Радиолокационные станции и комплексы пво россии. Радиолокационные станции: история и основные принципы работы Электрические принципиальные схемы приемопередатчиков для самолетных рлс

Радиолокация - это совокупность научных методов и технических средств, служащих для определения координат и характеристик объекта посредством радиоволн. Исследуемый объект часто именуют радиолокационной целью (или просто целью).

Радиотехническое оборудование и средства, предназначенные для выполнения задач радиолокации, получили название радиолокационных систем, или устройств (РЛС или РЛУ). Основы радиолокации базируются на следующих физических явлениях и свойствах:

• В среде распространения радиоволны, встречая объекты с иными электрическими свойствами, рассеиваются на них. Волна, отраженная от цели (или ее собственное излучение), позволяет радиолокационным системам обнаружить и идентифицировать цель.
• На больших расстояниях распространение радиоволн принимается прямолинейным, с постоянной скоростью в известной среде. Это допущение делает возможным до цели и ее угловых координат (с определенной ошибкой).
• На основании эффекта Доплера по частоте принятого отраженного сигнала вычисляют радиальную скорость точки излучения относительно РЛУ.

Историческая справка

На способность радиоволн к отражению указывали великий физик Г. Герц и русский электротехник еще в конце XIX века. Согласно патенту от 1904 года, первый радар создал немецкий инженер К. Хюльмайер. Прибор, названный им телемобилоскопом, использовался на судах, бороздивших Рейн. В связи с развитием применение радиолокации выглядело очень перспективным в качестве элемента Исследования в этой области велись передовыми специалистами многих стран мира.

В 1932 году основной принцип радиолокации описал в своих работах научный сотрудник ЛЭФИ (Ленинградского электрофизического института) Павел Кондратьевич Ощепков. Им же в сотрудничестве с коллегами Б.К. Шембель и В.В. Цимбалиным летом 1934 года был продемонстрирован опытный образец радиолокационной установки, обнаружившей цель на высоте 150 м при удалении 600 м. Дальнейшие работы по совершенствованию средств радиолокации сводились к увеличению дальности их действия и повышению точности определения местоположения цели.

Природа электромагнитного излучения цели позволяет говорить о нескольких видах радиолокации:

• Пассивная радиолокация исследует собственное излучение (тепловое, электромагнитное и т.п.), которое генерирует цели (ракеты, самолеты, космические объекты).
• Активная с активным ответом осуществляется в случае, если объект оборудован собственным передатчиком и взаимодействие с ним происходит по алгоритму "запрос - ответ".
• Активная с пассивным ответом предполагает исследование вторичного (отраженного) радиосигнала. в этом случае состоит из передатчика и приемника.
• Полуактивная радиолокация - это частный случай активной, в случае когда приемник отраженного излучения расположен вне РЛС (например, является конструктивным элементом самонаводящейся ракеты).

Каждому виду свойственны свои достоинства и недостатки.

Методы и оборудование

Все средства радиолокации по используемому методу разделяют на РЛС непрерывного и импульсного излучения.

Первые содержат в своем составе передатчик и приемник излучения, действующие одновременно и непрерывно. По этому принципу были созданы первые радиолокационные устройства. Примером такой системы могут служить радиоальтиметр (авиационный прибор, определяющий удаление летательного аппарата от поверхности земли) или известный всем автолюбителям радар для определения скоростного режима транспортного средства.

При импульсном методе электромагнитная энергия излучается короткими импульсами в течение нескольких микросекунд. После станция ведет работу только на прием. После улавливания и регистрации отраженных радиоволн РЛС передает новый импульс и циклы повторяются.

Режимы работы РЛС

Существует два основных режима функционирования радиолокационных станций и устройств. Первый - сканирование пространства. Он осуществляется по строго заданной системе. При последовательном обзоре перемещение луча радара может носить круговой, спиральный, конический, секторный характер. Например, решетка антенны может медленно поворачиваться по кругу (по азимуту), одновременно сканируя по углу места (наклоняясь вверх и вниз). При параллельном сканировании обзор осуществляется пучком радиолокационных лучей. Каждому соответствует свой приемник, ведется обработка сразу нескольких информационных потоков.

Режим слежения подразумевает постоянную направленность антенны на выбранный объект. Для ее поворота, согласно с траекторией движущейся цели, используются специальные автоматизированные следящие системы.

Алгоритм определения дальности и направления

Скорость распространения электромагнитных волн в атмосфере составляет 300 тыс. км/с. Поэтому, зная время, затраченное транслируемым сигналом на преодоление расстояния от станции до цели и обратно, легко вычислить удаленность объекта. Для этого необходимо точно зафиксировать время отправки импульса и момент принятия отраженного сигнала.

Для получения информации о местонахождении цели используется остронаправленная радиолокация. Определение азимута и элевации (угла места или возвышения) объекта производится антенной с узким лучом. Современные РЛС используют для этого фазированные антенные решетки (ФАР), способные задавать более узкий луч и отличающиеся высокой скоростью вращения. Как правило, процесс сканирования пространства совершается минимум двумя лучами.

Основные параметры систем

От тактических и технических характеристик оборудования во многом зависит эффективность и качество решаемых задач.

К тактическим показателям РЛС причисляют:

• Зону обзора, ограниченную минимальной и максимальной дальностью обнаружения цели, допустимым азимутальным углом и углом возвышения.
• Разрешающую способность по дальности, азимуту, элевации и скорости (возможность определять параметры рядом расположенных целей).
• Точность измерений, которая измеряется наличием грубых, систематических или случайных ошибок.
• Помехозащищенность и надежность.
• Степень автоматизации извлечения и обработки поступающего потока информационных данных.

Заданные тактические характеристики закладываются при проектировании устройств посредством определенных технических параметров, среди которых:

На боевом посту

Радиолокация - это универсальный инструмент, получивший широкое распространение в военной сфере, науке и народном хозяйстве. Области использования неуклонно расширяются благодаря развитию и совершенствованию технических средств и технологий измерений.

Применение радиолокации в военной отрасли позволяет решить важные задачи обзора и контроля пространства, обнаружения воздушных, наземных и водных мобильных целей. Без радаров невозможно представить оборудование, служащее для информационного обеспечения навигационных систем и систем управления орудийным огнем.

Военная радиолокация является базовой составляющей стратегической системы предупреждения о ракетном нападении и комплексной противоракетной обороны.

Радиоастрономия

Посланные с поверхности земли радиоволны также отражаются от объектов в ближнем и дальнем космосе, как и от околоземных целей. Многие космические объекты невозможно было полноценно исследовать лишь с использованием оптических инструментов, и только применение радиолокационных методов в астрономии позволило получить богатую информацию об их природе и структуре. Впервые пассивная радиолокация для исследования Луны была применена американскими и венгерскими астрономами в 1946 году. Примерно в то же время были случайно приняты и радиосигналы из космического пространства.

У современных радиотелескопов приемная антенна имеет форму большой вогнутой сферической чаши (подобно зеркалу оптического рефлектора). Чем больше ее диаметр, тем более слабый сигнал антенна сможет принять. Часто радиотелескопы работают комплексно, объединяя не только устройства, расположенные недалеко друг от друга, но и находящиеся на разных континентах. Среди важнейших задач современной радиоастрономии - изучение пульсаров и галактик с активными ядрами, исследование межзвездной среды.

Гражданское применение

В сельском и лесном хозяйстве радиолокационные устройства незаменимы при получении информации о распределении и плотности растительных массивов, изучении структуры, параметров и видов почв, своевременном обнаружении очагов возгораний. В географии и геологии радиолокация используется для выполнения топографических и геоморфологических работ, определения структуры и состава пород, поиска месторождений полезных ископаемых. В гидрологии и океанографии радиолокационными методами осуществляется контроль состояния главных водных артерий страны, снегового и ледяного покрова, картографирование береговой линии.

Радиолокация - это незаменимый помощник метеорологов. РЛС легко выяснит состояние атмосферы на удалении десятков километров, а по анализу полученных данных составляется прогноз изменения погодных условий в той или иной местности.

Перспективы развития

Для современной радиолокационной станции главным оценочным критерием выступает соотношение эффективности и качества. Под эффективностью понимаются обобщенные тактико-технические характеристики оборудования. Создание совершенной РЛС - сложная инженерная и научно-техническая задача, осуществление которой возможно только с использованием новейших достижений электромеханики и электроники, информатики и вычислительной техники, энергетики.

По прогнозам специалистов, в ближайшем будущем главными функциональными узлами станций самого разного уровня сложности и назначения будут твердотельные активные ФАР (фазированные антенные решетки), преобразующие аналоговые сигналы в цифровые. Развитие вычислительного комплекса позволит полностью автоматизировать управление и основные функции РЛС, предоставив конечному потребителю всесторонний анализ полученной информации.

РЛС излучает электромагнитную энергию и обнаруживает эхосигналы приходящие от отраженных объектов а так же определяет их характеристики. Целью курсового проекта является рассмотреть РЛС кругового обзора и рассчитать тактические показатели этой РЛС: максимальную дальность с учетом поглощения; реальную разрешающую способность по дальности и азимуту; реальную точность измерения дальности и азимута. В теоретической части приведена функциональная схема импульсной активной РЛС воздушных целей для управления воздушным движением.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Радиолокационные системы (РЛС) предназначены для обнаружения и определения текущих координат (дальности, скорости, угла места и азимута) отраженных объектов.

РЛС излучает электромагнитную энергию и обнаруживает эхо-сигналы, приходящие от отраженных объектов, а так же определяет их характеристики.

Целью курсового проекта является рассмотреть РЛС кругового обзора и рассчитать тактические показатели этой РЛС: максимальную дальность с учетом поглощения; реальную разрешающую способность по дальности и азимуту; реальную точность измерения дальности и азимута.

В теоретической части приведена функциональная схема импульсной активной РЛС воздушных целей для управления воздушным движением. Также приведены параметры системы и формулы для ее расчета.

В расчетной части были определены следующие параметры: максимальная дальность с учетом поглощения, реальная разрешающая способность по дальности и азимуту, точность измерения дальности и азимута.

1. Теоретическая часть

1.1 Функциональная схема РЛС кругового обзора

Радиолокация – область радиотехники, обеспечивающая радиолокационное наблюдение различных объектов, то есть их обнаружение, измерение координат и параметров движения, а также выявление некоторых структурных или физических свойств путем использования отраженных или переизлученных объектами радиоволн либо их собственного радиоизлучения. Информация, получаемая в процессе радиолокационного наблюдения, называется радиолокационной. Радиотехнические устройства радиолокационного наблюдения называются радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами. Сами же объекты радиолокационного наблюдения именуются радиолокационными целями или просто целями. При использовании отраженных радиоволн радиолокационными целями являются любые неоднородности электрических параметров среды (диэлектрической и магнитной проницаемостей, проводимости), в которой распространяется первичная волна. Сюда относятся летательные аппараты (самолеты, вертолеты, метеорологические зонды и др.), гидрометеоры (дождь, снег, град, облака и т. д.), речные и морские суда, наземные объекты (строения, автомобили, самолеты в аэропортах и др.), всевозможные военные объекты и т. п. Особым видом радиолокационных целей являются астрономические объекты.

Источником радиолокационной информации является радиолокационный сигнал. В зависимости от способов его получения различают следующие виды радиолокационного наблюдения.

1. Радиолокация с пассивным ответом, основанная на том, что излучаемые РЛС колебания – зондирующий сигнал – отражаются от цели и попадают в приемник РЛС в виде отраженного сигнала. Такой вид наблюдения иногда называют также активной радиолокацией с пассивным ответом.

Радиолокация с активным ответом, именуемая активной радиолокацией с активным ответом, характеризуется тем, что ответный сигнал является не отраженным, а переизлученным с помощью специального ответчика – ретранслятора. При этом заметно повышается дальность и контрастность радиолокационного наблюдения.

Пассивная радиолокация основана на приеме собственного радиоизлучения целей , преимущественно миллиметрового и сантиметрового диапазонов. Если зондирующий сигнал в двух предыдущих случаях может быть использован как опорный, что обеспечивает принципиальную возможность измерения дальность и скорости, то в данном случае такая возможность отсутствует.

Систему РЛС можно рассматривать как радиолокационный канал наподобие радиоканалов связи или телеметрии. Основными составными частями РЛС являются передатчик, приемник, антенное устройство, оконечное устройство.

Главные этапы радиолокационного наблюдения – это обнаружение, измерение, разрешение и распознавание.

Обнаружением называется процесс принятия решения о наличии целей с допустимой вероятностью ошибочного решения.

Измерение позволяет оценить координаты целей и параметры их движения с допустимыми погрешностями.

Разрешение заключается в выполнении задач обнаружения и измерения координат одной цели при наличии других, близко расположенных по дальности, скорости и т. д.

Распознавание дает возможность установить некоторые характерные признаки цели: точечная она или групповая, движущаяся или групповая и т. д.

Радиолокационная информация, поступающая от РЛС, транслируется по радиоканалу или по кабелю на пункт управления. Процесс слежения РЛС за отдельными целями автоматизирован и осуществляется с помощью ЭВМ.

Навигация самолетов по трассе обеспечивается посредством таких же РЛС, которые применяются в УВД. Они используются как для контроля выдерживания заданной трассы, так и для определения местоположения в процессе полета.

Для выполнения посадки и ее автоматизации наряду с радиомаячными системами широко используются РЛС посадки, обеспечивающие слежение за отклонением самолета от курса и глиссады планирования.

В гражданской авиации используют также ряд бортовых радиолокационных устройств. Сюда, прежде всего, относится бортовая РЛС для обнаружения опасных метеообразований и препятствий. Обычно она же служит для обзора земли с целью обеспечения возможности автономной навигации по характерным наземным радиолокационным ориентирам.

Радиолокационные системы (РЛС) предназначены для обнаружения и определения текущих координат (дальности, скорости, угла места и азимута) отраженных объектов. РЛС излучает электромагнитную энергию и обнаруживает эхо-сигналы, приходящие от отраженных объектов, а так же определяет их характеристики.

Рассмотрим работу импульсной активной РЛС обнаружения воздушных целей для управления воздушным движением (УВД), структура которого приведена на рисунке 1. Устройство управления обзором (управление антенной) служит для просмотра пространства (обычно кругового) лучом антенны, узким в горизонтальной плоскости и широким в вертикальной.

В рассматриваемой РЛС используется импульсный режим излучения, поэтому в момент окончания очередного зондирующего радиоимпульса единственная антенна переключается от передатчика к приемнику и используется для приема до начала генерации следующего зондирующего радиоимпульса, после чего антенна снова подключается к передатчику и так далее.

Эта операция выполняется переключателем прием-передача (ППП). Пусковые импульсы, задающие период повторения зондирующих сигналов и синхронизирующие работу всех подсистем РЛС, генерирует синхронизатор. Сигнал с приемника после аналого-цифрового преобразователя (АЦП) поступает на аппаратуру обработки информации – процессор сигналов, где выполняется первичная обработка информации, состоящая в обнаружении сигнала и изменении координат цели. Отметки целей и трассы траекторий формируются при первичной обработке информации в процессоре данных.

Сформированные сигналы вместе с информацией об угловом положении антенны передаются для дальнейшей обработки на командный пункт, а также для контроля на индикатор кругового обзора (ИКО). При автономной работе радиолокатора ИКО служит основным элементом для наблюдения воздушной обстановки. Такая РЛС, обычно ведет обработку информации в цифровой форме. Для этого предусмотрено устройство преобразования сигнала в цифровой код (АЦП).

Рисунок 1 Функциональная схема РЛС кругового обзора

1.2 Определения и основные параметры системы. Формулы для расчета

Основные тактические характеристики РЛС

Максимальная дальность действия

Максимальная дальность действия задается тактическими требованиями и зависит от многих технических характеристик РЛС, условий распространения радиоволн и характеристик целей, которые в реальных условиях использования станций подвержены случайным изменениям. Поэтому максимальная дальность действия является вероятностной характеристикой.

Уравнение дальности в свободном пространстве (т. е. без учета влияния земли и поглощения в атмосфере) для точечной цели устанавливает связь между всеми основными параметрами РЛС.

где E изл - энергия, излучаемая в одном импульсе ;

S а - эффективная площадь антенны ;

S эфо - эффективная отражающая площадь цели ;

 - длина волны ;

к р - коэффициент различимости (отношение энергий сигнал/шум на входе приемника, при котором обеспечивается прием сигналов с заданными вероятностью правильного обнаружения W по и вероятностью ложной тревоги W лт );

Е ш - энергия шумов, действующих при приёме .

Где Р и - и мпульсная мощность ;

 и , - длительность импульсов .

Где d аг - горизонтальный размер зеркала антенны ;

d ав - вертикальный размер зеркала антенны .

k р = k р.т. ,

где k р.т. - теоретический коэффициент различимости.

k р.т. =,

где q 0 - параметр обнаружения;

N - количество импульсов, принимаемых от цели.

где W лт - вероятность ложной тревоги;

W по - вероятность правильного обнаружения .

где t обл ,

F и - частота посылок импульсов ;

Q a0,5 - ширина диаграммы направленности антенны на уровне 0,5 по мощности

где - угловая скорость вращения антенны.

где Т обз - период обзора.

где k =1,38  10 -23 Дж/град - постоянная Больцмана;

k ш - коэффициент шума приемника;

T - температура приемника в градусах Кельвина (T =300К).

Максимальная дальность действия РЛС с учетом поглощения энергии радиоволн.

где  осл - коэффициент ослабления ;

 D - ширина ослабляющего слоя .

Минимальная дальность действия РЛС

Если антенная система не вносит ограничений, то минимальная дальность действия РЛС определяется длительностью импульса и временем восстановления антенного переключателя.

где с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме, c = 3∙10 8 ;

 и , - длительность импульсов ;

τ в - время восстановления антенного переключателя.

Разрешающая способность РЛС по дальности

Реальную разрешающую способность по дальности при использовании в качестве выходного устройства индикатора кругового обзора определим по формуле

 (D )=  (D ) пот +  (D ) инд ,

г де  (D ) пот - потенциальная разрешающая способность по дальности;

 (D ) инд - разрешающая способность индикатора по дальности.

Для сигнала в виде некогерентной пачки прямоугольных импульсов:

где с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме; c = 3∙10 8 ;

 и , - длительность импульсов ;

 (D ) инд - разрешающая способность индикатора по дальности вычисляется по формуле

г де D шк - предельное значение шкалы дальности;

k э = 0,4 - коэффициент использования экрана,

Q ф - качество фокусировки трубки.

Разрешающая способность РЛС по азимуту

Реальную разрешающую способность по азимуту определяется по формуле:

 ( аз ) =  ( аз ) пот +  ( аз ) инд ,

где  ( аз ) пот - потенциальная разрешающая способность по азимуту при аппроксимации диаграммы направленности гауссовой кривой;

 ( аз ) инд - разрешающая способность индикатора по азимуту

 ( аз ) пот =1,3  Q a 0,5 ,

 ( аз ) инд = d n M f ,

где d n - диаметр пятна электронно-лучевой трубки;

M f – масштаб шкалы.

где r - удаление отметки от центра экрана.

Точность определения координат по дальност и

Точность определения дальности зависит от точности измерения запаздывания отраженного сигнала, ошибок из-за неоптимальности обработки сигнала, от наличия неучтенных запаздываний сигнала в трактах передачи, приема и индикации, от случайных ошибок измерения дальности в индикаторных устройствах.

Точность характеризуется ошибкой измерения. Результирующая среднеквадратическая ошибка измерения дальности определяется по формуле:

где  (D ) пот - потенциальная ошибка измерения дальности.

 (D ) распр – ошибка из за непрямолинейности распространения;

 (D ) апп - аппаратурная ошибка.

где q 0 - удвоенное отношение сигнал/шум.

Точность определения координат по азимуту

Систематические ошибки при измерении азимута могут возникнуть при неточном ориентировании антенной системы РЛС и вследствие несоответствия между положением антенны и масштабной электрической шкалой азимута.

Случайные ошибки измерения азимута цели обуславливаются нестабильностью работы системы вращения антенны, нестабильностью схем формирования отметок азимута, а также ошибками считывания.

Результирующая среднеквадратическая ошибка измерения азимута определяется:

Исходные данные (вариант 5)

1. Длина волны  , [см] …................................................................. ....... .... 6
2. Импульсная мощность Р и , [кВт] ..................................................... ....... 600
3. Длительность импульсов  и , [мкс] .................................................. ....... 2,2
4. Частота посылок импульсов F и , [Гц] .................................................... 700
5. Горизонтальный размер зеркала антенны d аг [м] ................................ 7
6. Вертикальный размер зеркала антенны d ав , [м] ................................... 2,5
7. Период обзора Т обз , [с] ..................................................................... ....... 25
8. Коэффициент шума приёмника k ш ................................................. ....... 5
9. Вероятность правильного обнаружения W по ............................. .......... 0,8
10. Вероятность ложной тревоги W лт.. ................................................ ....... 10 -5
11. Диаметр экрана индикатора кругового обзора d э , [мм] .................... 400
12. Эффективная отражающая площадь цели S эфо , [м 2 ] …...................... 30
13. Качество фокусировки Q ф ............................................................... ...... 400
14. Предельное значение шкалы дальности D шк1 , [км] ........................... 50 D шк2 , [км] .......................... 400
15. Измерительные метки дальности  D , [км] ......................................... 15
16. Измерительные метки азимута  , [град] ..................................... ...... 4

2. Расчет тактических показателей РЛС кругового обзора

2.1 Расчет максимальной дальности действия с учётом поглощения

Сначала рассчитывается максимальная дальность действия РЛС без учёта ослабления энергии радиоволн при распространении. Расчет проводится по формуле:

(1)

Подсчитаем и установим величины, входящие в это выражение:

Е изл = Р и  и =600  10 3  2,2  10 -6 =1,32 [Дж]

S а = d аг d ав =  7  2,5=8,75 [м 2 ]

k р = k р.т.

k р.т. =

101,2

0,51 [град]

14,4 [град/с]

Подставляя полученные значения, будем иметь:

t обл = 0,036 [с], N = 25 импульсов и k р.т. = 2 ,02.

Пусть = 10, тогда k P =20.

Е ш - энергия шумов, действующих при приёме:

E ш =kk ш T =1,38  10 -23  5  300=2,07  10 -20 [Дж]

Подставляя все полученные значения в (1), находим 634,38 [км]

Теперь определим максимальную дальность действия РЛС с учетом поглощения энергии радиоволн:

(2)

Значение  осл находим по графикам. Для  =6 см  осл принимаем равным 0,01 дБ/км. Предположим, что ослабление происходит на всей дальности действия. При таком условии формула (2) принимает вид трансцендентного уравнения

(3)

Уравнение (3) решим графоаналитическим способом. Для  осл = 0,01 дБ/км и D макс = 634,38 км рассчитываем D макс.осл = 305,9 км.

Вывод: Из полученных расчетов видно, что максимальная дальность действия РЛС с учетом ослабления энергии радиоволн при распространении равна D макс.ос л = 305,9 [км].

2.2 Расчет реальной разрешающей способности по дальности и азимуту

Реальную разрешающую способность по дальности при использовании в качестве выходного устройства индикатора кругового обзора определим по формуле:

 (D) =  (D) пот +  (D) инд

Для сигнала в виде некогерентной пачки прямоугольных импульсов

0,33 [км]

для D шк1 =50 [км],  (D) инд1 =0,31 [км]

для D шк2 =400 [км],  (D) инд2 =2,50 [км]

Реальная разрешающая способность по дальности:

для D шк1 =50 км  (D ) 1 =  (D) пот +  (D) инд1 =0,33+0,31=0,64 [км]

для D шк2 =400 км  (D ) 2 =  (D) пот +  (D) инд2 =0,33+2,50=2,83 [км]

Реальную разрешающую способность по азимуту рассчитаем по формуле:

 ( аз ) =  ( аз ) пот +  ( аз ) инд

 ( аз ) пот =1,3  Q a 0,5 =0,663 [град]

 ( аз ) инд = d n M f

Принимая r = k э d э / 2 (отметка на краю экрана), получим

0,717 [град]

 ( аз )=0,663+0,717=1,38 [град]

Вывод: Реальная разрешающая способность по дальности равна:

для D шк1 = 0,64 [км], для D шк2 = 2,83 [км].

Реальная разрешающая способность по азимуту:

 ( аз )=1,38 [град].

2.3 Расчет реальной точности измерения дальности и азимута

Точность характеризуется ошибкой измерения. Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения дальности рассчитаем по формуле:

40,86

 (D ) пот =[км]

Ошибкой из-за непрямолинейности распространения  (D ) распр пренебрегаем. Аппаратурные ошибки  (D ) апп сводятся к ошибкам отсчета по шкале индикатора  (D ) инд . Принимаем метод отсчета по электронным меткам (масштабным кольцам) на экране индикатора кругового обзора.

 (D ) инд = 0,1  D =1,5 [км] , где  D - цена деления шкалы.

 (D ) = = 5 [км]

Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения азимута определим аналогично:

0,065

 ( аз ) инд =0,1   = 0,4

Вывод: Расчитав результирующую среднеквадратическую ошибку измерения дальности, получаем  (D )  ( аз ) =0,4 [град].

Заключение

В данной курсовой работе произведен расчет параметров импульсной активной РЛС (максимальная дальность с учетом поглощения, реальная разрешающая способность по дальности и азимуту, точность измерения дальности и азимута) обнаружения воздушных целей для управления воздушным движением.

В ходе расчетов были получены следующие данные:

1. Максимальная дальность действия РЛС с учетом ослабления энергии радиоволн при распространении равна D макс.осл = 305,9 [км];

2. Реальная разрешающая способность по дальности равна:

для D шк1 = 0,64 [км];

для D шк2 = 2,83 [км].

Реальная разрешающая способность по азимуту:  ( аз )=1,38 [град].

3. Результирующая среднеквадратическая ошибка измерения дальности получаем  (D ) =1,5 [км]. Среднеквадратическая ошибка измерения азимута  ( аз ) =0,4 [град].

К достоинствам импульсных РЛС следует отнести простоту измерения расстояний до целей и их разрешения по дальности, особенно при наличии многих целей в зоне обзора, а также практически полную временную развязку между принимаемыми и излучаемыми колебаниями. Последнее обстоятельство позволяет применять одну и ту же антенну, как для передачи, так и для приема.

Недостатком импульсных РЛС является необходимость использования большой пиковой мощности излучаемых колебаний, а так же невозможность измерения малых дальностей – большая мертвая зона.

РЛС применяются для решения широкого круга задач: от обеспечения мягкой посадки космических аппаратов на поверхность планет до измерения скорости движения человека, от управления средствами поражения в системах противоракетной и противосамолетной обороны до индивидуальной защиты.

Список литературы

1. Васин В.В. Дальность действия радиотехнических измерительных систем. Методическая разработка. - М.:МИЭМ 1977г.
2. Васин В.В. Разрешающая способность и точность измерений в радиотехнических измерительных системах. Методическая разработка. - М.: МИЭМ 1977г.
3. Васин В.В. Методы измерения координат и радиальной скорости объектов в радиотехнических измерительных системах. Конспект лекций. - М.: МИЭМ 1975г.

4. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для ВУЗов. – М.: «Радио-

Техника» 2004г.

5. Радиотехнические системы : Учебник для вузов / Ю. М. Казаринов [и др.]; Под ред. Ю. М. Казаринова. — М.: Академия, 2008. — 590 с.:

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
1029.		Рзработка программного обеспечения лабораторного комплекса компьютерной обучающей системы(КОС) «Экспертные системы»	4.25 MB
	Область ИИ имеет более чем сорокалетнюю историю развития. С самого начала в ней рассматривался ряд весьма сложных задач, которые, наряду с другими, и до сих пор являются предметом исследований: автоматические доказательства теорем...
3242.		Разработка системы цифровой коррекции динамических характеристик первичного преобразователя измерительной системы	306.75 KB
	Обработка сигналов во временной области широко используется в современной электронной осциллографии и в цифровых осциллографах. А для представления сигналов в частной области используются цифровые анализаторы спектра. Для изучения математических аспектов обработки сигналов используются пакеты расширения
13757.		Создание сетевой системы тестирования электронного сопровождения курса Операционные системы (на примере инструментальной оболочки Joomla)	1.83 MB
	Программа для составления тестов позволит работать с вопросами в электронном виде использовать все виды цифровой информации для отображения содержания вопроса. Целью курсовой работы является создание современной модели webсервиса тестирования знаний с помощью средств webразработки и программная реализация для эффективной работы тестовой системы – защита от копирования информации и списывания при контроле знаний т. Последние два означают создание равных для всех условий прохождения контроля знаний невозможность списывания и...
523.		Функциональные системы организма. Работа нервной системы	4.53 KB
	Функциональные системы организма. Работа нервной системы Помимо анализаторов то есть сенсорных систем в организме функционируют другие системы. Эти системы могут быть отчетливо оформлены морфологически то есть иметь четкую структуру. К таким системам относятся например системы кровообращения дыхания или пищеварения.
6243.			44.47 KB
	Системы класса CSRP Customer Synchronized Resource Plnning. Системы CRM Customer Reltionships Mngement управление отношениями с клиентами. Системы класса ЕАМ. Несмотря на то что передовые предприятия для укрепления на рынке внедряют мощнейшие системы класса ERP этого уже оказывается недостаточно для повышения доходов предприятия.
3754.		Системы счисления	21.73 KB
	Число - основное понятие математики, которое обычно означает либо количество, размер, вес и тому подобное, либо порядковый номер, расположение в последовательности, код, шифр и тому подобное.
4228.		Социальные системы	11.38 KB
	Парсонс визначає як складову більш загальної системи дії. Іншими складовими загальної системи дії є система культури система особистості та система поведінкового організму. Розмежування між чотирма виокремленими підсистемами дії можна провести за характерними для них функціями. Щоб система дії могла існувати вона має бути здатна до адаптації досягнення мети інтеграції і збереження взірця тобто має задовольняти чотирьом функціональним вимогам.
9218.		КУРСОВЫЕ СИСТЕМЫ ЛА	592.07 KB
	Комплексный метод определения курса. Для определения курса самолётов была создана самая многочисленная группа курсовых приборов и систем основанных на различных физических принципах работы. Поэтому при измерении курса возникают погрешности обусловленные вращением Земли и перемещением летательного аппарата относительно Земли. Для уменьшения погрешностей в показаниях курса производится коррекция кажущегося ухода гирополукомпаса и коррекция горизонтального положения оси ротора гироскопа.
5055.		Политические системы	38.09 KB
	Функции модернизации политической систем. Рассматривая политику как сферу взаимодействия человека и государства можно выделить два варианта построения этих связей постоянно но отнюдь не равномерно распространяющихся в истории политической жизни.
8063.		Мультибазовые системы	7.39 KB
	Мультибазовые системы позволяют конечным пользователям разных узлов получать доступ и совместно использовать данные без необходимости физической интеграции существующих баз данных. Они обеспечивают пользователям возможность управлять базами данных их собственных узлов без централизованного контроля который характерен для обычных типов распределенных СУБД. Администратор локальной базы данных может разрешить доступ к определенной части своей базы данных посредством создания схемы экспорта.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЛС

Существует несколько вариантов построения структурной схемы первичной РЛС третьего поколения. Ниже рассматривается один из возможных вариантов, в котором используются современным достижения науки и техники. В качестве систем-аналогов выбраны отечественные РЛС «Скала-М», «Скала-МПР» и «Скала-МПА». Особенности построения зарубежных РЛС АТСR-22 , АТСR-44 обсуждаются в данной главе в плане сравнения с отечественными РЛС. Различия в.построении трассовых и аэродромных РЛС поясняются по мере необходимости/

На рис. 1.1 приведена структурная схема первичной импульсной РЛС кругового обзора. Главными особенностями этой схемы являются:

· применение двух приемопередающих каналов с разносом частот;

· применение двулучевой диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости на прием отраженных от целей сигналов;

· применение истинно-когерентного метода селекции движущихся целей.

Первая особенность РЛС связана, с применением одного из методов повышения ее энергетического потенциала метода разноса частот, который заключается в следующем. Два передатчика А и В работают одновременно

Рис 1.1. Структурная схема первичной РЛС

на общую антенну в режиме импульсной модуляции с различными несущими частотами Fа и Fв зондирующих радиоимпульсов. Между этими радиоимпульсами имеет место небольшой временной сдвиг, который составляет обычно 4 -6 мкс. Разнос по частоте не превышает 40 -60 МГц. Отраженные от цели сигналы с разными частотами разделяются с помощью СВЧ фильтров и усиливаются двумя приемными каналами А и В , настроенными на соответствующие частоты. После детектирования видеосигналы каналов А и В объединяются и далее обрабатываются совместно. В простейшем случае производятся совмещение видеосигналов по времени с помощью линий задержки и сложение по амплитуде.

Синхронизация в РЛС осуществляется таким образом, что один из каналов (А) является ведущим, а другой -ведомым.

Радиолокационные станции такого рода при произвольном числе частотных каналов называются частотно-многоканальными РЛС с общей для всех каналов антенной. Преимущества частотно-многоканальной РЛС перед одноканальной состоят в следующем:

· увеличивается суммарная мощность излучения РЛС при наличии ограничений мощности отдельного передатчика;

· увеличиваются дальность обнаружения целей и точность измерения координат;

· увеличиваются надежность работы РЛС и ее помехозащищенность по отношению к помехам искусственного и естественного происхождения.

Увеличение дальности обнаружения и точности измерения координат целей объясняется тем, что при достаточно большом разносе несущих частот излучаемых сигналов

f a -f b =Df ³ c/l ц,

где с - скорость распространения радиоволн, l ц - линейный размер цели.

Принимаемые сигналы и помехи в каналах А и В оказываются некоррелированными, и сумма выходных напряжений этих каналов, характеризуется гораздо меньшими флюктуациями амплитуды в процессе наблюдения сложной движущейся цели, чем в случае приема сигнала на одной частоте. Этим же эффектом сглаживания флюктуации объясняется и возможность более эффективного подавления мешающих отражений от земной поверхности и местных предметов. Например, для РЛС АТСR-22 и АТСR-44 дальность действия в двухчастотном режиме -работы на 20 -30% больше, чем в одночастотном. Надежность работы РЛС при использовании двух каналов с разносом частот выше, чем одноканальной РЛС, благодаря тому, что при отказе одного канала или выключении его для технического обслуживания данная РЛС способна выполнять своя функции при допустимом ухудшении некоторых показателей (уменьшений дальности действия и коэффициента готовности РЛС).

Другой важной особенностью рассматриваемой РЛС является использование дополнительного луча диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости для приема сигналов, отраженных от целей при больших значениях угла места. При этом зона обнаружения РЛС в вертикальной плоскости формируется с помощью двух лучей: основного (нижнего) луча при работе основного облучателя антенны в режимах передачи и приема, и дополнительного (верхнего) луча при работе дополнительного облучателя антенны только в режиме приема. Применение двухлучевой ДНА на прием отраженных от целей сигналов реализует один из методов борьбы с мешающими отражениями от земной поверхности и местных предметов. Подавление этих отражений осуществляется путем весового суммирования сигналов, принимаемых по основному и дополнительному лучам ДНА. Направление максимального излучения по верхнему лучу размещается в вертикальной плоскости обычно на 3 -5° выше, чем по нижнему. При этом методе борьбы с помехами достигается ослабление сигналов от местных предметов на 15 -20 дБ.

В некоторых типах РЛС зона обнаружения в вертикальной плоскости формируется с учетом применения локальной обработки принимаемых сигналов в системе СДЦ. Такой принцип формирования зоны обнаружения на примере трассовой РЛС показан на рис. 1.2. Вся зона обнаружения дальности разбивается на четыре участка 1 -1V. Границы участков задаются по жесткой программе в зависимости от конкретных, условий размещения РЛС. На рис. 1.2 обозначены:

К 1 -верхняя граница использования сигналов дополнительного луча 2, обработанных в системе СДЦ (Доп. СДЦ);

Рис. 1.2. К-принципу формирования зоны - трассовой РЛС: 1 - основной луч; 2 - дополнительный луч

К 2 - верхняя граница использования сигналов основного луча 1, обработанных в системе СДЦ (Осн. СДЦ);

А - верхняя граница использования сигналов дополнительного луча 2, не обработанных в системе СДЦ (Доп. А);

Д мах - максимальная дальность действия РЛС, являющаяся верхней границей использования необработанных в системе СДЦ сигналов основного луча 1.

(Осн. А), положение границ К 1 , К 2 и А регулируется по дальности в пределах, указанных на рисунке. Для участка III предусмотрено использование двух подпрограмм, определяемых порядком следования заданных границ (импульсов переключения); К 1 - А - К 2 или К 1 - К 2 -А. Данный принцип формирования зоны обнаружения позволяет:

· получить максимальное обнаружение в вертикальной плоскости для подавления помех от местных предметов на начальном участке дальности 1;

· свести к минимуму область воздушного пространства, где используется сумма сигналов Осн. СДЦ +Доп. СДЦ, и тем самым уменьшить влияние скоростной характеристики системы СДЦ (участок II);

· при наличии помех типа «ангелов», которые не устраняются полностью системой СДЦ, целесообразно использовать сигнал дополнительного луча (участок 111 при К 2 <А).

Совместное использование в РЛС двухлучевой ДНА на прием и локальной обработки сигналов в системе СДЦ обеспечивает общее подавление помех от местных предметов на 45 -56 дБ при наличии двукратного череспериодного вычитания в системе СДЦ и на 50 -55 дБ - при трехкратном вычитании.

Необходимо отметить, что рассмотренный принцип формирования зоны обнаружения может применяться как в одночастотном, так и в двухчастотном режиме работы РЛС с разносом частот.

Отличие двухчастотного режима состоит в том, что при формировании зоны обнаружения используются суммы необработанных в системе СДЦ сигналов Осн А А + Осн в - А и Доп а -А+Доп б -А, а в системе СДЦ обрабатываются только сигналы одного частотного канала (ведущего А, рис. 1.1).

Нетрудно заметить, что в основу описанного способа формирования зоны обнаружения «положена идея управлений структурой и параметрами РЛС в зависимости от помеховой обстановки в конкретных условиях эксплуатации. При этом управление осуществляется по жесткой программе. После предварительного анализа помеховой обстановки и задания границ К 1 , К 2 . и А между четырьмя участками дальности зоны обнаружения структура РЛС приобретает фиксированную конфигурацию и не меняется в процессе работы РЛС.

В других современных РЛС применяется более гибкий способ формирования зоны обнаружения, реализующий идею динамической адаптации РЛС к помеховой обстановке. Такой способ используется, например, в РЛС АТСR-22 и АТСR-44. При этом вся зона обнаружения по дальности разбивается на два равных участка (1 и 11). Участок 1, Для которого характерно наибольшее влияние помех от местных предметов, разбивается на более мелкие элементы по дальности (16 элементов)..Зона обзора по азимуту равная 360°, тоже разбивается на элементарные секторы по 5,6° (64 сектора). В результате вся зона обзора в горизонтальной плоскости в пределах первой половины максимальной дальности действия РЛС получается разбитой на 16*64=1024 ячейки. В течение рабочего цикла, равного трем периодам обзора, осуществляется анализ помеховой обстановки и в специальном запоминающем устройстве РЛС формируется текущая карта помех содержащая информацию об уровне помех в каждой из 1024 ячеек. На основе этой, информации производится выбор весовых коэффициентов для формирования взвешенной суммы сигналов принятых по основному и дополнительному лучам ДНА, для каждой из этих ячеек в отдельности. В результате зона обнаружения РЛС в вертикальной плоскости приобретает сложную конфигурацию: нижняя кромка зоны обнаружения в разных ячейках имеет различный наклон (-0,5; 0,1; 0,5 или 1°). На второй половине дальности, (участок II) используется только сигнал, принимаемый по основному лучу.

Сравнивая два рассмотренных способа формирования зоны обнаружения РЛС, необходимо отметить, что объединение сигналов основного и дополнительного лучей ДНА при первом способе производится на видеочастоте, а при втором способе - на высокой частоте. В последнем случае операция суммирования сигналов осуществляется в специальном устройстве - формирователе нижней кромки зоны обнаружения (ФНК, рис. 1.1). При этом для дальнейшей обработки суммарного сигнала используется один приемный канал, включая систему СДЦ. При первом способе необходимы два приемных канала, что приводит к усложнению аппаратуры. Кроме того, при втором способе более полно используются возможности системы СДЦ, так как обработке в этой системе подвергаются сигналы обоих частотных каналов РЛС, а не только сигнала ведущего канала, как при первом способе. Наряду с перечисленными достоинствами второй способ формирования зоны обнаружения обладает существенным недостатком, затрудняющим его широкое использование:

для суммирования сигналов на высокой частоте требуются высокая точность и стабильность формирования этих сигналов. Нарушение этого требования в процессе эксплуатации РЛС может привести к снижению степени подавления помех от местных предметов за счет применения двухлучевой диаграммы направленности антенны.

Рассмотрим принцип действия РЛС, структурная схема которой представлена на рис. 1.1. Данная РЛС работает в режиме кругового обзора по азимуту, обеспечивая обнаружение воздушных целей и измерение наклонной дальности и азимута этих целей. Круговой обзор осуществляется за счет механического вращения антенны РЛС, состоящей из параболического отражателя и, двух рупорных облучателей - основного и дополнительного. В качестве зондирующего сигнала используется периодическая последовательность радиоимпульсов с прямоугольными огибающими. При этом измерение азимута цели осуществляется амплитудным методом, основанным на использовании направленных свойств антенны РЛС в горизонтальной плоскости, а измерение дальности - временным методом путем измерения запаздывания отраженного от цели сигнала относительно момента излучения зондирующего сигнала.

Рассмотрим более подробно работу одного канала РЛС. Система синхронизации (СС) вырабатывает импульсы запуска РЛС, которые поступают на вход модулятора М передающего устройства. Модулятор М под воздействием импульсов запуска вырабатывает мощные модулирующие импульсы, поступающие на оконечный усилитель (ОУ) передатчика РЛС, выполненного по схеме «задающий генератор - усилитель мощности». Генератор радиочастоты (ГРЧ), стабилизированный кварцевым резонатором, генерирует непрерывные гармонические колебания с частотой f а, которые усиливаются в оконечном усилителе и модулируются по амплитуде импульсами модулятора (М). В результате на выходе ОУ формируется последовательность мощных когерентных радиоимпульсов с несущей частотой f а и прямоугольной: огибающей. Эти радиоимпульсы через антенный переключатель (АП) и блок сложения мощностей и разделения сигналов БСРС поступают в антенное устройство РЛС и излучаются антенной в направлении к цели.

Отраженные от цели радиоимпульсы с несущей частотой f а, принимаемые по основному лучу ДНА, через блоки БСРС, АП и малошумящий УРЧ поступают на один из входов формирователя нижней кромки (ФНК). Радиоимпульсы с той же частотой fд, принимаемые по дополнительному лучу ДНА, через блок разделения сигналов БРС и УРЧ поступают на второй вход ФНК. На выходе ФНК в результате весового суммирования сигналов основного и дополнительного лучей образуется суммарный сигнал, который поступает на вход приемника РЛС. Управляющий сигнал, определяющий выбор весовых коэффициентов при суммировании, поступает на управляющий вход ФНК от системы цифровой обработки сигналов и адаптации РЛС. В приемном устройстве осуществляются преобразование частоты, усиление и частотная селекция сигнала в усилителе промежуточной частоты и детектирование с помощью амплитудного и фазового детекторов. Видеосигнал А с выхода амплитудного детектора поступает далее в систему цифровой обработки, минуя систему СДЦ, а видеосигнал СДЦ с выхода фазового детектора поступает на вход системы СДЦ, входящей в состав системы цифровой обработки сигналов. Сигналы с опорными частотами f а1 и f а2 необходимые для работы преобразователя частоты и фазового детектора приемника, формируются общим задающим ГРЧ. Благодаря этому в данной РЛС реализуется истинно когерентный метол СДЦ.

Кроме описанных выше основных процессов, протекающих в аналоговой части РЛС, имеет место ряд вспомогательных процессов, которые обеспечивают нормальное функционирование РЛС. К ним относятся, например, различного рода автоматические регулировки усиления приемника:

· временная автоматическая регулировка усиления,

· шумовая автоматическая регулировка усиления,

· автоматическая ступенчатая регулировка усиления УПЧ с помощью схемы адаптивного аттенюатора помех.

Названные регулировки, исключая ШАРУ, обеспечивают сжатие динамического диапазона принимаемого радиолокационного сигнала и его согласование с динамическим диапазоном системы цифровой обработки сигналов и адаптации. С помощью ШАРУ обеспечивается стабилизация уровня шумов на выходе приемника РЛС.

В антенно-фидерной системе РЛС предусмотрены:

· устройства для плавной регулировки поляризации излучаемых колебаний,

· измерители проходящей мощности, частоты и формы зондирующего сигнала.

В псевдокогерентных РЛС, использующих передающие устройства, выполненные на магнетроне, в состав приемника входит также система автоматической подстройки частоты магнетрона. Эта система служит для подстройки частоты магнетрона и для фазирования когерентного гетеродина, генерирующего опорные колебания для системы СДЦ.

В рассматриваемой истинно когерентной РЛС для обеспечения постоянной разности частот f а и f б двух частотных каналов используется специальный генератор сдвига частоты, с помощью которого под воздействием колебаний ГРЧ канала А (см. рис. 1.1) в канале В осуществляется формирование колебаний с частотами f б и f б1 , сдвинутыми относительно частот f а и f а1 .

Цифровая часть РЛС начинается со входа системы цифровой обработки сигналов и адаптации РЛС. Главными функциями этой системы являются:

· очистка принимаемого сигнала от различного рода помех,

· выделение полезной информации для обеспечения заданных тактико-технических характеристик РЛС,

· анализ текущей помеховой обстановки,

· автоматическое управление режимами работы и параметрами РЛС (функция адаптации).

Входные видеосигналы А, СДЦ и Метео, поступающие с выхода приемника, преобразуются с помощью аналого-цифровых преобразователей в цифровую форму. При этом осуществляется дискретизация по времени и многоуровневое квантование по- амплитуде этих сигналов.

Первая функция системы обработки реализуется с помощью следующих цифровых устройств:

· устройства череспериодного (двойного или тройного) вычитания системы СДЦ;

· видеокоррелятора для подавления несинхронных помех и отраженных сигналов предыдущею периода зондирования;

· устройства ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ для выделения полезного сигнала на фоне помех от протяженных по дальности и азимуту целей (в частности, помех от метеообразований);

· устройства выделения сигналов для получения информации о контурах метеообразований.

При выполнении второй функции системы обработки используются следующие устройства:

· устройство секторизации для разделения зоны обзора на ячейки и распределения памяти системы;

· картограф помех для формирования динамической карты помех;

· анализаторы параметров принимаемых сигналов, с помощью которых проводится анализ текущей помеховой обстановки (анализаторы уровня сигнала в тракте промежуточной частоты, частоты ложных тревог, параметров сигналов от метеообразований и др.);

· оперативные запоминающие устройства для хранения информации о текущей помеховой обстановке;

· управляющие устройства для формирования сигналов управления режимами работы и параметрами РЛС, которые определяют:

· выбор весовых коэффициентов для ФНК,

· выбор режима А или СДЦ,

· включение или отключение устройства ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ,

· подстройку порога обнаружения при стабилизации уровня ложных тревог,

· другие параметры обработки сигналов для каждого участка или ячейки зоны обзора отдельно.

Устройство S (см. рис. 1.1) осуществляет объединение сигналов двух частотных каналов РЛС. С выхода этого устройства в АПОИ передаются два объединенных сигнала: сигнал А (или СДЦ) и сигнал Метео. В РЛС, не содержащих собственной АПОИ, эти сигналы преобразуются с помощью цифро-аналоговых преобразователей в аналоговую форму и передаются на входы АПОИ, сопрягаемой с РЛС, контрольного индикатора (КИ) и широкополосной линии связи ШЛС. Последняя обеспечивает передачу радиолокационной информации в необработанном виде, т. е. минуя АПОИ, на аппаратуру отображения неавтоматизированной системы УВД.

Аппаратура первичной обработки информации обычно представляет собой универсальную аппаратуру, сопрягаемую с различными типами РЛС. В этой аппаратуре осуществляются операции обнаружения сигналов от воздушных целей и измерения их координат, а также объединение информации первичной РЛС с информацией вторичного радиолокатора. С выхода АПОИ радиолокационная информация в цифровом виде транслируется в центр УВД с помощью узкополосной аппаратуры передачи данных АПД. Кроме того, эта же информация поступает на контрольный индикатор КИ первичной РЛС. Для синхронизации АПОИ, КИ и аппаратуры отображения, подключаемой через ШЛС, используются сигналы, вырабатываемые системой синхронизации СС, а также сигнал текущего азимутального направления ДНА первичной РЛС, поступающий из антенно-фидерной системы. В универсальных АПОИ обычно предусматривается автономный синхронизатор, позволяющий вести обработку и выдачу сигналов в оптимальном темпе независимо от временных режимов работы первичного и вторичного радиолокаторов. Для этого на входе АПОИ предусматриваются буферные запоминающие устройства, управляемые тактовыми импульсами и сигналами угловой информации названных радиолокаторов. Дальнейшая обработка в АПОИ производится с помощью управляющих сигналов, вырабатываемых автономным синхронизатором АПОИ.

Важной особенностью рассматриваемой перспективной РЛС является использование системы автоматического встроенного контроля (АВК), обеспечивающей допусковый контроль аналоговых и тестовый контроль цифровых устройств и систем РЛС.

Конструктивно РЛС выполняется из отдельных сборочных единиц - модулей, при комплектации которых в определенных комбинациях можно получить несколько вариантов РЛС, различающихся по дальности действия, надежности и стоимости. Этим достигается рациональное использование оборудования РЛС с учетом конкретных условий применения.

Передающий тракт любой РЛС состоит из передающего устройства, фидерной системы и антенны. Радиопередающее устройство предназначено для формирования зондирующих сигналов путем преобразования энергии источников питания в энергию высокочастотных (ВЧ) колебаний и управления параметрами этих колебаний. Для этого в состав передающего устройства обычно включают источник питания, модулятор (управляющее устройство) и генератор.

Источник питания обеспечивает подачу энергии в виде переменного или постоянного тока. Во втором случае источник питания выполняется в виде высоковольтного выпрямителя. Оба типа источников нашли применение в бортовых РЛС.

Модулятор осуществляет управление параметрами огибающей ВЧ сигнала.

Генератор вырабатывает мощный ВЧ сигнал, параметры которого определяются управляющими сигналами модулятора.

Первая группа - с непрерывным излучением (без модуляции и с модуляцией излучаемых колебаний по амплитуде, частоте и фазе). Подобные передающие устройства используются в бортовых радиолокационных системах, предназначенных для определения путевой скорости и угла сноса самолета (по доплеровскому изменению частоты), трансляции радиолокационной информации и т.д.

Вторая группа - передатчики, работающие в импульсном режиме излучения с длительностью ВЧ-импульсов от долей микросекунды до сотен миллисекунд и скважностью от единиц до сотен тысяч. В таких передающих устройствах может применяться амплитудная, частотная и фазовая модуляции ВЧ-колебаний как внутри отдельного импульса, так и в последовательности импульсов. Кроме того, могут использоваться и специфические виды модуляции (по длительности импульса, кодово-импульсная и т.п.).

Структурная схема передатчика с однокаскадным генератором

В статье рассмотрен принцип работы и общая структурная схема судовой РЛС. Действие радиолокационных станций (РЛС) основано на использовании явления отражения радиоволн от различных препятствий, расположенных на пути их распространения, т. е. в радиолокации для определения положения объектов используется явление эха. Для этого в РЛС имеется передатчик, приемник, специальное антенно-волноводное устройство и индикатор с экраном для визуального наблюдения эхо-сигналов. Таким образом, работу радиолокационной станции можно представить так: передатчик РЛС генерирует высокочастотные колебания определенной формы, которые посылаются в пространство узким лучом, непрерывно вращающимся по горизонту. Отраженные колебания от любого предмета в виде эхо-сигнала принимаются приемником и изображаются на экране индикатора, при этом имеется возможность немедленно определять на экране направление (пеленг) на объект и его расстояние от судна.
Пеленг на объект определяется по направлению узкого радиолокационного луча, который в данный момент падает на объект и отражается от него.
Расстояние до объекта может быть получено путем измерения малых промежутков времени между посылкой зондирующего импульса и моментом приема отраженного импульса, при условии, что радиоимпульсы распрастраняются со скоростью с = 3 Х 108 м/сек. Судовые РЛС имеют индикаторы кругового обзора (ИКО), на экране которого образуется изобр ажение окружающей судно навигационной обстановки.
Широкое распространение нашли береговые РЛС, устанавливаемые в портах, на подходах к ним и на каналах или на сложных фарватерах. С их помощью стало возможным осуществлять ввод судов в порт, руководить движением судов по фарватеру, каналу в условиях плохой видимости, в результате чего значительно снижается простой судов. Эти станции в некоторых портах дополняют специальной телевизионной передающей аппаратурой, которая передает изображение с экрана радиолокационной станции на подходящие к порту суда. Передаваемые изображения принимаются на судне обычным телевизионным приемником, что в значительной степени облегчает судоводителю задачу ввода судна в порт при плохой видимости.
Береговые (портовые) РЛС могут быть использованы также диспетчером порта для наблюдения за передвижением судов, находящихся на акватории порта или на подходах к нему.
Рассмотрим принцип работы судовой РЛС с индикатором кругового обзора. Воспользуемся упрощенной блок-схемой РЛС, объясняющей ее работу (рис. 1).
Запускающий импульс, вырабатываемый генератором ЗИ, осуществляет запуск (синхронизацию) всех блоков РЛС.
При поступлении запускающих импульсов в передатчик модулятор (Мод) вырабатывает прямоугольный импульс длительностью в несколько десятых микросекунд, который подается на магнетронный генератор (МГ).

Магнетрон генерирует зондирующий импульс мощностью 70-80 квт длиной волны 1=3, 2 см, частотой /с = 9400 Мгц. Импульс магнетрона через антенный переключатель (АП) по специальному волноводу подводится к антенне и излучается в пространство узким направленным лучом. Ширина луча в горизонтальной плоскости 1-2°, а вертикальной около 20°. Антенна, вращаясь вокруг вертикальной оси со скоростью 12-30 об/мин, облучает все окружающее судно пространство.
Отраженные сигналы принимаются той же антенной, поэтому АП производит поочередное подключение антенны то к передатчику, то к приемнику. Отраженный импульс через антенный переключатель поступает на смеситель, к которому подключен клистронный генератор (КГ) . Последний генерирует маломощные колебания с частотой f Г=946 0 Мгц.
В смесителе в результате сложения колебаний выделяется промежуточная частота fПР=fГ-fС=60 Мгц, которая затем поступает на усилитель промежуточной частоты (УПЧ), он усиливает отраженные импульсы. С помощью детектора, стоящего на выходе УПЧ, усиленные импульсы преобразуются в видеоимпульсы, которые через видеосмеситель (ВС) поступают на видеоусилитель. Здесь они усиливаются и поступают на катод электроннолучевой трубки (ИКО).
Электроннолучевая трубка представляет собой вакуумную электронную лампу особой конструкции (см. рис. 1).
Она состоит из трех основных частей: электронной пушки с фокусирующим устройством, отклоняющей магнитной системы и стеклянной колбы с экраном, обладающим свойством послесвечения.
Электронная пушка 1-2 и фокусирующее устройство 4 формируют плотный, хорошо сфокусированный луч электронов, а отклоняющая система 5 служит для управления этим электронным лучом.
После прохождения отклоняющей системы электронный луч ударяет в экран 8, который покрыт специальным веществом, обладающим способностью светиться при бомбардировке его электронами. Внутренняя сторона широкой части трубки покрывается специальным проводящим слоем (графитом). Этот слой является основным анодом трубки 7 и имеет контакт, на который подается высокое положительное напряжение. Анод 3 - ускоряющий электрод.
Яркость светящейся точки на экране ЭЛТ регулируется изменением отрицательного напряжения на управляющем электроде 2 с помощью потенциометра «Яркость». В нормальном состоянии трубка заперта отрицательным напряжением на управляющем электроде 2.
Изображение окружающей обстановки на экране индикатора кругового обзора получается следующим образом.
Одновременно с началом излучения передатчиком зондирующего импульса запускается генератор развертки, состоящий из мультивибратора (MB) и генератора пилообразного тока (ГПТ), который генерирует пилообразные импульсы. Эти импульсы подаются на отклоняющую систему 5, имеющую механизм вращения, который связан с принимающим сельсином 6.
Одновременно прямоугольный положительный импульс напряжения подается на управляющий электрод 2 и отпирает ее. С появлением в отклоняющей системе ЭЛТ нарастающего (пилообразного) тока электронный луч начинает плавно отклоняться от центра к краю трубки и на экране появляется светящийся радиус развертки. Радиальное движение луча по экрану видно очень слабо. В момент прихода отраженного сигнала потенциал между сеткой и управляющим катодом возрастает, трубка отпирается и на экране начинает светиться точка, соответствующая положению в данный момент луча, совершающего радиальное движение. Расстояние от центра экрана до светящейся точки будет пропорционально расстоянию до объекта. Отклоняющая система имеет вращательное движение.
Механизм вращения отклоняющей системы связан синхронной передачей с сельсином-датчиком антенны 9, поэтому отклоняющая катушка вращается вокруг горловины ЭЛТ синхронно и синфазно с антенной 12. В результате этого на экране ЭЛТ появляется вращающийся радиус развертки.
При повороте антенны поворачивается линия развертки и на экране индикатора начинают светиться новые участки, соответствующие импульсам, отражающимся от различных объектов, находящихся на различных пеленгах. За полный оборот антенны вся поверхность экрана ЭЛТ покрывается множеством радиальных линий разверток, которые засвечиваются только при наличии на соответствующих пеленгах отражающих объектов. Таким образом, па экране трубки воспроизводится полная картина окружающей судно обстановки.
Для ориентировочного измерения расстояний до различных объектов на экране ЭЛТ наносятся путем электронной подсветки, вырабатываемой в блоке ПКД масштабные кольца (неподвижные круги дальности). Для более точного измерения расстояния в РЛС применяется специальное дальномерное устройство, с так называемым подвижным кругом дальности (ПКД).
Для измерения расстояния до какой-либо цели на экране ЭЛТ необходимо, вращая ручку дальномера, совместить ПКД с меткой цели и взять отсчет в милях и десятых долях по счетчику, механически связанному с рукояткой дальномера.
Кроме эхо-сигналов и дистанционных колец, на экране ЭЛТ засвечивается отметка курса 10 (см. рис. 1). Это достигается путем подачи на управляющую сетку ЭЛТ положительного импульса в тот момент, когда максимум излучения антенны проходит направление, совпадающее с диаметральной плоскостью судна.
Изображение на экране ЭЛТ может быть ориентировано относительно ДП судна (стабилизация по курсу) или относительно истинного меридиана (стабилизация по норду). В последнем случае отклоняющая система трубки имеет также синхронную связь с гирокомпасом.

6.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ИМПУЛЬСНОГО ПЕРЕДАТЧИКА

Передатчик, входящий в состав импульсной навигационной РЛС, предназначен для генерирования мощных кратковременных импульсов электрических колебаний сверхвысокой частоты (СВЧ) со строго определенной периодичностью, задаваемой схемой синхронизации.

Передатчик РЛС содержит генератор сверхвысокой частоты (ГСВЧ), подмодулятор, модулятор и источник питания. Структурная схема передатчика РЛС представлена на рис. 6.1.

Подмодулятор – формирует импульсы определенной длительности и амплитуды.

Импульсный модулятор – предназначен для управления колебаниями генератора СВЧ. В модуляторе вырабатываются видеоимпульсы высокого напряжения, которые подаются на вход магнетрона, вырабатывающего радиоимпульсы СВЧ заданной длительности. Принцип действия импульсных модуляторов основан на медленном накоплении запаса энергии в специальном накопителе энергии в промежуток времени между импульсами и быстрой последующей отдаче энергии нагрузке модулятора, т.е. магнетронному генератору, за время, равное длительности импульса.

В качестве ГСВЧ используются магнетроны и полупроводниковые генераторы СВЧ (диоды Ганна).

Структурная схема импульсного модулятора показана на рис. 6.2.

При размыкании коммутирующего прибора накопитель заряжается от источника постоянного напряжения через ограничитель (резистор), ограждающий источник питания от перегрузки. При замыкании прибора накопитель разряжается на нагрузку (магнетрон) и на его зажимах анод – катод создается импульс напряжения заданной длительности и амплитуды.

В качестве накопителя может использоваться емкость в виде конденсатора или разомкнутой на конце длинной (искусственной) линии. Коммутирующие приборы – электронная лампа (для ранее выпущенных РЛС), тиристор, нелинейная индуктивность.

Наиболее простой является схема модулятора с накопительным конденсатором. Схема такого модулятора содержит в качестве накопителя энергии: накопительный конденсатор, в качестве коммутирующего прибора: коммутирующую (модуляторную или разрядную) лампу, а также ограничительный резистор и магнетронный генератор. В исходном состоянии разрядная лампа заперта отрицательным напряжением на управляющей сетке (цепь разорвана), накопительный конденсатор заряжен.

При подаче на управляющую сетку лампы от подмодулятора прямоугольного импульса напряжения положительной полярности длительностью t И разрядная лампа отпирается (цепь замыкается) и накопительный конденсатор разряжается на магнетрон. На зажимах анод – катод магнетрона создается модулирующий импульс напряжения, под действием которого магнетрон генерирует импульсы колебаний СВЧ.

Напряжение на магнетроне будет до тех пор, пока на управляющей сетке разрядной лампы действует положительное напряжение. Следовательно, длительность радиоимпульсов зависит от длительности управляющих импульсов.

Импульсный модулятор с накопительным конденсатором имеет один существенный недостаток. По мере расходования заряда конденсатора при генерировании радиоимпульса напряжение на нем быстро падает, а с ним - и мощность высокочастотных колебаний. В результате генерируется остроконечный радиоимпульс с пологим спадом. Гораздо выгоднее работать с прямоугольными импульсами, мощность которых в течение их длительности остается примерно постоянной. Прямоугольные импульсы будут генерироваться описанным генератором, если накопительный конденсатор заменить искусственной длинной линией, разомкнутой на свободном конце. Волновое сопротивление линии должно равняться сопротивлению генератора ВЧ колебаний со стороны зажимов питания, т.е. отношению его анодного напряжения к анодному току

6.2. ЛИНЕЙНЫЕ И МАГНИТНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ

На практике применяются модуляторы с накопительной энергией, называемые линейными модуляторами. В состав принципиальной схемы такого модулятора (рис. 6.3) входят: зарядный диод V1 , катушка зарядной индуктивности L1, накопительная линия LC , импульсный трансформатор T , тиристор V2 , зарядная цепочка C1,R1.

При запертом тиристоре линия заряжается через V1,L1 до напряжения Е . Одновременно заряжается конденсатор С1 через резистор R1.

При подаче на тиристор запускающего импульса (ЗИ ) положительной полярности тиристор отпирается, протекающий через него ток разряда уменьшает сопротивление тиристора, и происходят разряд накопительной линии на первичную обмотку импульсного трансформатора. Модулирующий импульс напряжения, снимаемый со вторичной обмотки, подается на магнетрон. Длительность формируемого импульса зависит от параметров LC линии:

На практике широкое применение нашли коммутирующие приборы в виде катушек нелинейной индуктивности, которые получили название магнитных импульсных модуляторов. Катушка нелинейной индуктивности имеет сердечник из специального ферромагнитного материала, обладающего минимальными потерями. Известно, что если такой сердечник насыщен, то его магнитная проницаемость мала, и индуктивное сопротивление такой катушки минимально. Наоборот, при ненасыщенном состоянии магнитная проницаемость сердечника имеет большую величину, индуктивность катушки увеличивается, индуктивное сопротивление возрастает.

Кроме элементов, применяемых в схеме линейного модулятора, схема магнитного модулятора (рис. 6.4) содержит катушку нелинейной индуктивности (дроссель) L1 , накопительный конденсатор C1 , нелинейной трансформатор T1 , накопительный конденсатор С2 и импульсный трансформатор T2.

Когда тиристор заперт, заряжается конденсатор С1 от источника напряжения Е и сердечник дросселя L1 намагничивается до насыщения. При отпирании тиристора конденсатор С1 разряжается на первичную обмотку трансформатора Т1 . Индуктируемое во вторичной обмотке напряжение заряжает конденсатор С2 . К концу заряда сердечник Т1 насыщается, и конденсатор С2 разряжается на первичную обмотку импульсного трансформатора.

Длительность модулирующего импульса определяется временем разряда конденсатора С2. В необходимых случаях при длительности импульсов, превышающих 0,1 мкс, на практике вместо конденсатора С2 включают формирующую линию. Тогда длительность модулирующих импульсов будет определяться параметрами линии аналогично схеме линейного модулятора.

6.3. ПОДМОДУЛЯТОРНЫЕ КАСКАДЫ

Управление работой разрядной (модуляторной) лампы в схеме с накопительным конденсатором осуществляется специальной схемой подмодулятора, в состав которой входят усилитель запускающих импульсов; первый ждущий блокинг-генератор, работающий в режиме деления частоты повторения импульсов; второй блокинг-генератор, формирующий импульсы управляющего напряжения фиксированной длительности и амплитуды, которые управляют работой разрядной лампы. Такая схема подмодулятора обеспечивает работу передатчика различной частотой повторения и различной длительностью зондирующих импульсов.

Управление работой линейного и магнитного модуляторов, где в качестве управляющего элемента используются тиристоры, осуществляется задающим генератором, в состав которого обычно входят усилитель запускающих импульсов, ждущий блокинг-генератор, эмиттерный повторитель, согласующий входную цепь тиристора с выходом блокинг-генератора.

Рис. 6.5. Схема подмодулятора РЛС «Океан»

На рис. 6.5 представлена принципиальная схема подмодулятора РЛС «Океан», которая, несмотря на устаревшую элементную базу, находится до настоящего времени в эксплуатации.

Данная схема имеет четыре каскада:

Усилитель запускающих импульсов (левая половина лампы Л1 типа 6Н1П),

Ждущий блокинг-генератор(правая половина лампы Л1 ),

Л2 типа ТГИ1-35/3,

Выходной каскад на тиратроне Л3 типа ТГИ1-35/3.

В зависимости от длительности модулирующих импульсов (0,1 или 1 мкс) работает тиратрон Л2 или тиратрон Л3 . В первом случае заряд накопительной линии 1 происходит через зарядное сопротивление R1. Во втором случае накопительная линия 2 заряжается через сопротивление R2.

Нагрузкой выходных каскадов являются резисторы R3 и R4 , включенные параллельно в катодную цепь тиратронов Л1 и Л2. При разряде накопительных линий на этих резисторах создается импульс напряжения заданной длительности с амплитудой 1250 В.

В качестве подмодуляторного каскада модулятора применяется блокинг-генератор. Для получения малого выходного сопротивления блокинг-генератор на выходе имеет катодный повторитель.

6.4. ОСОБЕННОСТИ МАГНЕТРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Магнетрон представляет собой двухэлектродный электровакуумный прибор с электромагнитным управлением. В диапазоне сантиметровых волн применяются многорезонаторные магнетроны. Устройство такого магнетрона показано на рис. 6.6.

11 10

Рис. 6.6. Устройство магнетрона Рис. 6.7. Пакетированный магнетрон

Основой конструкции магнетрона является анодный блок 1 в виде массивного медного цилиндра, в котором выточено по окружности четное число пазов, представляющих собой цилиндрические резонаторы 2.

В центре блока расположен цилиндрический оксидный подогревный катод 10 , имеющий значительный диаметр для получения достаточного эмиссионного тока. Резонаторы сообщаются с внутренней полостью магнетрона, называемой пространством взаимодействия, с помощью прямоугольных пазов 9. Катод укреплен внутри магнетрона с помощью держателей 12 , которые служат одновременно выводами тока 11. Держатели проходят через стеклянные спаи в цилиндрических трубках, укрепленных на фланце. Имеющиеся на фланце утолщения выполняют роль высокочастотного дросселя, препятствующего выходу высокочастотной энергии через выводы накала. С обеих сторон катода расположены охранные диски 4 , препятствующие утечке электронов из пространства взаимодействия в торцовые области магнетрона. С торцовой стороны анодного блока имеются связки-проводники 3 , соединяющие сегменты анодного блока.

Для охлаждения магнетрона на его наружной поверхности имеются ребра, обдуваемые вентилятором. Для удобства охлаждения, безопасности обслуживания и облегчения отвода высокочастотной энергии анодный блок заземляется, а к катоду прикладываются импульсы высокого напряжения отрицательной полярности.

Магнитное поле в магнетроне создается постоянными магнитами, изготовленными из специальных сплавов, создающих сильное магнитное поле.

С внешней нагрузкой магнетрон связан посредством проволочной медной петли 8 , которая одним концом припаяна к стенке одного из резонаторов, а другим присоединена к внутреннему проводу 7 короткой коаксиальной линии, проходящему через стеклянный спай 6 в волновод 5 . Колебания сверхвысокой частоты в магнетроне возбуждаются электронным потоком, управляемым постоянным электрическим и магнитным полями, направленными взаимно перпендикулярно друг другу.

В магнетронных генераторных РЛС применяются постоянные магниты, изготовленных из сплавов с большой коэрцитивной силой. Существуют две конструкции магнитных систем: внешние магнитные системы и «пакетные» магнитные системы. Внешняя магнитная система представляет собой стационарную конструкцию, между полюсными наконечниками которой устанавливается магнетрон.

В судовых навигационных РЛС получили распространение пакетированные магнетроны, у которых магнитная система является составной частью конструкции самого магнетрона. У пакетированных магнетронов полюсные наконечники входят с торцов внутрь магнетрона (рис. 6.7). Этим уменьшается воздушный зазор между полюсами, а, следовательно, и сопротивление магнитопровода, что позволяет сократить размеры и вес магнитной схемы. Схемы магнетронных генераторов представлены на рис. 6.8, а; 6.8, б.

В состав схемы магнетронного генератора входят: магнетрон, трансформатор накала и система охлаждения анодного блока магнетрона. Схема магнетронного генератора содержит три цепи: сверхвысокочастотную, анодную и накальную. Токи СВЧ циркулируют в резонансной системе магнетрона и в связанной с ней внешней нагрузке. Импульсный анодный ток протекает от положительного зажима модулятора через анод – катод магнетрона на отрицательный зажим. Он определяется выражением

	а)

Рис. 6.8. Схемы магнетронных генераторов

где I A – среднее значение анодного тока, А;

F И – частота следования импульсов, имп / с;

τ И – длительность импульса, с;

α – коэффициент формы импульсов (для прямоугольных импульсов равен единице).

Цепь накала состоит из вторичной обмотки трансформатора накала Тр и нити подогрева катода. Обычно напряжение накала магнетрона равно 6,3 В, но ввиду того, что катод работает в режиме усиленной электронной бомбардировки, полное напряжение питания нити обогрева требуется только для разогрева катода перед подачей высокого напряжения на анод магнетрона. При включении высокого анодного напряжения напряжение накала обычно уменьшают автоматически до 4 В с помощью резистора R, включенного в первичную обмотку трансформатора накала. В схеме (рис. 6.8,а) модулирующий импульс напряжения отрицательной полярности с выхода модулятора подается на катод магнетрона.

Вторичная обмотка трансформатора накала по отношению к корпусу генератора находится под высоким напряжением. Аналогично в схеме (рис. 6.8, б) один конец вторичной обмотки импульсного трансформатора ИТр подключен к корпусу, а второй конец – к зажиму вторичной обмотки накального трансформатора. Поэтому изоляция между вторичной обмоткой трансформатора накала и корпусом, а также между обмотками должна быть рассчитана на полное анодное напряжение магнетрона. Чтобы не вызывать заметного искажения формы модулирующих импульсов, емкость вторичной обмотки трансформатора накала должна быть возможно меньше (не более нескольких десятков пикофарад).

6.5. ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО РЛС «НАЯДА-5»

Передающее устройство РЛС «Наяда-5» входит в состав прибора П-3 (приёмопередатчика) и предназначено для:

формирования и генерирования зондирующих импульсов СВЧ;

обеспечения синхронной и синфазной работы по времени всех блоков и узлов индикатора, приёмопередатчика, антенного устройства.

На рис. 6.9 показана структурная схема передающего устройства приёмопередатчика РЛС «Наяда-5».

В состав передающего устройства входят: блок сверхвысокой частоты; модулятор передатчика; фильтр модулятора; формирователь синхроимпульсов; выпрямительные устройства, обеспечивающие питанием блоки и цепи прибора П – 3.

В структурную схему приёмопередатчика РЛС «Наяда-5» входит:

Тракт формирования сигналов стабилизации , предназначенный для формирования импульсов вторичной синхронизации и поступающих в индикатор, а также для запуска через блок автоматической стабилизации управления модулятора передатчика. С помощью этих синхроимпульсов обеспечивается синхронизация зондирующих импульсов с началом развёртки на ЭЛТ индикатора.

Тракт формирования зондирующих импульсов , предназначенный для выработки импульсов СВЧ и передачи их по волноводу в антенное устройство. Это происходит после формирования модулятором напряжения импульсной модуляции генератора СВЧ а также импульсов контроля и синхронизации сопрягаемых блоков и узлов.

Тракт формирования видеосигнала , предназначенный для преобразования с помощью гетеродина и смесителей отражённых импульсов СВЧ в импульсы промежуточной частоты, формирования и усиления видеосигнала, который затем поступает в индикатор. Для передачи зондирующих импульсов в антенное устройство и отражённых импульсов в тракт формирования видеосигнала используется общий волновод.

Тракт настройки контроля и питания, предназначенный для выработки питающих напряжений всех блоков и цепей прибора, а также для контроля работоспособности источников питания, функциональных блоков и узлов станции, магнетрона, гетеродина, разрядника и др.

6.6. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕДАТЧИКОВ

Конструктивно передатчики РЛС совместно с приемным устройством могут располагаться как в отдельном изолированном приборе, который называется приемопередатчиком , так в антенном блоке.

На рис. 6.10 изображен внешний вид приемопередатчиков современной одно и двух канальной автоматизированной радиолокационной станции «Ряд» (3,2 и 10 см диапазона волн), который расположен в отдельном приборе. Основные технические характеристики показаны в таблице 6.1.

Приемопередатчики 3-х см диапазона (П3220 Р) с импульсной мощностью 20 кВт и более построены на базе магнетронов с безнакальным автокатодом. Данные магнетроны имеют время безотказной наработки в условиях эксплуатации более 10000 часов, обеспечивают мгновенную готовность к работе и существенно упрощают передатчик.

Рис. 6.10. Приемопередатчики автоматизированной РЛС «Ряд»

Широкое внедрение в современных судовых навигационных РЛС микроэлектроники, в первую очередь - твердотельных СВЧ-приборов, микропроцессоров, позволило, в сочетании с современными методами обработки сигналов, получить компактные, надежные, экономичные и удобные в эксплуатации приемо-передающие устройства. Для исключения применения громоздких волноводных устройств и исключения потерь мощности при передаче и приёме отраженных сигналов в волноводах передатчик и приёмник конструктивно располагают в антенном блоке в виде отдельного модуля, который иногда называется сканером (см. рис.7.23). Этим обеспечивается быстросъемность модуля приёмопередатчика, а также проведение ремонта методом агрегатной замены. Включение и выключение питания таких типов приемопередатчиков обеспечивается дистанционным способом.

На рис. 6.11 показано антенно-передающее-приёмное устройство береговой РЛС (БРЛС) «Балтика-Б», выполненного в виде моноблока. БРЛС «Балтика-Б» используется в качестве береговой РЛС в системах управления движения судов (СУДС), а также на акваториях портов, подходных каналах и фарватерах.

Антенна и приемопередатчик БРЛС «Балтика»

с горячим резервированием

Подробнее о современных радарах изложено в главе 11 учебного пособия.