На выходе одного из фазовых детекторов возникает напряжение
,
на выходе другого
,
где kуд – коэффициент передачи углового дискриминатора.
Рис. 4.5 - Принцип конического сканирования с определением
составляющих ошибок (а) и выделением сигнала ошибок (б)
Зависимость напряжения на выходе фазового детектора от сигнала рассогласования называется пеленгационной характеристикой дискриминатора.
Передаточная функция углового дискриминатора с учетом инерционности фазового детектора имеет вид
. (4.7)
В угловом дискриминаторе с коническим сканированием прием отраженных импульсов происходит последовательно через промежутки времени, равными периоду сканирования. За этот промежуток времени сигнал из-за отражающих свойств цели изменяется, что приводит к снижению точности измерения угла рассогласования.
В моноимпульсных угловых дискриминаторах прием отраженных от цели сигналов осуществляется одновременно четырьмя антеннами, две из которых предназначены для пеленгации цели в одной плоскости, а две другие – в другой. Так как в каждой плоскости используется по два независимых канала, то амплитудные флуктуации отраженного сигнала не влияют на точность измерения угла рассогласования.
В зависимости от способа обработки принятых сигналов моноимпульсные дискриминаторы подразделяются на фазовые, амплитудные и суммарно-разностные дискриминаторы. Рассмотрим работу моноимпульсного углового дискриминатора на примере суммарно-разностного способа обработки. В таком дискриминаторе направление на цель определяется путем сравнения фаз сигналов, принимаемых одновременно двумя антеннами (рис. 4.6).
Рис. 4.6 - Метод фазовой пеленгации
Метод сравнения фаз заключается в оценке
, 
,
где R1, R2 – расстояния от антенн до цели; d – расстояние между центрами антенн.
Разность расстояний 
позволяет найти разность фаз
, (4.8)
где l – длина волны.
Согласно (4.8), угловое рассогласование определяется через разность фаз принятых сигналов:
. (4.9)
Выражение (4.9) неоднозначно, однако это не является серьезным недостатком, если расстояние между центрами антенн выбрать не больше диаметра антенны.
Принцип работы суммарно-разностного фазового моноимпульсного дискриминатора (рис. 2.15) заключается в следующем. Сигналы, принятые антеннами, подаются на волноводный мост (ВМ), с одного из выходов которого снимается суммарный сигнал, с другого – разностный. Эти сигналы поступают на преобразователи частоты, состоящие из смесителей СМс, СМр и гетеродина (Г). На выходах смесителей образуются суммарный и разностный сигналы промежуточной частоты, которые усиливаются усилителями промежуточной частоты (УПЧ). Для стабилизации уровней сигналов суммарного и разностного каналов в дискриминатор введено устройство автоматической регулировки усиления. Разностное напряжение поступает на фазовый детектор ФД, опорным сигналом которого является суммарное напряжение. Для обеспечения нормальной работы ФД в разностный канал включен фазовращатель (ФВ). Напряжение на выходе ФД
, (4.10)
где kр, kс – коэффициенты усиления разностного и суммарного каналов.
С учетом выражения (4.8) по (3.10) получим
. (4.11)
4.2.4 Временные дискриминаторы
Временные дискриминаторы предназначены для измерения временных рассогласований между отраженными от цели и зондирующими импульсами и преобразования рассогласования в пропорциональное значение напряжения. Принцип работы временного дискриминатора рассмотрен в разделе 2.5, поэтому мы только проведем анализ связи выходного сигнала дискриминатора с входным сигналом, которым является временное рассогласование D t (рис. 2.18). Временное рассогласование равно разности времени задержки следящих импульсов D tи.
Во временном дискриминаторе вырабатываются два импульса, длительности которых определяются выражениями (2.24). После сглаживания этих импульсов образуется усредненная разность напряжений
, (4.12)
где U0 – амплитуда импульсов.
Выражение (4.12) справедливо при условии, что 
. При 
напряжение uвд уменьшается и при 
становится равным нулю (рис. 4.7).
Рис. 4.7 - Дискриминационная характеристика временного
дискриминатора
Система работает в условиях действия помех, поэтому при анализе их влияния на качественные характеристики системы необходимо учитывать нелинейную характеристику дискриминатора.
4.2.5 Исполнительные устройства
В системах РА используются различные исполнительные устройства, предназначенные для регулирования электрических сигналов, в качестве исполнительных устройств в системах РА используются электронные приборы. Для управления механическими устройствами используются электрические двигатели постоянного или переменного тока.
Качество работы исполнительного устройства определяется его регулировочной характеристикой. Регулировочная характеристика (РХ) – это зависимость управляемого параметра исполнительного устройства от управляющего воздействия.
В системах АРУ устройством управления являются усилители с изменяемым коэффициентом усиления, а управляемым параметром – коэффициент усиления (рис. 4.8, а). В системах ФАПЧ исполнительным устройством – генератор, а управляемый параметр – частота генерации (рис. 4.8, б).
Рис. 4.8 - Регулировочные характеристики регулируемых усилителей (а)
и генераторов (б)
Аналитически РХ регулируемых усилителей и генераторов в пределах 
может быть представлена в виде [5]
, (4.13)
, (4.14)
где Sу – крутизна РХ, определяемая на середине линейного участка ( 
).
Таким образом, основными параметрами РХ электронных приборов являются:
1) крутизна регулирования Sу;
2) диапазон управляющих воздействий 
;
3) глубина регулирования q.
В регулируемых усилителях глубина регулирования оценивается отношением
,
а в перестраиваемых генераторах отношением
.
В системах управления антеннами РЛС используются электрические двигатели постоянного и переменного тока (рис. 4.9, а), электромагнитные порошковые муфты и другие устройства. При использовании двигателя постоянного тока, работающего на некоторую нагрузку (Н), на обмотку возбуждения подается постоянное напряжение с источника постоянного тока и на обмотку якоря (Я) подается управляющее напряжение с усилителя мощности. Напряжение на обмотке якоря является входным сигналом двигателя, а угол поворота якоря выходным сигналом двигателя. Зависимость частоты вращения якоря W двигателя от входного напряжения и называют регулировочной характеристикой (рис. 4.9).
|
|
Рис. 4.9 - Схема (а) и регулировочная характеристика (б)
электрического двигателя постоянного тока
Передаточная функция двигателя определяется следующим выражением:
, (4.15)
где j(p) – преобразование Лапласа для угла отклонения якоря; U(p) – преобразование Лапласа для отклонения напряжения на обмотке якоря от установившегося значения.
Коэффициент передачи kдв и электромеханическая постоянная времени Tм двигателя определяются опытным путем. Для нахождения коэффициента передачи необходимо снять регулировочную характеристику, угол наклона касательной к которой, проведенной в точке, соответствующей установившемуся режиму работы двигателя, позволяет найти коэффициент передачи.
Для измерения электромеханической постоянной времени Tм необходимо снять осциллограмму изменения частоты вращения двигателя при скачкообразном изменении напряжения на обмотке якоря. Для этого нужно зарегистрировать напряжение с какого-либо датчика частоты вращения, механически соединенного с якорем двигателя. Время, в течение которого частота вращения двигателя изменится на значение, равное 0,63 от установившегося значения, равно электромеханической постоянной времени.
Передаточные функции электрических двигателей переменного тока также описываются выражением (4.15). Исполнительные устройства с электромагнитными муфтами рассмотрены в [6].