Название: Оптико-локационные системы ближнего действия Часть 1 - учебное пособие (И.Д. Миценко, В.В. Покасов)

Жанр: Технические

Просмотров: 1069


6. двухчастотный метод селекции объектов

6.1. Общие принципы двухчастотной локации

        Для начала рассмотрим двухчастотный метод измерения дальности до объекта. Пусть излучаются два сигнала : .

 Соответственно на входе имеем :

.

            Возьмем за основу принцип когерентного сложения амплитуд отраженного сигнала. Для этого случая найдем амплитуду и фазу сигнала. Если принять, что

, где

 В результате векторного сложения оптических сигналов на выходе фотодетектора получим лишь амплитудное значение этих колебаний. Учитывая, что напряжение на выходе однозначно определяется мощностью светового сигнала  где   - вольтваттовая характеристика фотоприемника ;

       - амплитудное значение мощности результирующего сигнала,

 результирующий сигнал представим известной зависимостью :

,    где 

 Здесь     - фазовый сдвиг между составляющими  и

Найдём значение :

,

 

где

Принимая ,  получим :  или        =

 Так как                         , а   .

 Таким образом, результирующий сигнал на выходе фотодетектора при отсутствии опорного смешанного излученного сигнала равен

.

Искомую информыцию о дальности получают вводя же гетеродин по смешанному сигналу излучения

.

        Для извлечения информации о скорости достаточно установить на выходе смесителя  адаптивный низкочастотный фильтр, настроенный на переменную низкочастотную доплеровскую составляющую

. Подставляя

в фазовый низкочастотный сдвиг j(t)=значение

 и ограничившись переменной частью низкочастотного фазового сдвига имеем                                                        j(t)= t .

        Для извлечения информации по дальности как уже было отмечено необходимо ввести смеситель, опорный сигнал которого будет результатом смешивания на другом смесителе излучаемых сигналов. Фаза такого сигнала будет определяться уже рассмотренным выше выражением

.

        При измерении дальности в условиях однозначного отсчета дальности

значение  и  связаны соотношением

          ,                           отсюда               .

.

 Так при  разность частот должна быть равна

и С повышением  уменьшается диапазон отстройки лазеров ,  что входит в противоречие с требованием по стабильности и обеспечению малой погрешности измерения радиальной скорости.

Например: Т.к.  , , тогда   промежуточная частота или сдвиг частот излучения, как отмечено, равен . Частота Доплера равна

.

 То есть при определенных пределах однозначного отсчета необходимо раздельное измерение дальности и скорости.

         Найдем условия обеспечения высокой точности измерения радиальной

 скорости.

 Т.к.   ,             то            .

 Например, если принять  , то для  получим . Соответственно будем считать, что относительная нестабильность лазера равна

  , а , то

тогда

 Таким образом, если за основу взять показатели точности измерения скорости

 для одночастотного метода, тогда для двухчастотного примерно на два порядка сокращаются требования по относительной стабильности лазеров.

 Физика этого явления довольно проста. С переходом на промежуточную частоту разработчику необходимо выполнить лишь условие, чтобы разностная частота не выходила из полосы приема УПЧ-Df. В этом случае относительная нестабильность двух частот излучения равна fprom/Df. Для сравнения при одномодовом режиме излучения эта нестабильность равна f1/Df.А отношение по требованию нестабильности определяется соотношение f1/ fprom..

        Следует отметить, что в этом методе канал дальности не защищен от

 помех, хотя в канале измерения скорости за счет доплеровской селекции можно устранить влияние аэрозольных помех. Поэтому этот метод, обладая относительно небольшими значениями   и удовлетворительными требованиями по стабильности лазеров, требует поиска решений по обеспечению помехоустойчивости канала измерения дальности.