9.4. Системы с передачей преобразованных радиолокационных сигналов

Ранее было отмечено, что системы с передачей преобразованных сигналов позволяют значительно уменьшить ширину спектра передаваемых сигналов. Однако приведенные в разделе 9.1 величины, характеризующие ширину полосы пропускания таких систем, не учитывали всей совокупности сигналов, которые необходимо передать по линии связи.

Поэтому получаемое сужение спектра будет, естественно, меньше приведенного в разделе 9.1. Действительно, в таких системах необходимо передавать сигналы, характеризующие либо угловое положение антенны радиолокационной станции, либо угловое положение считывающего устройства, что ведет к соответствующему расширению спектра.

Для передачи указанных сигналов могут быть использованы те же методы, что и в системах с непосредственной передачей радиолокационных сигналов.

Различают следующие основные методы преобразования широкополосной радиолокационной информации в узкополосную:

1) метод опробывающих импульсов,

2) метод замедленного считывания,

3) метод кодирования координат цели.

Метод опробывающих импульсов заключается в следующем. Допустим, что за время поворота антенны на угол, соответствующий ширине диаграммы направленности, от цели приходят n отраженных сигналов, параметры которых остаются примерно одинаковыми в течение этого времени. Форму огибающей отраженных сигналов можно передать при помощи последовательности из n коротких опробывающих импульсов (рис. 9.5), интервал между которыми равен

где Т_п - период повторения.

Рис. 9.5. Графики напряжений, поясняющие метод опробывающих импульсов

Амплитуды этих импульсов пропорциональны соответствующим значениям огибающей отраженных сигналов. Фиксирующее устройство сохраняет амплитуды опробывающих импульсов в течение интервала времени между двумя соседними импульсами. Полученный на выходе фиксирующей схемы сигнал ступенчатой формы передается на приемную станцию по узкополосной линии связи.

Развертка на приемном конце линии аналогична развертке обычного индикатора, находящегося на передающем конце, с тем лишь различием, что на каждые n ходов радиальной развертки на передающем конце приходится один ход развертки на приемном. За время этого хода приходящий сигнал воспроизводит огибающую отраженных сигналов.

Недостатком таких систем является ухудшение качества изображения при передаче, особенно в случае быстрого изменения транслируемой обстановки.

Сущность метода замедленного считывания сводится к следующему. Видеосигналы с выхода приемника радиолокационной станции поступают на преобразователь полосы частот, который может быть выполнен в виде оптико-механического устройства, состоящего из индикатора дальности с кольцевой разверткой, системы оптической развертки, считывающей части и фотоэлемента (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Упрощенная блок-схема системы, реализующей метод замедленного считывания: И - индикатор дальности с кольцевой разверткой, ФЭ - фотоэлемент, У - усилитель, Ст - стандартизатор импульсов, ГП₁ - первый генератор поднесущей, ГП₂ - второй генератор поднесущей, ДПД - датчик углового положения диска, ДОС - датчик сигнала 'севера', ДСА - датчик скорости вращения антенны, М - модулятор, ГВЧ - генератор высокой частоты, Пр - приемник, AС₁ и АС₂ - амплитудные селекторы, Ф - фильтр, Дм - демодулятор, Дв - синхронный двигатель, ММ - магнитная муфта, СД - селектор длительности, ВД - временной дискриминатор, ГСС - местный генератор сигнала 'севера'

Сигналы, отраженные от целей, возникают на экране электронно-лучевой трубки индикатора в виде яркостных отметок, угловые положения которых пропорциональны дальности. Система оптической развертки содержит линзу, которая проектирует небольшую часть кольцевой развертки на щель во вращающемся диске. Проходящий через линзу световой пучок от отметки цели на экране индикатора попадает на фотоэлемент. Фототок представляет собой точное отображение огибающей отраженных сигналов с тем различием, что период изменения фототока значительно меньше периода повторения импульсов станции.

В рассматриваемой системе время считывания отметок целей, облучаемых радиолокационной станцией при данном угловом положении антенны, должно быть равным или меньше времени поворота антенны на угол, равный ширине диаграммы направленности. Поэтому скорость вращения диска считывающего устройства лежит в пределах от нескольких сот до нескольких тысяч оборотов в минуту. При скорости вращения диска 30 оборотов в секунду и ширине щели, примерно равной 1/150 длины кольцевой развертки, наивысшая частота возможных изменений фототока будет

Для увеличения необходимой интенсивности сигналов в подобном преобразователе вполне достаточно трех отраженных от цели сигналов, полная же надежность обнаружения цели достигается при 10 отраженных сигналах.

Упрощенная блок-схема системы, реализующей рассматриваемый метод, представлена на рис. 9.6. Сигналы с выхода преобразователя волосы подаются на модулятор передатчика. Кроме того, на модулятор поступает и сигнал "севера" - серия импульсов, заполняющая один период механической развертки. Информация об угловом положении антенны передается методом скорости вращения на поднесущей частоте. Сигналы, несущие эту информацию, а также и сигналы "севера" передаются по линии связи с амплитудой, в два раза большей амплитуды видеосигнала.

Для дополнительного сужения полосы частот в системе используется стандартизатор импульсов. Последний подавляет все импульсы, амплитуда которых меньше определенного уровня и ограничивает до заданной величины импульсы, превышающие этот уровень. Цель в этом случае указывается только двумя сигналами "да"-"нет", что исключает необходимость передачи сигналов, уровни которых меняются в широких пределах.

Видеосигналы с выхода стандартизатора поступают на заторможенный генератор поднесущей, находящийся в блоке модулятора. Генератор вырабатывает синусоидальное напряжение с постоянной начальной фазой, которое модулируется видеосигналами. Постоянство фазы упрощает использование генератора и позволяет дополнительно сузить полосу пропускания канала связи. Время работы генератора пропорционально протяженности цели.

На приемном конце линии выделенные фильтром и продетектированные видеосигналы и "сигналы севера" поступают на амплитудные селекторы АС₁ и АС₂. С выхода их видеосигналы подаются на индикатор, а "сигнал севера" поступает на селектор длительности импульсов СД, и затем - на временной дискриминатор ВД. На этот же дискриминатор поступают и сигналы, вырабатываемые системой местной развертки ГСС, когда луч ее проходит через северное направление. В случае несовпадения сигналов местного севера и сигнала, соответствующего направлению на север антенны радиолокационной станции, дискриминатор вырабатывает напряжение, заставляющее сработать магнитную муфту сцепления ММ осей двигателя и привода отклоняющих катушек индикатора кругового обзора. Тогда движение отклоняющих катушек или сельсина-датчика прекращается до достижения синфазности.

Для питания синхронного двигателя системы развертки используется напряжение, выделенное фильтром Ф и демодулятором Д_м из поднесущей частоты.

Преобразователь полосы можно выполнить на электронно-лучевой трубке с накоплением зарядов, использование которой дает те же преимущества, что и при передаче изображений телевизионным методом. При этом отклоняющая система считывающей части трубки заставляет электронный луч пробегать по мозаике с замедленной скоростью, равной скорости механической развертки.

Можно использовать накопительную трубку с однострочной записью, применение которой в значительной степени упрощает схему развертки. В системе, использующей такую трубку, многократная запись ведется на одной строке в течение времени поворота диаграммы на угол, соответствующий ширине луча, а считывается сигнал только один раз за все это время. Таким образом, число импульсов от цели сводится к одному за период развертки индикатора, что еще больше уменьшает полосу передаваемых частот.

Сущность метода кодирования координат заключается в следующем. Для получения на приемном конце канала связи изображения, аналогичного изображению на экране индикатора радиолокационной станции, по каналу связи передаются группы цифр, характеризующие положение цели на экране индикатора. Для этого используется кодирование по двоичному коду координат цели в полярной или декартовой системах. Выбор координатной системы зависит от типа индикатора радиолокационной станции. Количество же цифр в кодовой группе определяется необходимой точностью системы передачи. Кодирование координат цели осуществляется автоматически при помощи специальных вычислительных машин.

Полоса частот определяется необходимой точностью и скоростью передачи радиолокационной информации. Так, например, для того чтобы передать в одну секунду информацию о координатах 100 целей с относительной дальномерной точностью порядка 10^-3 и азимутальной точностью порядка 1/3°, достаточно полосы пропускания канала связи в несколько килогерц. Интересно отметить, что при этом необходимо передавать группы, состоящие из 10 цифр.

Заканчивая рассмотрение узкополосных систем трансляции, заметим, что такие системы позволяют вести запись преобразованных радиолокационных сигналов или координат цели на магнитную ленту, что может быть использовано при расследований причин летных происшествий.