отградуирован непосредственно в единицах радиальной скорости.

Рассматриваемая схема интересна в том отношении, что в ней впервые вводится понятие о когерентных колебаниях.

В самом деле, колебания генератора высокой частоты в этой схеме используются в качестве опорных, с которыми сравниваются колебания отраженного сигнала.

Если частота и амплитуда опорных колебаний стабильны, то можно считать эти колебания когерентными, так как существует строгая временная связь любой части колебаний с любой другой частью тех же непрерывных колебаний.

При отражении от неподвижной или движущейся точечной цели отраженный сигнал является также когерентным.

Поэтому данный метод и называется когерентным методом непрерывного излучения.

Такой метод позволяет определять скорость цели и направление на нее, но не дает возможности определять дальность до цели, что, естественно, сужает круг его использования.

В частности, радиолокаторы непрерывного излучения применяются в качестве "часовых", обнаруживающих движение даже такой цели, как ползущий в густом кустарнике или движущийся в условиях города человек. В этом случае импульсные радиолокаторы "бессильны" выделить сигнал движущейся цели на фоне сигналов местных предметов (кустарник, деревья, дома и т. п.).

Кроме того, этот метод реализуется в радиовзрывателях, в радиолокаторах обнаружения низколетящих самолетов и, наконец, в измерителях скоростей самолетов, снарядов, мин и ракет.

Следует иметь в виду, что при конструировании радиолокаторов непрерывного излучения, предназначенных для селекции движущихся целей, необходимо решить ряд серьезных технических проблем.

Важнейшей проблемой является уменьшение влияния прямого сигнала передатчика.

Большой уровень сигнала от передатчика на входе приемника опасен по нескольким причинам: во-первых, из-за возможности повреждения детектора, особенно кристаллического, и, во-вторых, из-за увеличения пороговой мощности, вызванной паразитной модуляцией колебаний генератора высокой частоты.

Основной способ уменьшения уровня прямого сигнала - применение отдельных приемной и передающей антенн. Это утяжеляет и усложняет конструкцию антенной системы, но зато позволяет снизить уровень сигнала передатчика на входе в 10⁵-10⁶ раз.

Важно также повысить чувствительность приемного устройства, что осуществляется обычно заменой простого детекторного приемника супергетеродинным приемником (рис. 8.2). Детекторный приемник не обеспечивает достаточной чувствительности из-за малого усиления и низкочастотных шумов кристаллического детектора.

Рис. 8.2. Блок-схема когерентного радиолокатора: ГВЧ - генератор высокой частоты, См - смеситель, Гет - гетеродин, УПЧ - усилитель промежуточной частоты, Д - детектор с фильтром допплеровских частот, УНЧ - усилитель низкой частоты, И - индикатор

В качестве индикаторного устройства определения скорости могут использоваться частотомеры, спектроанализаторы и т. п.

В заключение отметим, что при реализации когерентного метода непрерывного излучения в двухчастотном варианте возможно и определение дальности. Такой двухчастотньий метод дальнометрии был рассмотрен в гл. 3.