Плоским называется луч, у которого угол раствора в одной плоскости много меньше, чем в другой. На рис.4.3 в качестве примера изображен веерный луч, у которого θаз « θум. Простейшим видом обзора плоским лучом является круговой обзор: луч непрерывно вращается с постоянной угловой скоростью вокруг вертикальной оси. Сектор обзора по азимуту получается при этом равным 3600. При круговом обзоре непроизводительные потери времени очень малы и Кобз≈1. Если луч вращается с угловой скоростью Ω град/сек и число оборотов в минуту равно n, то период кругового обзора равен
или сек,
(4.7)
а время облучения точечной цели
.
(4.8)
Рис.4.3.Круговой обзор плоским лучом.
Круговой обзор позволяет получить плоскую картину расположения целей в пространстве: измеряются дальность и азимут, а по углу места разрешение отсутствует.
Если плоский луч перемещают в секторе, меньшем 3600, то обзор называется секторным. При секторном обзоре луч обычно совершает колебательное движение, останавливаясь в крайних положениях. Совершенно очевидно, что при секторном обзоре угловая скорость луча Ω(φ) не постоянна. В общем виде период обзора и время облучения определяются соотношениями
и ;
(4.9)
здесь φ – текущее значение угловой координаты.
Задаваясь средним значением угловой скорости луча, получаем
и .
(4.10)
Из-за реверсирования луча при секторном обзоре возникают потери времени, приводящие к увеличению относительного периода обзора (Кобз=1,3÷1,5).
2. Обзор иглообразным лучом
Лучи РЛС, симметричные относительно направления максимального излучения, для которых справедливо соотношение θаз≈θум=θ, называютсяиглообразными. Ширина таких лучей изменяется от 1-20 до 25-300. Основными видами обзоров иглообразным лучом являются: винтовой,зигзагообразный, спиральный и поступательно-конический.
При винтовом обзоре луч быстро вращается в горизонтальной плоскости и относительно медленно изменяет своё положение в вертикальной. За каждый оборот в горизонтальной плоскости луч смещается по вертикали на угол ψ. Естественно, что ψ должен быть меньше ширины луча: ψ=(0,7÷0,8)θ. Если требуемое значение сектора обзора в вертикальной плоскости равно Фум, то угловое перемещение луча по вертикали должно быть Фум– θ. Число строк по вертикали будет, и при угловой скорости горизонтального перемещения луча Ωгор период винтового обзора и время облучения цели можно определить по формулам
и .
(4.11)
Основными достоинствами винтового обзора является: возможность обзора на 3600в горизонтальной плоскости; простота изменения сектора обзора в вертикальной плоскости; относительно малые потери времени (Кобз=1,1÷1,3), определяющиеся, главным образом, перекрытием сечений луча на соседних строках.
Если сектор обзора в горизонтальной плоскости должен быть равен 1800 или 1200, то винтовой обзор с одним лучом использовать нецелесообразно. Удобно применить антенное устройство, создающее два или три луча, которые смещены друг относительно друга на 1800 или 1200 в горизонтальной плоскости и на ψ – в вертикальной. При вращательном движении антенного устройства каждый луч будет использоваться в течение ½ или 1/3 длительности оборота антенны.
При зигзагообразном (телевизионном) обзоре луч совершает относительно быстрое возвратно-поступательное движение по одной угловой координате и медленно изменяет своё положение по другой (рис.4.4). Если угловая скорость и сектор обзора при быстром перемещении равны Ωб(φ) иФб, а шаг траектории и сектор обзора в направлении медленного перемещения ψми Фм, то период обзора и время облучения будут равны
и .
(4.12)
Для среднего значения угловой скорости быстрого перемещения луча Ωб=Ωср получим
и
.
(4.13)
а)б)
Рис.4.4.Зигзагообразный, или телевизионный, обзор.
Если луч перемещается плавно по азимуту, то по углу места он движется скачками, и наоборот. Скачкообразное перемещение луча приводит к дополнительным ошибкам измерения угловой координаты. Поэтому при горизонтальном расположении строк (рис.4.4,а) точнее измеряется азимут целей, а при вертикальном (рис.4.4,б) – угол места.
Иногда зигзагообразный обзор осуществляется несколько иначе. Например, после перемещения по горизонтальной строке луч смещается на шаг по вертикали и т.д. (рис.4.5). Основным достоинством зигзагообразного обзора является простота независимого изменения секторов обзора в обеих плоскостях. Недостаток этого обзора состоит в относительно больших потерях времени из-за реверса движения луча и наложения сечений луча на соседних участках траектории (Кобз≈2 ).
Рис.4.5.Разновидность зигзагообразного обзора.
Спиральный обзор создаётся путем быстрого вращения луча вокруг оси ОО' (рис.4.6) и медленного изменения угла α между осью луча и осью вращения. Если предположить, что длительность одного оборота луча при вращательном движении Твр остаётся постоянной независимо от значения угла α (0< α < αмакс), а число оборотов, необходимое для просмотра всей зоны, равно , то период спирального обзора
.
(4.14)
Угловая скорость вращения луча при спиральном обзоре является величиной переменной. Угловое перемещение луча за один оборот вращательного движения вокруг оси ОО'составляет β=360 sinα град. Так как было принято, что Твр=const, то
,
(4.15)
т.е. угловая скорость луча изменяется при изменении угла α. С учётом (4.15) время облучения цели при спиральном обзоре
.
(4.16)
Основное преимущество спирального обзора: простота перехода к коническому сканированию, используемому при автоматическом сопровождении целей по угловым координатам.
Главный недостаток: очень большие потери времени (Кобз≈2 ÷2,5).
Рис. 4.6.Спиральный обзор.
При поступательно-коническом обзоре луч совершает быстрое коническое вращение и медленно смещается по горизонтали. Угловое перемещение луча за один оборот по конусу составит 360 sinФум град. Если период конического вращения равен Твр, то угловая скорость луча будет
.
(4.17)
Приняв шаг траектории равным ψ, получим
и .
(4.18)
Поступательно-конический обзор применяется в тех случаях, когда зона обзора РЛС должна иметь существенно разные угловые размеры (Фаз>>Фум) и после обнаружения цели желательно использовать коническое сканирование для автоматического сопровождения по угловым координатам. Основной недостаток метода: значительные потери времени, которые вызываются повторными облучениями целей и большим перекрытием сечений луча на соседних витках траектории (Кобз≈2).