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红外探测系统(4)

来源:网络收集 时间:2019-03-10 下载这篇文档 手机版
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梯形波,载波电压幅值下降。

c.载波频率变化的影响

所谓载波频率,即载波每秒钟变化的次数。

光点扫描的角速度是一定的,而扫描圆的大小又不变,因为扫描圆的线速度也是一定的。因而,当光点移向三角形根部时,载波频率升高,光点移向三角形尖部时,载波频率降低。

(2)调制信号与目标像点位置之间的关系 ? 偏离量?与调制信号

目标偏离光轴一失调角?q以后,扫描圆中心相应地偏离调制盘中心,光点也就偏离了三角形中部。当扫描圆在三角形区域内移动时,包络的幅值随偏离量增大而增大,所以三角形区对应于调制曲线的上升段。

当目标的偏离量?q再继续增大,这样光点转动一周时间内,有时有光脉冲输出(上半圆),有时无光脉冲输出(下半圆),这种情况称为单边调制。单边调制情况下,随着偏离量增大,调制光脉冲数目减少。单边调制时的包络幅值较三角形区调制的包络

幅值有所下降,随着偏离量?q的继续增大,包络幅值下降得更严重,所以三角形以内的区域对应了调制曲线的下降段。

? 方位角?与调制信号

当目标偏离的方位角为任意角?时,则扫描圆中心偏离调制盘中心的方位角亦为?角,这时载波的包络信号也具有初相角?。将包络信号检出,与基准信号相比较,所得的相位差即为目标在空间的方位角?。

(3)调制曲线及其影响因素

光点扫描式调制盘的调制曲线形状通常如图所示,它只包含上升段及下降段,r为上升区宽度,(a-r)为下降区宽度,上升区宽度比较窄,下降段斜率较大。

决定上升区宽度的因素是外圈三角形的高度和光学系统的焦距,设三角形高为H,光学系统焦距为f,则上升区宽度r为

r?arctgH2f

影响上升段斜率的因素是三角形的形状,短粗三角形对应的调制曲线上升段的斜率大;细长的三角形,虽然可以得到较宽的上升区,但上升段的斜率却不大。

下降段对应了三角形以内的区域,光点扫到此区域时.载波

波形及载波频率都相对三角形区变化较大,因此包络幅值下降很快。

(3)特色 优点:

? 一是调制曲线无盲区,斜率大,线性区窄,使系统的灵敏度高,因此多用于跟踪精度要求较高的系统;

? 二是实际工作的有效现场大,比由调制盘图案决定的视场扩大了近一倍。如图所示。也就是说,要求有效视场相同的情况下,采用此种调制盘时,调制盘尺寸可以比采用日出式调制盘小得多。

缺点:

? 空间滤波特性比日出式调制盘要差,因为在圈三角形区,透明和不透明栅格面积相差很大,在三角形内部有些地方透明和个透明分格连在一起,造成分格不均匀,这就便大面积像点在一个旋转周期内的透射比不均匀,因而空间滤波性能大降。

? 当目标偏离时,载波频率变化较大,信号频谱变宽,给电子线路设计带来了麻烦。

4、调频式调制盘系统 4.1旋转调频式调制盘

对基频信号进行频率调制同样可以获得目标的方位及偏差信号,并起到空间滤波的作用。

(1)图案及调制波形

如图所示为一种旋转调频调制盘。整个调制盘划分为三层环带,各层环带中黑白相间的扇形分格从内向外为8、16、32。每层环带扇形角度分格大小也是不均匀的,系沿圆周基线OO’起按正弦规律变化。

英国早期“天空闪光”空空导弹所用

目标像点与盘心距离增大时,经调制后输出辐射脉冲的平均宽度就变窄。如目标像点位于图(a)中外层P处,方位角为?,则经调制后辐射脉冲波形如图(b)所示。

(2)方位提取

图中矩形脉冲频率在调制盘的一个旋转周期内呈正弦规律变

化,用公式表示为

F(t)?Focos[?t?Msin(?t??o)]

式中,F0为目标像点辐射功率;?为像点所处环带内黑白扇形分格完全均匀的,所对应的载波角频率;?为调制盘的旋转角频率;M为与像点所处环带扇形角度分格大小的变化范围相应的调制系数,M???/?(即像点所处环带内最大偏频与调制盘频率之比);?0 为目标像点的方位角。

由于各环带内黑白扇形分格数目不等,因而?不相同;同时不同环带内的最大频偏??不同,所以不同环带内的调制系数M也不相同,即?与M都是像点偏离量?的函数。

对任一环带,上式又可写成下列一般表达式

F(t)?Focos[?(?)t?M(?)sin(?t??o)]

式中?(?)、M(?)分别为与偏离量?相对应的角频率、调制系数。

这种调制辐射功率经探测器转换成脉冲电压,再经放大,鉴频后可变换成正弦电压。此正弦电压与基准电压信号的相位差,即为目标方位角。正弦电压信号的幅值由?(?)、M(?) 决定,这样,就可用?(?)和M(?)配合起来反映目标偏离量的大小,并可用初相角?0表示目标的方位。

上图所示的调制盘只有三个环带,如欲使信号能较精确地反映目标偏离的情况或使信号能满足特定的调制曲线的要求,则环带数可以增加。环带中的角度分格也可按不同的要求来安排。

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