Въведение в моноимпулсния радар
Глава 1. Моноимпулсен метод. Въведение
Идеята за моноимпулсния метод произтича от по-ранната идея за определяне на посоката чрез използване на множество модели на излъчване едновременно. Ако вълна, идваща от изолиран източник на импулсно лъчение, разположен на достатъчно голямо разстояние, се получава едновременно от две различни модели на излъчване, тогава абсолютните стойности на амплитудите и фазите на получените сигнали се променят с промени в характеристиките на източника или средата, в която се разпространяват сигналите, но техните относителни стойности зависят само от ъгъла на пристигане [2]. Чрез фокусирането върху връзката на моделите на излъчване, а не върху самите модели, всички други параметри по принцип са изключени от разглеждане, с изключение на ъгъла на пристигане. Моментният избор на това по отношение на приемането на всеки импулс, за да се определят ъглите на пристигане на трептенията от всички източници, разположени в диаграмата на излъчване, независимо от абсолютното ниво на амплитудите на тези трептения, е една от двете отличителни черти на моноимпулсния метод. Втората особеност е, че когато сигнал пристигне от посока, която е симетрична по отношение на еквисигнала, изходното напрежение променя само знака.
В най-простата си форма моноимпулсният метод се състои в сравняване само на една двойка сигнали, което е достатъчно за определяне на ъгъла на пристигане в една равнина, т.е. за определяне на азимута на източника на радиация или неговия ъгъл на издигане. Въпреки това, проследяването на цел в космоса изисква измерване на ъгъла на пристигане в две ортогонални равнини. Следователно почти всички използвани системи за проследяване [1, 3, 4, 7] сравняват две двойки сигнали: обикновено едната двойка в азимуталната равнина, а другата в равнината на издигане.
Глава 2 Обща теория на моноимпулсния радар
Първи постулат. Ъгловата информация в моноимпулсния радар се извлича като съотношение.
Ъгловата информация за целта се получава при този метод чрез сравнение по двойки на получените сигнали. Прилагането на такова сравнение чрез вземане на съотношението на два сигнала води до факта, че напрежението на изхода на моноимпулсна гониометрична система се оказва функция само на ъгъла на пристигане и не зависи от абсолютното ниво на амплитудите на получените сигнали.
Втори постулат. Измереното съотношение на получените сигнали се обръща при прехода от положителен ъгъл на пристигане към равен отрицателен ъгъл на пристигане.
Глава 3
Не необичайна форма на псевдо-моноимпулсен радар е система, която има нормализиране и дори симетрия. Такава система има най-сериозния недостатък, който влияе върху определянето на знака на сигнала за грешка. Тази система обаче има важни приложения, едно от които е описано от Busignis и е свързано с повишаване на точността на радара за търсене. В този случай сравнението на получените сигнали е ограничено само от индикацията за съвпадението на амплитудите на двата сигнала. Ако равносигналната линия на радара преминава през посоката към целта, тогава азимуталната позиция на тази цел се определя на индикатора за кръгов изглед доста точно чрез увеличаване на яркостта на лъча в посоката, където амплитудите на получените сигнали съвпадат.
Някои системи не са наистина моноимпулсни поради липсата на симетрия на характеристиката за намиране на посоката по отношение на еквисигналната посока, въпреки че това се случва по-рядко от нарушаването на първия постулат. Важен пример за този тип псевдомоноимпулсни системи е система с електронендвижещи се в еквисигнална посока (електрически сканирана система), която е описана в следващия параграф.
Глава 4. Моноимпулсни системи за пеленгиране в две равнини
Броят на необходимите индивидуални канали може да бъде намален от три на два чрез формиране на един комплексен сигнал от два диференциални сигнала, фазово изместени един спрямо друг с 90°. След това комплексният диференциален сигнал може да бъде усилен в един канал, след което отново може да бъде разделен на два оригинални диференциални сигнала чрез разлагане на комплексния сигнал на компоненти, единият от които е във фаза със сумарния сигнал, а вторият е изместен спрямо него с 90°. Този метод намалява броя на необходимите диференциални усилватели, но за сметка на по-строгите фазови толеранси. В този случай посоката на еквисигнала все още ще бъде точно определена от нулевата амплитуда на диференциалния сигнал, независимо от амплитудните или фазовите характеристики на усилвателите, което всъщност е основното предимство на системата от тип I. Когато целта се отклони от еквисигналната посока, всяко произволно фазово изместване в усилвателя на композитната разлика спрямо фазата в усилвателя на сумиращия канал ще доведе до стойности на азимут и елевация, които са комбинация от истинския азимут и ъгъл на елевация на целта.
Когато се използва такава схема за проследяване на целта, всяко нежелано фазово изместване ще доведе до взаимно смущение на сигналите за грешка на азимута и елевацията. Изместване на фазата от 90° би накарало сигналите за грешка на азимута и елевацията да разменят местата си и това би нарушило напълно системата за проследяване, тъй като сигналът за грешка на елевацията би накарал антената да се движи по азимут иобратно. При два отделни канала за грешка, какъвто е случаят с триканалните системи, описани в предходния параграф, фазовата грешка би довела само до намаляване на наклона, но няма да доведе до взаимодействие на двата сигнала за грешка. Ако паразитното фазово изместване надвишава 90°, тогава знакът на сигнала за грешка се променя.
Глава 5
Антената е сърцето на моноимпулсния радар. Той осигурява връзка между източника на излъчване и ъгловия дискриминатор. Веригата на ъгловия дискриминатор е избрана от сравнително малък брой дискриминатори, използвани в практиката, и следователно контролът на характеристиките на моноимпулсните системи в момента се извършва главно чрез промяна на дизайна на антенната система. Чрез избор на подходящо разпределение на възбуждащия ток в отвора на антената може да се контролира пеленгационната характеристика на системата. Използвайки методите за синтезиране на разпределението на тока в апертурата, описани в тази глава, е възможно например да се линеаризира характеристиката за намиране на посоката в даден интервал от ъгли на пристигане или да се осигури максимална чувствителност на системата в еквисигнална посока. Във всеки случай, разбирането на принципите на конструкцията на моноимпулсните антени е от съществено значение за пълното разбиране на работата на моноимпулсния радар.
Терминът "фазов център на антената" често се използва в теорията на моноимпулсния радар. Изискванията за разпределение на токовете в апертурата на антената за случая на чисто амплитудна пеленгация предполагат съвпадение на фазовите центрове на диаграмите; за случая на чисто фазово определяне на посоката се приема изместването на фазовите центрове на двете диаграми. Следователно представлява интерес условието за съществуването на фазови центрове и определянето на тяхното положение,които ще бъдат разгледани по-долу.
Глава 6. Характеристики на моноимпулсни системи тип I