Фазовий напівкутовий дискримінатор

3. Фазовий напівкутовий дискримінатор

Як уже наводилося вище, основним недоліком фазового кутового дискримінатора, функціональна схема якого наведена на рис. 4, є мала межа однозначного визначення кутового положення цілі. Однозначність зберігається в межах, коли кут 2a між векторами r⁺ і r ^– лежить у діапазоні ±90°, тобто коли кут a лежить у межах ±45°.

Робочий сектор, однозначно визначений коригувальною поправкою Dj_ц, в цьому випадку визначатиметься областю, де співвідношення прийнятих сигналів D/У лежить у межах від нуля до одиниці, тобто до точок перетинання сумарної і різницевої ДН антени.

Для усунення цього недоліку використовують метод, суть якого полягає в тому, що сигнали r⁺ і r ^– порівнюються за фазою не між собою, а із сигналом сумарної ДН å у двох окремих ФД. Пелeнгаційна характеристика в цьому випадку утвориться додаванням результатів окремого порівняння сигналів, фазовий кут між якими дорівнює не 2a, а a. Для кожного з ФД рівняння (3) прийме вигляд

,

із чого витікає, що відношення сигналів D і å для однозначного визначення значення U лежатиме в межах від нуля до нескінченості. Робочий сектор пеленгаційної характеристики значно збільшується, а його межі фактично визначатимуться шириною ДН сумарного променя антени.

Кутовий дискримінатор, в основу роботи якого покладений цей принцип, одержав назву сумарно-різницевого напівкутового фазового дискримінатора або, просто, напівкутового фазового дискримінатора. На рис. 8 показана спрощена функціональна схема такого дискримінатора, а на рис. 9 і 10 наведені векторні діаграми сигналів, що ілюструють принцип роботи цієї схеми.

На вхід схеми надходять сигнали сумарного і різницевого каналів амплітудного пеленгатора (точки 1 і 2 на функціональній схемі) і відповідні сигнали на векторних діаграмах. Перетворювач П, виконаний на пасивному елементі у вигляді кільцевого моста або хвилеводного трійника, утворює на своїх двох виходах сумарні сигнали +iД і Д+iУ із поворотом фази одного з вхідних сигналів У або Д на +90° (точки 3 і 4 на функціональній схемі). Сигнали У і Д попередньо фазовані для одного з напрямків відхилення цілі від положення осі антени (рис. 10).

Для випадку відхилення цілі від напрямку осі антени в протилежну сторону, різниця фаз цих сигналів, як очевидно з рис. 9, змінюється на 180˚ (рис. 9, вектори 1 і 2). Після перетворення високочастотних сигналів у проміжну частоту, їхнього підсилення і «м’якого» обмеження в логарифмічних підсилювачах проміжної частоти (ППЧ-ЛОГ) сигнали надходять до фазових детекторів ФД-1 і ФД – Опорною напругою для цих ФД служить сумарний сигнал У, який отримав перед тим такі самі перетворення, що і сигнали У+iД і Д+iУ, і сумарний сигнал iУ, зсунутий попередньо за фазою на +90°.

В схемі використані так називані «косинусні» ФД, у яких вихідна напруга визначається не синусною, а косинусною залежністю від фазового кута між векторами сигналів вхідної й опорної напруг. Ці детектори схемно відрізняються від «синусних» ФД тільки тим, що один із вхідних сигналів попередньо повернений за фазою на 90°.

Згідно з векторними діаграмами, наведеними на рис. 10,

;

;

;

. (4)

Для векторних діаграм, наведених на рис. 10, b=90°+a.

Отже, .

Тоді

;

.

З цих виразів витікає, що знак пеленгаційної функції міститься у самій функції і вживати спеціальні заходи для визначення сторони відхилення цілі від напрямку осі антени, як це робилося в амплітудних ФД, немає потреби.

Якщо припустити, що сумарна і різницева ДН амплітудного пеленгатора визначаються виразами (4) і (5), то вираз пеленгаційної характеристики напівкутового фазового дискримінатора, що працює разом із сумарно-різницевим амплітудним пеленгатором, матиме вигляд

.

Графіки цієї функції наведені на рис. 10.

Графіки обраховані за умови, що довжина робочої хвилі бортових відповідачів дорівнює 27,5 см, а розкриви антенних ґраток у поземному напрямку дорівнюють відповідно 10; 8 і 5 м. Як очевидно з рисунку, на відміну від пеленгаційних характеристик кутового фазового дискримінатора (див. рис. 8) робочий сектор однозначного визначення відхилення цілі від напрямку осі антени в цьому випадку практично обмежується лише шириною ДН сумарного променя антени і припустимої зміни крутизни пеленгаційної характеристики.

Деяке ускладнення схеми напівкутового дискримінатора, пов’язане з необхідністю введення третього каналу для сумарного сигналу, двох ФД і додаткових перетворювачів фаз, не принципове. Основним недоліком аналізованої схеми, як і для кутового фазового дискримінатора, є необхідність стабілізації фазових співвідношень сигналів у всіх трьох каналах. Нестабільність фази може призвести до прямих помилок визначення азимутального положення цілі. Усувається цей недолік в сучасних моноімпульсних ВРЛ раціональністю рішень під час розробки і виготовлення апаратури приймачів, а також застосуванням контрольних відповідачів і спеціальних каліброваних пілот-сигналів, за якими провадиться постійна корекція фазових характеристик дискримінаторів.

На разі принцип напівкутового фазового визначення азимутального положення цілей використовується в радіолокаторах RSM 970 (Thomson-CSF, Thales, Франція), RSM 970S (Airsys ATM, Франція), IRS-20 MP/L (Indra-Іспанія), MSSR/Mode S (Northrop Grumman, США), S-470 Messenger (Marconi Radar Systems, Англія), CM SSR-401 (Cardion Electronics, США) і в деяких інших радіолокаторах.