Estaciones de radar y sistemas de defensa aérea de Rusia. Estaciones de radar: historia y principios básicos de funcionamiento. Diagramas de circuitos eléctricos de transceptores para radares de aviones.
El radar es un conjunto de métodos científicos y medios tecnicos, que sirve para determinar las coordenadas y características de un objeto mediante ondas de radio. El objeto en estudio a menudo se denomina objetivo de radar (o simplemente objetivo).
Los equipos y herramientas de radio diseñados para realizar tareas de radar se denominan sistemas o dispositivos de radar (radar o RLU). Los fundamentos del radar se basan en los siguientes fenómenos y propiedades físicas:
- En el medio de propagación, las ondas de radio que encuentran objetos con diferentes propiedades eléctricas son dispersadas por ellos. La onda reflejada por el objetivo (o su propia radiación) permite que los sistemas de radar detecten e identifiquen el objetivo.
- A grandes distancias, se supone que la propagación de las ondas de radio es rectilínea, con una velocidad constante en un medio conocido. Esta suposición permite alcanzar el objetivo y sus coordenadas angulares (con cierto error).
- Basándose en el efecto Doppler, la velocidad radial del punto de emisión con respecto a la RLU se calcula a partir de la frecuencia de la señal reflejada recibida.
Referencia histórica
La capacidad de reflexión de las ondas de radio fue señalada por el gran físico G. Hertz y el ingeniero eléctrico ruso a finales del siglo XIX. siglo. Según una patente de 1904, el primer radar fue creado por el ingeniero alemán K. Hulmeier. El dispositivo, al que llamó telemobiloscopio, se utilizaba en los barcos que navegaban por el Rin. En relación con el desarrollo, el uso del radar parecía un elemento muy prometedor, cuyas investigaciones fueron llevadas a cabo por especialistas avanzados de muchos países del mundo.
En 1932, el principio básico del radar fue descrito en sus trabajos por Pavel Kondratyevich Oshchepkov, investigador del LEFI (Instituto Electrofísico de Leningrado). Ellos, en colaboración con colegas B.K. Shembel y V.V. En el verano de 1934, Tsimbalin demostró un prototipo de instalación de radar que detectaba un objetivo a una altitud de 150 m a una distancia de 600 m. El trabajo adicional para mejorar el equipo de radar se limitó a aumentar su alcance y aumentar la precisión de la determinación del ubicación del objetivo.
Naturaleza radiación electromagnética Los objetivos nos permiten hablar de varios tipos de radar:
- radar pasivo explora su propia radiación (térmica, electromagnética, etc.), que genera objetivos (misiles, aviones, objetos espaciales).
- Activo con respuesta activa se lleva a cabo si el objeto está equipado con su propio transmisor y la interacción con él se produce según el algoritmo "solicitud-respuesta".
- Activo con respuesta pasiva. Implica el estudio de una señal de radio secundaria (reflejada). en este caso consta de un transmisor y un receptor.
- Radar semiactivo- Este es un caso especial de activo, en el caso de que el receptor de radiación reflejada esté ubicado fuera del radar (por ejemplo, es un elemento estructural de un misil guiado).
Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas.
Métodos y equipos.
Según el método utilizado, todos los equipos de radar se dividen en radares de radiación continua y pulsada.
Los primeros contienen un transmisor y un receptor de radiación que funcionan simultánea y continuamente. Los primeros dispositivos de radar se crearon siguiendo este principio. Un ejemplo de un sistema de este tipo es un radioaltímetro (un dispositivo de aviación que determina la distancia de un avión a la superficie de la tierra) o un radar conocido por todos los automovilistas para determinar el límite de velocidad de un vehículo.
Con el método pulsado, la energía electromagnética se emite en pulsos cortos durante un período de varios microsegundos. Posteriormente, la estación funciona sólo para recepción. Después de capturar y registrar las ondas de radio reflejadas, el radar transmite un nuevo pulso y se repiten los ciclos.
Modos de funcionamiento del radar
Hay dos modos principales de funcionamiento de las estaciones y dispositivos de radar. El primero es escanear el espacio. Se lleva a cabo según un sistema estrictamente definido. Con una revisión secuencial, el movimiento del haz del radar puede ser circular, en espiral, cónico o sectorial. Por ejemplo, un conjunto de antenas puede girar lentamente en un círculo (azimut) mientras escanea simultáneamente en elevación (inclinándose hacia arriba y hacia abajo). Con el escaneo paralelo, la inspección se realiza mediante un haz de rayos de radar. Cada uno tiene su propio receptor y se procesan varios flujos de información a la vez.
El modo de seguimiento implica que la antena apunta constantemente al objeto seleccionado. Para rotarlo de acuerdo con la trayectoria de un objetivo en movimiento, se utilizan sistemas especiales de seguimiento automatizado.
Algoritmo para determinar el alcance y la dirección.
La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en la atmósfera es de 300 mil km/s. Por lo tanto, conociendo el tiempo que tarda la señal transmitida en cubrir la distancia desde la estación hasta el objetivo y viceversa, es fácil calcular la distancia del objeto. Para hacer esto, es necesario registrar con precisión la hora en que se envió el pulso y el momento en que se recibió la señal reflejada.
Se utiliza un radar altamente direccional para obtener información sobre la ubicación del objetivo. La determinación del acimut y la elevación (ángulo de elevación o elevación) de un objeto se realiza mediante una antena de haz estrecho. Los radares modernos utilizan para este fin conjuntos de antenas en fase (PAA), capaces de establecer un haz más estrecho y caracterizados por una alta velocidad de rotación. Como regla general, el proceso de exploración del espacio se realiza mediante al menos dos haces.
Parámetros básicos del sistema
Desde lo táctico y características técnicas El equipo depende en gran medida de la eficiencia y calidad de las tareas que se resuelven.
Los indicadores de radar táctico incluyen:
- El área de visión está limitada por el rango mínimo y máximo de detección del objetivo, el ángulo de azimut permitido y el ángulo de elevación.
- Resolución en alcance, azimut, elevación y velocidad (la capacidad de determinar los parámetros de objetivos cercanos).
- Precisión de la medición, que se mide por la presencia de errores graves, sistemáticos o aleatorios.
- Inmunidad al ruido y fiabilidad.
- El grado de automatización de la extracción y procesamiento del flujo entrante de datos de información.
Las características tácticas especificadas se establecen al diseñar dispositivos a través de ciertos parámetros técnicos, que incluyen:
En el puesto de combate
El radar es una herramienta universal que se ha generalizado en el ámbito militar, la ciencia y la economía nacional. Las áreas de uso se están expandiendo constantemente debido al desarrollo y mejora de los medios técnicos y tecnologías de medición.
El uso del radar en la industria militar permite resolver importantes problemas de vigilancia y control del espacio, detección de objetivos móviles aéreos, terrestres y acuáticos. Sin radares es imposible imaginar equipos utilizados para soporte de información sistemas de navegación y sistemas de control de disparos de armas.
El radar militar es un componente básico del sistema de alerta de ataques con misiles estratégicos y de la defensa antimisiles integrada.
Astronomía radial
Las ondas de radio enviadas desde la superficie de la Tierra también se reflejan desde objetos en el espacio cercano y profundo, así como desde objetivos cercanos a la Tierra. Muchos objetos espaciales no podían explorarse completamente únicamente con instrumentos ópticos, y sólo el uso de métodos de radar en astronomía permitió obtener información rica sobre su naturaleza y estructura. El radar pasivo fue utilizado por primera vez para estudiar la Luna por astrónomos estadounidenses y húngaros en 1946. Casi al mismo tiempo también se recibieron accidentalmente señales de radio del espacio exterior.
En los radiotelescopios modernos, la antena receptora tiene la forma de un gran cuenco esférico cóncavo (similar al espejo de un reflector óptico). Cuanto mayor sea su diámetro, más señal débil la antena podrá recibir. Los radiotelescopios suelen funcionar de forma compleja, combinando no sólo dispositivos situados cerca unos de otros, sino también aquellos situados en diferentes continentes. Entre las tareas más importantes de la radioastronomía moderna se encuentran el estudio de púlsares y galaxias con núcleos activos y el estudio del medio interestelar.
Solicitud civil
En agricultura y silvicultura, los dispositivos de radar son indispensables para obtener información sobre la distribución y densidad de la vegetación, estudiar la estructura, parámetros y tipos de suelos y detectar incendios a tiempo. En geografía y geología, el radar se utiliza para realizar trabajos topográficos y geomorfológicos, determinar la estructura y composición de las rocas y buscar depósitos minerales. En hidrología y oceanografía, los métodos de radar se utilizan para monitorear el estado de las principales vías fluviales del país, la capa de nieve y hielo y mapear la costa.
El radar es un asistente indispensable para los meteorólogos. El radar puede determinar fácilmente el estado de la atmósfera a una distancia de decenas de kilómetros y, basándose en el análisis de los datos obtenidos, predice los cambios en las condiciones climáticas en un área en particular.
Perspectivas de desarrollo
Para una estación de radar moderna, el principal criterio de evaluación es la relación entre eficiencia y calidad. La eficiencia se refiere a las características tácticas y técnicas generalizadas del equipo. Crear un radar perfecto es una tarea compleja de ingeniería, científica y técnica, cuya implementación solo es posible utilizando los últimos avances en electromecánica y electrónica, informática y tecnologia computacional, energía.
Según los expertos, en un futuro próximo el principal unidades funcionales Las estaciones de los más diferentes niveles de complejidad y propósito tendrán antenas de matriz en fase activas de estado sólido (antenas de matriz en fase), que convertirán señales analógicas en digitales. El desarrollo del complejo informático permitirá automatizar completamente el control y las funciones básicas del radar, proporcionando al usuario final un análisis completo de la información recibida.
El radar emite energía electromagnética y detecta ecos provenientes de objetos reflejados y también determina sus características. El objetivo del proyecto del curso es considerar un radar omnidireccional y calcular los indicadores tácticos de este radar: alcance máximo teniendo en cuenta la absorción; resolución real en alcance y azimut; precisión real de las mediciones de alcance y azimut. La parte teórica proporciona un diagrama funcional de un radar activo pulsado para objetivos aéreos para el control del tráfico aéreo.
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Los sistemas de radar (radares) están diseñados para detectar y determinar las coordenadas actuales (alcance, velocidad, elevación y acimut) de los objetos reflejados.
El radar emite energía electromagnética y detecta ecos provenientes de objetos reflejados, además de determinar sus características.
El objetivo del proyecto del curso es considerar un radar omnidireccional y calcular los indicadores tácticos de este radar: alcance máximo teniendo en cuenta la absorción; resolución real en alcance y azimut; precisión real de las mediciones de alcance y azimut.
La parte teórica proporciona un diagrama funcional de un radar activo pulsado para objetivos aéreos para el control del tráfico aéreo. También se proporcionan los parámetros del sistema y las fórmulas para su cálculo.
En la parte de cálculo se determinaron los siguientes parámetros: alcance máximo teniendo en cuenta la absorción, alcance real y resolución de azimut, precisión de medición de alcance y acimut.
1. Parte teórica
1.1 Diagrama funcional del radar.vista panorámica
Radar el campo de la ingeniería de radio, que proporciona la observación por radar de diversos objetos, es decir, su detección, medición de coordenadas y parámetros de movimiento, así como la identificación de determinadas propiedades estructurales o físicas mediante el uso de ondas de radio reflejadas o reemitidas por objetos o su propia emisión de radio. La información obtenida durante la vigilancia por radar se denomina radar. Los dispositivos de vigilancia por radar radiotécnicos se denominan estaciones de radar (radares) o radares. Los propios objetos de vigilancia por radar se denominan objetivos de radar o simplemente objetivos. Cuando se utilizan ondas de radio reflejadas, los objetivos del radar son cualquier irregularidad. parámetros eléctricos Medio (permeabilidad dieléctrica y magnética, conductividad) en el que se propaga la onda primaria. Esto incluye aviones (aviones, helicópteros, globos meteorológicos, etc.), hidrometeoros (lluvia, nieve, granizo, nubes, etc.), embarcaciones fluviales y marítimas, objetos terrestres (edificios, automóviles, aviones en aeropuertos, etc.). , todo tipo de objetos militares, etc. Un tipo especial de objetivos de radar son los objetos astronómicos.
La fuente de información del radar es la señal del radar. Dependiendo de los métodos para obtenerlo, se distinguen los siguientes tipos de vigilancia por radar.
- radar de respuesta pasiva,basado en el hecho de que las oscilaciones emitidas por la señal de sondeo del radar se reflejan desde el objetivo y ingresan al receptor del radar en forma de señal reflejada. Este tipo de vigilancia a veces también se denomina radar de respuesta pasiva activa.
radar de respuesta activa,Llamado radar activo con respuesta activa, se caracteriza por el hecho de que la señal de respuesta no se refleja, sino que se reemite mediante un transpondedor especial: un repetidor. Al mismo tiempo, el alcance y el contraste de la observación del radar aumentan significativamente.
El radar pasivo se basa en recibir las propias emisiones de radio del objetivo., principalmente en los rangos de milímetros y centímetros. Si en los dos casos anteriores la señal acústica se puede utilizar como señal de referencia, lo que proporciona la posibilidad fundamental de medir el alcance y la velocidad, entonces en este caso no existe tal posibilidad.
Un sistema de radar puede considerarse como un canal de radar, similar a las comunicaciones por radio o los canales de telemetría. Los componentes principales de un radar son un transmisor, un receptor, una antena y un dispositivo terminal.
Las principales etapas de la vigilancia por radar son:detección, medición, resolución y reconocimiento.
Detección es el proceso de decidir sobre la presencia de objetivos con una probabilidad aceptable de una decisión errónea.
Medición le permite estimar las coordenadas de los objetivos y los parámetros de su movimiento con errores aceptables.
Permiso Consiste en realizar las tareas de detectar y medir las coordenadas de un objetivo en presencia de otros que se encuentran cerca en alcance, velocidad, etc.
Reconocimiento permite establecer algunos rasgos característicos del objetivo: es punto o grupo, en movimiento o grupo, etc.
La información del radar procedente del radar se transmite por canal de radio o cable al punto de control. El proceso de seguimiento por radar de objetivos individuales está automatizado y se lleva a cabo mediante una computadora.
La navegación de los aviones a lo largo de la ruta se realiza mediante los mismos radares que se utilizan en el control del tráfico aéreo. Se utilizan tanto para controlar el cumplimiento de una ruta determinada como para determinar la ubicación durante el vuelo.
Para realizar el aterrizaje y su automatización, junto con los sistemas de radiobaliza, se utilizan ampliamente los radares de aterrizaje, que permiten controlar la desviación de la aeronave del rumbo y la trayectoria de planeo.
En la aviación civil también se utilizan varios dispositivos de radar aerotransportados. Esto incluye principalmente radares a bordo para detectar formaciones climáticas peligrosas y obstáculos. Por lo general, también sirve para estudiar la Tierra y ofrecer la posibilidad de navegación autónoma a lo largo de puntos de referencia de radar terrestres característicos.
Los sistemas de radar (radares) están diseñados para detectar y determinar las coordenadas actuales (alcance, velocidad, elevación y acimut) de los objetos reflejados. El radar emite energía electromagnética y detecta ecos provenientes de objetos reflejados, además de determinar sus características.
Consideremos el funcionamiento de un radar activo pulsado para detectar objetivos aéreos para el control del tráfico aéreo (ATC), cuya estructura se muestra en la Figura 1. El dispositivo de control de visión (control de antena) se utiliza para ver el espacio (generalmente circular) con un Haz de antena, estrecho en el plano horizontal y ancho en el vertical.
El radar en cuestión utiliza un modo de radiación pulsada, por lo tanto, en el momento en que finaliza el siguiente pulso de radio de sondeo, la única antena cambia del transmisor al receptor y se usa para la recepción hasta que comienza a generarse el siguiente pulso de radio de sondeo, después de lo cual la antena se vuelve a conectar al transmisor, y así sucesivamente.
Esta operación se realiza mediante un conmutador de transmisión-recepción (RTS). Los impulsos de activación, que establecen el período de repetición de las señales de sondeo y sincronizan el funcionamiento de todos los subsistemas del radar, son generados por un sincronizador. La señal del receptor después del convertidor analógico-digital (ADC) se suministra al procesador de señal del equipo de procesamiento de información, donde se realiza el procesamiento primario de la información, que consiste en detectar la señal y cambiar las coordenadas del objetivo. Las marcas de objetivos y las trayectorias se forman durante el procesamiento inicial de información en el procesador de datos.
Las señales generadas, junto con la información sobre la posición angular de la antena, se transmiten para su posterior procesamiento al puesto de mando, así como para su seguimiento al indicador de visibilidad panorámica (PVI). En duración de la batería El radar ICO sirve como elemento principal para monitorear la situación aérea. Un radar de este tipo suele procesar la información en formato digital. Para ello, se proporciona un dispositivo para convertir la señal en código digital(ADC).
Figura 1 Diagrama funcional del radar todo terreno.
1.2 Definiciones y principales parámetros del sistema. Fórmulas para el cálculo.
Características tácticas básicas del radar.
Rango maximo
El alcance máximo lo establecen los requisitos tácticos y depende de muchas características técnicas del radar, las condiciones de propagación de las ondas de radio y las características del objetivo, que están sujetas a cambios aleatorios en las condiciones reales de uso de las estaciones. Por tanto, el alcance máximo es una característica probabilística.
La ecuación de alcance en el espacio libre (es decir, sin tener en cuenta la influencia del suelo y la absorción en la atmósfera) para un objetivo puntual establece la relación entre todos los parámetros principales del radar.
donde E es - energía emitida en un pulso;
S un - área efectiva de la antena;
Sefo - área objetivo reflectante efectiva;
- longitud de onda;
k p - coeficiente de discriminabilidad (relación de energía señal-ruido en la entrada del receptor, que garantiza la recepción de señales con una determinada probabilidad de detección correcta W por y la probabilidad de una falsa alarma Wlt);
E sh - energía del ruido que actúa durante la recepción.
Donde R y - y potencia de pulso;
y , - duración del pulso.
donde dg - tamaño horizontal del espejo de la antena;
d av - Tamaño vertical del espejo de la antena..
k r = k r.t. ,
donde k r.t. - coeficiente teórico de distinguibilidad.
k rt =,
donde q 0 - parámetro de detección;
norte - el número de impulsos recibidos del objetivo.
donde Wlt - probabilidad de falsa alarma;
W por - probabilidad de detección correcta.
donde t región,
f y - frecuencia de envío de pulsos;
Qa0.5 - ancho del patrón de radiación de la antena a un nivel de potencia de 0,5
¿Dónde está la velocidad angular de rotación de la antena?
donde T revisión es el período de revisión.
donde k =1,38 10 -23 J/grado - constante de Boltzmann;
k sh - factor de ruido del receptor;
t - temperatura del receptor en grados Kelvin ( T=300K).
El alcance máximo del radar, teniendo en cuenta la absorción de energía de ondas de radio.
donde burro - coeficiente de atenuación;
D - ancho de la capa debilitante.
Alcance mínimo del radar
Si el sistema de antena no impone restricciones, entonces el alcance mínimo del radar está determinado por la duración del pulso y el tiempo de recuperación del interruptor de la antena.
donde c es la velocidad de propagación onda electromagnética en el vacío, c = 3∙10 8 ;
y , - duración del pulso;
τ en - tiempo de recuperación del interruptor de antena.
Resolución del alcance del radar
La resolución del alcance real cuando se utiliza un indicador de visibilidad panorámica como dispositivo de salida estará determinada por la fórmula
(D)= (D) sudor + (D) ind,
g de (D) sudor - resolución del alcance potencial;
(D) ind - rango de resolución del indicador.
Para una señal en forma de tren incoherente de pulsos rectangulares:
donde c es la velocidad de propagación de una onda electromagnética en el vacío; c = 3∙10 8 ;
y , - duración del pulso;
(D) ind - la resolución del rango del indicador se calcula mediante la fórmula
g de d shk - valor límite de la escala de alcance;
k e = 0,4 - factor de utilización de la pantalla,
q f - calidad de enfoque del tubo.
Resolución del azimut del radar
La resolución real del azimut está determinada por la fórmula:
( az) = ( az) sudor + ( az) ind,
donde ( az) sudor - resolución potencial del azimut al aproximar el patrón de radiación de una curva gaussiana;
( az ) ind - resolución azimutal del indicador
( az ) sudor =1,3 Q a 0,5 ,
( az ) ind = d n M f ,
donde dn - diámetro del punto del tubo de rayos catódicos;
mf escala escala.
donde r - eliminando la marca del centro de la pantalla.
Precisión de la determinación de coordenadas por rango. Y
La precisión de la determinación del rango depende de la precisión de la medición del retraso de la señal reflejada, los errores debidos a un procesamiento subóptimo de la señal, la presencia de retrasos de señal no contabilizados en las rutas de transmisión, recepción e indicación y errores aleatorios en la medición del rango en los dispositivos indicadores.
La precisión se caracteriza por el error de medición. El error cuadrático medio resultante de la medición del rango está determinado por la fórmula:
donde (D) sudor - error potencial en la medición del alcance.
(D) distribución error debido a la no linealidad de la propagación;
(D) aplicación - error de hardware.
donde q 0 - doble relación señal-ruido.
Precisión de determinación de coordenadas de azimut
Pueden producirse errores sistemáticos en las mediciones de azimut debido a una orientación inexacta del sistema de antena del radar y a una falta de coincidencia entre la posición de la antena y la escala eléctrica de azimut.
Los errores aleatorios al medir el azimut del objetivo son causados por la inestabilidad del sistema de rotación de la antena, la inestabilidad de los esquemas de generación del marcado del azimut y errores de lectura.
El error cuadrático medio resultante en la medición del azimut está determinado por:
Datos iniciales (opción 5)
- Longitud de onda , [cm] …............................................. ........................... .... 6
- potencia de pulso R y , [kW] ................................................ .............. 600
- Duración del pulso y , [μs] ................................................ ...... ........... 2,2
- Frecuencia de envío de pulsos f y , [Hz]................................................ ....... ...... 700
- Tamaño horizontal del espejo de la antena d ag [metro] ........................ 7
- Tamaño vertical del espejo de la antena d av , [m] .................... 2,5
- Revisión del período T de revisión , [Con] .............................................. ................................ 25
- Figura de ruido del receptor k sh ................................................. ....... 5
- Probabilidad de detección correcta W por ............................. .......... 0,8
- Probabilidad de falsa alarma W lt.. ................................................ ....... 10 -5
- Diámetro de la pantalla indicadora de vista circundante d e , [mm] .................... 400
- Área objetivo reflectante efectiva Sefo, [m 2 ] …...................... 30
- Calidad de enfoque q f ............................................................... ...... 400
- Límite de escala de rango D shk1 , [km] ................................ 50 D shk2 , [km] ........................ 400
- Marcas de medición de rangoD , [km] ........................................ 15
- Marcas de medición de azimut , [grados] ......................................... 4
2. Cálculo de indicadores tácticos del radar omnidireccional.
2.1 Cálculo del alcance máximo teniendo en cuenta la absorción
En primer lugar, se calcula el alcance máximo del radar sin tener en cuenta la atenuación de la energía de las ondas de radio durante la propagación. El cálculo se realiza según la fórmula:
(1)
Calculemos y establezcamos las cantidades incluidas en esta expresión:
E isl = P y y =600 10 3 2,2 10 -6 =1,32 [J]
S a = d ag d av = 7 2,5 = 8,75 [m 2 ]
k r = k r.t.
k rt =
101,2
0,51 [grados]
14,4 [grados/s]
Sustituyendo los valores resultantes, tendremos:
región t = 0,036 [s], N = 25 pulsos y k r.t. = 2,02.
Sea = 10, entonces k P =20.
E sh - energía del ruido que actúa durante la recepción:
E w =kk w T =1,38 10 -23 5 300=2,07 10 -20 [J]
Sustituyendo todos los valores obtenidos en (1), encontramos 634,38 [km]
Ahora determinamos el alcance máximo del radar, teniendo en cuenta la absorción de energía de las ondas de radio:
(2)
Valor burro lo encontramos en los gráficos. Para =6 cm burro tomado igual a 0,01 dB/km. Supongamos que la atenuación se produce en todo el rango. Bajo esta condición, la fórmula (2) toma la forma de una ecuación trascendental
(3)
Resolvemos la ecuación (3) gráficamente. Para OSL = 0,01 dB/km y D máx. = 634,38 kilómetros calculados D máx.osl = 305,9 km.
Conclusión: De los cálculos obtenidos se desprende claramente que el alcance máximo del radar, teniendo en cuenta la atenuación de la energía de las ondas de radio durante la propagación, es igual a D máx.os l = 305,9 [km].
2.2 Cálculo del alcance real y la resolución del azimut
La resolución del alcance real cuando se utiliza un indicador de visibilidad panorámica como dispositivo de salida estará determinada por la fórmula:
(D) = (D) sudor + (D) ind
Para una señal en forma de un tren incoherente de pulsos rectangulares
0,33 [km]
para D shk1 =50 [km], (D) ind1 =0,31 [km]
para D shk2 =400 [km], (D) ind2 =2,50 [km]
Resolución de rango real:
para D wk1 =50 km (D) 1 = (D) sudor + (D) ind1 =0,33+0,31=0,64 [km]
para D wk2 =400 km (D) 2 = (D) sudor + (D) ind2 =0,33+2,50=2,83 [km]
Calculamos la resolución del azimut real mediante la fórmula:
( az) = ( az) sudor + ( az) ind
( az ) sudor =1,3 Q a 0,5 =0,663 [grados]
( az ) ind = d n M f
Tomando r = k e d e / 2 (marca en el borde de la pantalla), obtenemos
0,717 [grados]
( az )=0,663+0,717=1,38 [grados]
Conclusión: La resolución del rango real es:
para D shk1 = 0,64 [km], para D shk2 = 2,83 [km].
Resolución de azimut real:
( az )=1,38 [grados].
2.3 Cálculo de la precisión real de las mediciones de alcance y acimut
La precisión se caracteriza por el error de medición. El error cuadrático medio resultante en la medición del rango se calculará mediante la fórmula:
40,86
(D) sudor = [km]
Error debido a la no linealidad de la propagación. (D) distribución descuidado. Errores de hardware Aplicación (D) se reducen a errores de lectura en la escala del indicador (D) ind . Adoptamos el método de contar mediante marcas electrónicas (anillos de escala) en la pantalla indicadora completa.
(D) ind = 0,1 D =1,5 [km], donde D - precio de división de escala.
(D) = = 5 [km]
Determinamos el error cuadrático medio resultante en la medición del azimut de manera similar:
0,065
(az) ind =0,1 = 0,4
Conclusión: Habiendo calculado el error cuadrático medio resultante de la medición de rango, obtenemos (D) ( az) =0,4 [grados].
Conclusión
En este trabajo de curso se calcularon los parámetros de un radar activo pulsado (alcance máximo teniendo en cuenta la absorción, resolución real en alcance y azimut, precisión de las mediciones de alcance y azimut) para la detección de objetivos aéreos para el control del tráfico aéreo.
Durante los cálculos se obtuvieron los siguientes datos:
1. El alcance máximo del radar, teniendo en cuenta la atenuación de la energía de las ondas de radio durante la propagación, es igual a D máx.osl = 305,9 [km];
2. La resolución del rango real es igual a:
para D semana1 = 0,64 [km];
para D shk2 = 2,83 [km].
Resolución de azimut real: ( az )=1,38 [grados].
3. Se obtiene el error cuadrático medio resultante de la medición del rango.(D) =1,5 [kilómetros]. Error cuadrático medio de la medición del azimut ( az ) =0,4 [grados].
Las ventajas de los radares de pulso incluyen la facilidad de medir distancias a los objetivos y su resolución de alcance, especialmente cuando hay muchos objetivos en el área de observación, así como un desacoplamiento temporal casi completo entre las oscilaciones recibidas y emitidas. Esta última circunstancia permite el uso de la misma antena tanto para transmisión como para recepción.
La desventaja de los radares pulsados es la necesidad de utilizar una alta potencia máxima de las oscilaciones emitidas, así como la imposibilidad de medir distancias cortas y grandes zonas muertas.
Los radares se utilizan para resolver una amplia gama de problemas: desde garantizar el aterrizaje suave de naves espaciales en la superficie de los planetas hasta medir la velocidad del movimiento humano, desde controlar armas en sistemas de defensa antimisiles y antiaéreos hasta protección personal.
Bibliografía
- Vasin V.V. Gama de sistemas de medición de ingeniería radioeléctrica. Desarrollo metodológico. - M.:MIEM 1977
- Vasin V.V. Resolución y precisión de medidas en sistemas de medida de ingeniería radioeléctrica. Desarrollo metodológico. - M.: MIEM 1977
- Vasin V.V. Métodos para medir coordenadas y velocidad radial de objetos en sistemas de medición de ingeniería radioeléctrica. Notas de lectura. - M.: MIEM 1975.
4. Bakulev P.A. Sistemas de radar. Libro de texto para universidades. M.: “Radio-
Técnica" 2004
5. Sistemas de radio: Libro de texto para universidades / Yu.M. Kazarinov [etc.]; Ed. Yu.M. Kazarinova. M.: Academia, 2008. 590 p.:
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DIAGRAMA DE BLOQUES, PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y CARACTERÍSTICAS TÁCTICAS Y TÉCNICAS DEL RADAR
Hay varias opciones para construir un diagrama de bloques del radar primario de tercera generación. A continuación se muestra uno de los opciones posibles, que utiliza los logros modernos de la ciencia y la tecnología. Como sistemas analógicos se seleccionaron los radares domésticos “Skala-M”, “Skala-MPR” y “Skala-MPA”. Las características de la construcción de los radares extranjeros ATCR-22, ATCR-44 se analizan en este capítulo en comparación con los radares nacionales. Las diferencias en la construcción de radares de ruta y de aeródromo se explican según sea necesario.
En la Fig. La Figura 1.1 muestra un diagrama de bloques del radar de pulsos omnidireccional primario. Las principales características de este esquema son:
· uso de dos canales transceptores con separación de frecuencia;
· uso de un patrón de antena de dos haces en el plano vertical para recibir señales reflejadas por objetivos;
· aplicación de un método verdaderamente coherente para la selección de objetivos en movimiento.
La primera característica del radar está asociada con el uso de uno de los métodos para aumentar su potencial energético: el método de separación de frecuencias, que es el siguiente. Dos transmisores A y B funcionan simultáneamente
Figura 1.1. Diagrama de bloques del radar primario.
a una antena común en modo de modulación de pulsos con diferentes frecuencias portadoras Fa Y Fv sonar pulsos de radio. Entre estos pulsos de radio hay un pequeño desplazamiento de tiempo, que suele ser de 4 a 6 μs. La separación de frecuencias no supera los 40 -60 MHz. Las señales con diferentes frecuencias reflejadas desde el objetivo se separan mediante filtros de microondas y se amplifican mediante dos canales receptores. A Y EN sintonizado a las frecuencias apropiadas. Después de la detección, las señales de vídeo de los canales A y B se combinan y se procesan juntas. En el caso más simple, las señales de vídeo se combinan en el tiempo mediante líneas de retardo y se les añade amplitud.
La sincronización en el radar se realiza de forma que uno de los canales (A) sea el maestro y el otro el esclavo.
Las estaciones de radar de este tipo con un número arbitrario de canales de frecuencia se denominan radares multicanal de frecuencia con una antena común para todos los canales. Las ventajas del radar multifrecuencia sobre el radar monocanal son las siguientes:
· la potencia total de la radiación del radar aumenta en presencia de limitaciones en la potencia de un transmisor individual;
· aumento del rango de detección de objetivos y precisión de la medición de coordenadas;
· aumenta la fiabilidad del radar y su inmunidad al ruido frente a interferencias de origen artificial y natural.
El aumento en el rango de detección y la precisión de la medición de las coordenadas del objetivo se explica por el hecho de que con una separación suficientemente grande frecuencias portadoras señales emitidas
f a -f b =Df ³ c/l c,
Dónde Con- velocidad de propagación de las ondas de radio, lc- tamaño lineal del objetivo.
Las señales recibidas y el ruido en los canales A y B resultan no estar correlacionados, y la suma de los voltajes de salida de estos canales se caracteriza por fluctuaciones de amplitud mucho menores en el proceso de observación de un objetivo en movimiento complejo que en el caso de recibir una señal. en una frecuencia. El mismo efecto de suavizar las fluctuaciones explica también la posibilidad de suprimir de forma más eficaz los reflejos perturbadores de la superficie terrestre y de los objetos locales. Por ejemplo, para los radares ATCR-22 y ATCR-44, el rango operativo en modo de doble frecuencia es entre un 20 y un 30% mayor que en el modo de frecuencia única. La confiabilidad del funcionamiento del radar cuando se utilizan dos canales con espaciado de frecuencia es mayor que la de un radar de un solo canal, debido al hecho de que si un canal falla o se apaga, Mantenimiento este radar es capaz de realizar sus funciones con un deterioro aceptable de ciertos indicadores (reducciones en el alcance y disponibilidad del radar).
Otra característica importante del radar considerado es el uso de un haz adicional del patrón de antena en el plano vertical para recibir señales reflejadas por objetivos en grandes ángulos de elevación. En este caso, la zona de detección del radar en el plano vertical se forma utilizando dos haces: el haz principal (inferior) cuando la alimentación de la antena principal está funcionando en los modos de transmisión y recepción, y un haz adicional (superior) cuando la alimentación de la antena adicional está funcionando. operando sólo en modo de recepción. El uso de un haz de dos haces para recibir señales reflejadas de objetivos implementa uno de los métodos para combatir las reflexiones perturbadoras de la superficie terrestre y los objetos locales. La supresión de estos reflejos se lleva a cabo mediante la suma de pesos de las señales recibidas a lo largo de los haces principal y adicional del haz. La dirección de máxima radiación a lo largo del haz superior se encuentra en el plano vertical, generalmente entre 3 y 5° más alto que a lo largo del inferior. Con este método de lucha contra las interferencias se consigue un debilitamiento de las señales de los objetos locales entre 15 y 20 dB.
En algunos tipos de radares, la zona de detección en el plano vertical se forma teniendo en cuenta el uso del procesamiento local de las señales recibidas en el sistema SDC. Este principio de formar una zona de detección utilizando un radar de ruta como ejemplo se muestra en la Fig. 1.2. Toda la zona de detección del rango está dividida en cuatro secciones 1 -1V. Los límites de las áreas se establecen según un programa estricto dependiendo de las condiciones específicas para la ubicación del radar. En la Fig. 1.2 están marcados:
K 1 es el límite superior para el uso de señales del haz adicional 2 procesado en el sistema SDC (Additional SDC);
Arroz. 1.2. Principio K de formación de zonas - radar de seguimiento: 1 - haz principal; 2 - haz adicional
K 2 - el límite superior del uso de señales del haz principal 1, procesadas en el sistema SDC (Main SDC);
A es el límite superior para el uso de señales adicionales del haz 2 no procesadas en el sistema SDC (Adicional A);
D max es el alcance máximo del radar, que es el límite superior del uso de señales del haz principal 1 sin procesar en el sistema SDC.
(Básico A), la posición de los límites K 1, K 2 y A se ajusta en el rango dentro de los límites indicados en la figura. Para la sección III, se prevé el uso de dos subrutinas, determinadas por el orden de los límites dados (pulsos de conmutación); K 1 - A - K 2 o K 1 - K 2 -A. Este principio de formar una zona de detección le permite:
· obtener la máxima detección en el plano vertical para suprimir la interferencia de objetos locales en la sección inicial del rango 1;
· minimizar el área del espacio aéreo donde se utiliza la suma de señales principales. COSUDE +Añadir. COSUDE, y así reducir la influencia de las características de velocidad del sistema COSUDE (sección II);
· en presencia de interferencias de tipo “ángel” que no son completamente eliminadas por el sistema SDC, se aconseja utilizar la señal de un haz adicional (artículo 111 en K 2<А).
El uso combinado en el radar de un patrón de haz de dos haces para la recepción y el procesamiento de señales locales en el sistema SDC proporciona una supresión general de la interferencia de objetos locales en 45 -56 dB en presencia de una doble resta entre períodos en el sistema SDC. y entre 50 y 55 dB en el caso de una resta triple.
Cabe señalar que el principio considerado de formar una zona de detección se puede utilizar en modos de operación de radar tanto de frecuencia única como de frecuencia dual con separación de frecuencia.
La diferencia entre el modo de doble frecuencia es que al formar una zona de detección, se utilizan las sumas de las señales Principal A A + Principal B - A y Adicional a -A + Adicional b -A sin procesar en el sistema SDC, y en el SDC sistema solo señales de un canal de frecuencia (principal A, Fig. 1.1).
Es fácil notar que el método descrito para formar una zona de detección se basa en la idea de controlar la estructura y los parámetros del radar dependiendo de la situación de interferencia en condiciones de operación específicas. En este caso, el control se realiza según un programa estricto. Después de un análisis preliminar de la situación de interferencia y el establecimiento de los límites K 1, K 2. y entre las cuatro secciones del alcance de la zona de detección, la estructura del radar adquiere una configuración fija y no cambia durante el funcionamiento del radar.
Otros radares modernos utilizan un método más flexible para formar una zona de detección, que implementa la idea de adaptar dinámicamente el radar al entorno de interferencia. Este método se utiliza, por ejemplo, en los radares ATCR-22 y ATCR-44. En este caso, toda la zona de detección por rango se divide en dos tramos iguales (1 y 11). La sección 1, que se caracteriza por la mayor influencia de interferencias de objetos locales, se divide en elementos más pequeños a lo largo del rango (16 elementos), el área de visión en azimut igual a 360° también se divide en sectores elementales de 5,6° (64 sectores). . Como resultado, toda el área de visión en el plano horizontal dentro de la primera mitad del alcance máximo del radar se divide en 16*64=1024 celdas. Durante un ciclo de trabajo equivalente a tres períodos de revisión, se analiza la situación de interferencia y se genera un mapa de interferencia actual que contiene información sobre el nivel de interferencia en cada una de las 1024 celdas en un dispositivo de almacenamiento de radar especial. Con base en esta información, se seleccionan coeficientes de ponderación para formar una suma ponderada de las señales recibidas a lo largo de los haces principal y adicional del haz, para cada una de estas celdas por separado. Como resultado, la zona de detección del radar en el plano vertical adquiere una configuración compleja: el borde inferior de la zona de detección en diferentes celdas tiene una pendiente diferente (-0,5; 0,1; 0,5 o 1°). En la segunda mitad del alcance (sección II), solo se utiliza la señal recibida a través del haz principal.
Comparando los dos métodos considerados para formar una zona de detección de radar, cabe señalar que la combinación de señales de los haces principal y adicional del haz inferior en el primer método se realiza en la frecuencia de video, y en el segundo método, en una alta frecuencia. En este último caso, la operación de suma de señales se lleva a cabo en un dispositivo especial, el primero del borde inferior de la zona de detección (FNK, Fig. 1.1). En este caso, para el procesamiento posterior de la señal total se utiliza un canal de recepción, incluido el sistema SDC. El primer método requiere dos canales de recepción, lo que conduce a equipos más complejos. Además, con el segundo método se aprovechan al máximo las capacidades del sistema SDC, ya que en este sistema se procesan las señales de ambos canales de frecuencia del radar, y no solo la señal del canal principal, como ocurre con el primer método. . Junto con las ventajas enumeradas, el segundo método para formar una zona de detección tiene un inconveniente importante que complica su uso generalizado:
La suma de señales a altas frecuencias requiere una alta precisión y estabilidad en la formación de estas señales. La violación de este requisito durante el funcionamiento del radar puede conducir a una disminución en el grado de supresión de la interferencia de objetos locales debido al uso de un diagrama de antena de dos haces.
Consideremos el principio de funcionamiento del radar, cuyo diagrama de bloques se muestra en la Fig. 1.1. Este radar funciona en modo de visualización de azimut completo, proporcionando detección de objetivos aéreos y medición del alcance inclinado y azimut de estos objetivos. La visibilidad panorámica se logra mediante la rotación mecánica de la antena del radar, que consta de un reflector parabólico y dos alimentaciones de bocina, la principal y la adicional. Como señal de sondeo se utiliza una secuencia periódica de pulsos de radio con envolventes rectangulares. En este caso, la medición del acimut objetivo se realiza mediante el método de amplitud, basado en el uso de las propiedades direccionales de la antena del radar en el plano horizontal, y la medición del alcance se realiza mediante el método del tiempo midiendo el retraso de la señal reflejada desde el objetivo en relación con el momento de emisión de la señal de sondeo.
Echemos un vistazo más de cerca al funcionamiento de un canal de radar. El sistema de sincronización (SS) genera pulsos de activación de radar, que se alimentan a la entrada del modulador M del dispositivo transmisor. El modulador M, bajo la influencia de los pulsos de disparo, produce potentes pulsos moduladores que llegan al amplificador final (OA) del transmisor del radar, realizado según el circuito "oscilador maestro - amplificador de potencia". Un generador de radiofrecuencia (RFG), estabilizado por un resonador de cuarzo, genera oscilaciones armónicas continuas con una frecuencia f a, que se amplifican en el amplificador final y se modulan en amplitud mediante pulsos moduladores (M). Como resultado, en la salida del amplificador operacional se forma una secuencia de potentes pulsos de radio coherentes con una frecuencia portadora f a y una envolvente rectangular. Estos pulsos de radio ingresan al dispositivo de antena de radar a través del interruptor de antena (AS) y la unidad de adición de energía y separación de señales del BSRS y son emitidos por la antena en la dirección del objetivo.
Los pulsos de radio con una frecuencia portadora f a reflejada desde el objetivo, recibidos a lo largo del haz principal del haz inferior, a través de las unidades BSRS, AP y RF de bajo ruido, se suministran a una de las entradas del moldeador de borde inferior (FNK). Los pulsos de radio con la misma frecuencia fd, recibidos a través de un haz adicional del haz inferior, se suministran a la segunda entrada del FNC a través de un bloque para separar las señales del BRS y del URCH. En la salida del FNC, como resultado de la suma de pesos de las señales de los haces principal y adicional, se forma una señal total, que se envía a la entrada del receptor de radar. La señal de control, que determina la elección de los coeficientes de peso durante la suma, se suministra a la entrada de control del FNC desde el sistema de procesamiento de señales digitales y adaptación de radar. El dispositivo receptor realiza la conversión de frecuencia, la amplificación y selección de frecuencia de la señal en un amplificador de frecuencia intermedia y la detección mediante detectores de amplitud y fase. La señal de video A de la salida del detector de amplitud se alimenta adicionalmente al sistema de procesamiento digital, sin pasar por el sistema SDC, y la señal de video SDC de la salida del detector de fase se alimenta a la entrada del sistema SDC, que es parte de El sistema de procesamiento de señales digitales. Las señales con frecuencias de referencia f a1 y f a2 necesarias para el funcionamiento del convertidor de frecuencia y el detector de fase del receptor son generadas por un generador de frecuencia maestro común. Gracias a esto, en este radar se implementa un método COSUDE verdaderamente coherente.
Además de los procesos principales descritos anteriormente que tienen lugar en la parte analógica del radar, existen una serie de procesos auxiliares que garantizan el funcionamiento normal del radar. Estos incluyen, por ejemplo, varios tipos de ajustes automáticos de ganancia del receptor:
· control de ganancia automático temporal,
control automático de ganancia de ruido,
· control automático de ganancia paso a paso del amplificador mediante un circuito atenuador de ruido adaptativo.
Los ajustes anteriores, excluyendo SHARA, proporcionan compresión del rango dinámico de la señal de radar recibida y su coordinación con el rango dinámico del sistema de adaptación y procesamiento de señales digitales. Con la ayuda de SHARU se garantiza la estabilización del nivel de ruido a la salida del receptor de radar.
El sistema alimentador de antena de radar proporciona:
· dispositivos para el ajuste suave de la polarización de las vibraciones emitidas,
· medidores de potencia transmitida, frecuencia y forma de la señal de sondeo.
En los radares pseudocoherentes que utilizan dispositivos transmisores fabricados con un magnetrón, el receptor también incluye un sistema para ajustar automáticamente la frecuencia del magnetrón. Este sistema sirve para ajustar la frecuencia del magnetrón y poner en fase el oscilador local coherente, que genera oscilaciones de referencia para el sistema SDC.
En el radar considerado verdaderamente coherente, para asegurar una diferencia de frecuencia constante. f un Y f b dos canales de frecuencia, se utiliza un generador de desplazamiento de frecuencia especial, con la ayuda del cual, bajo la influencia de las oscilaciones del rango de frecuencia del canal A (ver Fig. 1.1), se generan oscilaciones con frecuencias en el canal B. f b Y b1, desplazado en relación con las frecuencias f un Y f a1.
La parte digital del radar comienza con la entrada del sistema de procesamiento digital de señales y adaptación del radar. Las principales funciones de este sistema son:
· limpiar la señal recibida de varios tipos de interferencias,
· selección de información útil para garantizar las características tácticas y técnicas especificadas del radar,
· análisis de la situación actual de interferencias,
· control automático de modos de funcionamiento y parámetros del radar (función de adaptación).
Las señales de vídeo de entrada A, SDC y Meteo procedentes de la salida del receptor se convierten a formato digital mediante convertidores de analógico a digital. En este caso se realiza un muestreo temporal y una cuantificación multinivel por amplitud de estas señales.
La primera función del sistema de procesamiento se implementa mediante los siguientes dispositivos digitales:
· dispositivos de resta entre períodos (dobles o triples) del sistema COSUDE;
· correlador de vídeo para suprimir interferencias asíncronas y señales reflejadas del período de sondeo anterior;
· Dispositivos LOG-MPV-AntiLOG para aislar una señal útil en el contexto de interferencias de objetivos de alcance y azimut extendidos (en particular, interferencias de formaciones meteorológicas);
· dispositivos de extracción de señales para obtener información sobre los contornos de formaciones meteorológicas.
Al realizar la segunda función del sistema de procesamiento, se utilizan los siguientes dispositivos:
· dispositivo de sectorización para dividir el área de visualización en celdas y distribuir la memoria del sistema;
· mapeador de interferencias para generar un mapa de interferencias dinámico;
· analizadores de parámetros de señales recibidas, con ayuda de los cuales se realiza el análisis de la situación actual de interferencia (analizadores del nivel de señal en el camino de frecuencia intermedia, frecuencia de falsas alarmas, parámetros de señales de formaciones meteorológicas, etc.) ;
· dispositivos de memoria de acceso aleatorio para almacenar información sobre la situación actual de interferencia;
· dispositivos de control para generar señales de control de modos de funcionamiento y parámetros de radar, que determinan:
· selección de coeficientes de ponderación para FNC,
· selección del modo A o SDC,
· activar o desactivar el dispositivo LOG-MPV-AntiLOG,
· ajuste del umbral de detección al estabilizar el nivel de falsas alarmas,
· otros parámetros de procesamiento de señal para cada sección o celda del área de visualización por separado.
El dispositivo S (ver Fig. 1.1) combina las señales de dos canales de frecuencia del radar. Desde la salida de este dispositivo se transmiten dos señales combinadas al APOI: la señal A (o SDC) y la señal Meteo. En los radares que no contienen su propio APOI, estas señales se convierten mediante convertidores de digital a analógico en forma analógica y se transmiten a las entradas del APOI interconectado con el radar, el indicador de control (CI) y la línea de comunicación de banda ancha SLS. Este último garantiza la transmisión de la información del radar en forma bruta, es decir, sin pasar por el APOI, al equipo de visualización de un sistema ATC manual.
El equipo primario de procesamiento de información suele ser un equipo universal interconectado con varios tipos de radares. Este equipo realiza las operaciones de detección de señales de objetivos aéreos y medición de sus coordenadas, además de combinar información del radar primario con información del radar secundario. Desde la salida APOI, la información del radar se transmite digitalmente al centro de control de tráfico aéreo utilizando un equipo de transmisión de datos ADF de banda estrecha. Además, la misma información se envía al indicador de control CI del radar primario. Para sincronizar APOI, CI y equipos de visualización conectados a través del ShLS, se utilizan señales generadas por el sistema de sincronización CC, así como la señal de la dirección azimutal actual del fondo del radar primario, proveniente del sistema alimentador de antena. En los APOI universales se suele proporcionar un sincronizador autónomo, que permite procesar y emitir señales a un ritmo óptimo, independientemente de los modos temporales de funcionamiento de los radares primario y secundario. Para ello, en la entrada APOI están previstos dispositivos de almacenamiento intermedio controlados por impulsos de reloj y señales de información angular de los radares mencionados. El procesamiento adicional en APOI se lleva a cabo utilizando señales de control generadas por un sincronizador APOI autónomo.
Una característica importante del futuro radar considerado es el uso de un sistema de control automático incorporado (AVC), que proporciona control de tolerancia de dispositivos y sistemas de radar analógicos y de prueba.
Estructuralmente, el radar está hecho de unidades de ensamblaje separadas: módulos que, cuando se ensamblan en ciertas combinaciones, pueden producir varias opciones de radar que difieren en alcance, confiabilidad y costo. De esta forma se consigue un uso racional de los equipos de radar, teniendo en cuenta las condiciones específicas de aplicación.
La ruta de transmisión de cualquier radar consta de un dispositivo transmisor, un sistema alimentador y una antena. El dispositivo de transmisión de radio está diseñado para generar señales sonoras convirtiendo la energía de las fuentes de energía en energía de oscilaciones de alta frecuencia (HF) y controlando los parámetros de estas oscilaciones. Para ello, el dispositivo transmisor suele incluir una fuente de energía, un modulador (dispositivo de control) y un generador.
La fuente de alimentación proporciona energía en forma de corriente alterna o continua. En el segundo caso, la fuente de energía tiene la forma de un rectificador de alto voltaje. Ambos tipos de fuentes han encontrado aplicación en radares aéreos.
El modulador controla los parámetros de la envolvente de la señal de RF.
El generador produce una potente señal de RF, cuyos parámetros están determinados por las señales de control del modulador.
El primer grupo es con radiación continua (sin modulación y con modulación de las oscilaciones emitidas en amplitud, frecuencia y fase). Dichos dispositivos de transmisión se utilizan en sistemas de radar a bordo diseñados para determinar la velocidad terrestre y el ángulo de deriva de una aeronave (basándose en cambios de frecuencia Doppler), transmitir información de radar, etc.
El segundo grupo son los transmisores que funcionan en modo de radiación pulsada con una duración de los pulsos de RF desde fracciones de microsegundo hasta cientos de milisegundos y un ciclo de trabajo desde unidades hasta cientos de miles. Dichos dispositivos de transmisión pueden utilizar modulación de amplitud, frecuencia y fase de las oscilaciones de RF tanto dentro de un solo pulso como en una secuencia de pulsos. Además, se pueden utilizar tipos específicos de modulación (duración del impulso, código de impulso, etc.).
Diagrama de bloques de un transmisor con un generador de una sola etapa.
El artículo analiza el principio de funcionamiento y el diagrama estructural general del radar de un barco. El funcionamiento de las estaciones de radar (radares) se basa en el uso del fenómeno de reflexión de las ondas de radio de diversos obstáculos ubicados en el camino de su propagación, es decir, en el radar, el fenómeno del eco se utiliza para determinar la posición de los objetos. Para ello, el radar cuenta con un transmisor, un receptor, un dispositivo especial de guía de ondas de antena y un indicador con pantalla para la observación visual de las señales de eco. Así, el funcionamiento de una estación de radar se puede representar de la siguiente manera: el transmisor del radar genera oscilaciones de alta frecuencia de una determinada forma, que se envían al espacio en un haz estrecho que gira continuamente a lo largo del horizonte. El receptor recibe las vibraciones reflejadas de cualquier objeto en forma de señal de eco y las muestra en la pantalla del indicador, mientras que en la pantalla es posible determinar inmediatamente la dirección (rumbo) hacia el objeto y su distancia al barco.
La orientación hacia un objeto está determinada por la dirección de un haz de radar estrecho que incide actualmente sobre el objeto y se refleja en él.
La distancia al objeto se puede obtener midiendo intervalos de tiempo cortos entre el envío del pulso de sondeo y el momento de recibir el pulso reflejado, siempre que los pulsos de radio se propaguen a una velocidad c = 3 X 108 m/seg. Los radares para barcos tienen indicadores omnidireccionales (PSI), en cuya pantalla se forma una imagen del entorno de navegación que rodea al barco.
Los radares costeros instalados en puertos, en sus accesos, en canales o en calles complejas se utilizan ampliamente. Con su ayuda, fue posible llevar barcos al puerto, controlar el movimiento de los barcos a lo largo de la calle y el canal en condiciones de mala visibilidad, como resultado de lo cual el tiempo de inactividad de los barcos se reduce significativamente. En algunos puertos, estas estaciones se complementan con equipos especiales de transmisión de televisión, que transmiten imágenes desde la pantalla de la estación de radar a los barcos que se acercan al puerto. Las imágenes transmitidas se reciben a bordo del barco mediante un receptor de televisión convencional, lo que facilita enormemente la tarea de entrada del barco a puerto con poca visibilidad para el navegante.
El despachador portuario también puede utilizar los radares costeros (portuarios) para monitorear el movimiento de los barcos ubicados en las aguas del puerto o en sus accesos.
Consideremos el principio de funcionamiento del radar de un barco con indicador de visibilidad panorámica. Usemos un diagrama de bloques simplificado de un radar para explicar su funcionamiento (Fig. 1).
El pulso de activación generado por el generador SI lanza (sincroniza) todas las unidades de radar.
Cuando los pulsos de activación llegan al transmisor, el modulador (Mod) genera un pulso rectangular con una duración de varias décimas de microsegundos, que se alimenta al generador de magnetrón (MG).
El magnetrón genera un impulso de sondeo con una potencia de 70-80 kW, longitud de onda 1 = 3,2 cm, frecuencia /s = 9400 MHz. El pulso del magnetrón se suministra a la antena a través de un interruptor de antena (AS) a través de una guía de ondas especial y se irradia al espacio en un haz dirigido estrecho. El ancho del haz en el plano horizontal es de 1-2° y en el plano vertical de unos 20°. La antena, que gira alrededor de un eje vertical a una velocidad de 12 a 30 rpm, irradia todo el espacio que rodea la embarcación.
Las señales reflejadas son recibidas por la misma antena, por lo que el AP conecta alternativamente la antena primero al transmisor y luego al receptor. El pulso reflejado se alimenta a través de un interruptor de antena a un mezclador al que está conectado un oscilador de klistrón (KG). Este último genera oscilaciones de baja potencia con una frecuencia f Г=946 0 MHz.
En el mezclador, como resultado de la adición de oscilaciones, se libera una frecuencia intermedia fPR=fГ-fС=60 MHz, que luego pasa a un amplificador de frecuencia intermedia (IFA), que amplifica los pulsos reflejados. Utilizando un detector ubicado en la salida del amplificador, los pulsos amplificados se convierten en pulsos de video, que se alimentan a través de un mezclador de video (VS) a un amplificador de video. Aquí se amplifican y envían al cátodo de un tubo de rayos catódicos (CRT).
Un tubo de rayos catódicos es un tubo de vacío especialmente diseñado (ver Fig. 1).
Consta de tres partes principales: un cañón de electrones con un dispositivo de enfoque, un sistema magnético deflector y una bombilla de vidrio con una pantalla que tiene la propiedad de brillar.
El cañón de electrones 1-2 y el dispositivo de enfoque 4 forman un haz de electrones denso y bien enfocado, y el sistema de desviación 5 sirve para controlar este haz de electrones.
Después de pasar por el sistema de desviación, el haz de electrones incide en la pantalla 8, que está recubierta con una sustancia especial que tiene la capacidad de brillar cuando se bombardea con electrones. El lado interior de la parte ancha del tubo está recubierto con una capa conductora especial (grafito). Esta capa es el ánodo principal del tubo 7 y tiene un contacto al que se aplica un alto voltaje positivo. El ánodo 3 es un electrodo acelerador.
El brillo del punto luminoso en la pantalla CRT se regula cambiando el voltaje negativo en el electrodo de control 2 usando el potenciómetro "Brillo". En estado normal, el tubo está bloqueado con voltaje negativo en el electrodo de control 2.
La imagen del entorno circundante en la pantalla del indicador de visión panorámica se obtiene de la siguiente manera.
Simultáneamente con el inicio de la radiación por parte del transmisor de pulsos de la sonda, se pone en marcha un generador de barrido, que consta de un multivibrador (MB) y un generador de corriente en diente de sierra (RCG), que genera pulsos en diente de sierra. Estos impulsos se envían al sistema de desviación 5, que tiene un mecanismo de rotación conectado al sincronizador receptor 6.
Al mismo tiempo, se aplica un impulso de voltaje positivo rectangular al electrodo de control 2 y lo desbloquea. Con la aparición de una corriente creciente (en dientes de sierra) en el sistema de desviación del CRT, el haz de electrones comienza a desviarse suavemente desde el centro hasta el borde del tubo y aparece un radio de exploración luminoso en la pantalla. El movimiento radial del haz a través de la pantalla es apenas visible. En el momento en que llega la señal reflejada, el potencial entre la rejilla y el cátodo de control aumenta, el tubo se desbloquea y en la pantalla comienza a brillar un punto correspondiente a la posición actual del haz que realiza el movimiento radial. La distancia desde el centro de la pantalla al punto luminoso será proporcional a la distancia al objeto. El sistema de desviación tiene un movimiento de rotación.
El mecanismo de rotación del sistema de desviación está conectado mediante transmisión síncrona al sensor síncrono de la antena 9, por lo que la bobina de desviación gira alrededor del cuello del CRT sincrónicamente y en fase con la antena 12. Como resultado, aparece un radio de exploración giratorio. en la pantalla CRT.
Cuando se gira la antena, la línea de exploración gira y nuevas áreas comienzan a iluminarse en la pantalla del indicador, correspondientes a pulsos reflejados por varios objetos ubicados en diferentes rumbos. Para una rotación completa de la antena, toda la superficie de la pantalla CRT se cubre con muchas líneas de exploración radiales, que se iluminan sólo si hay objetos reflectantes en los cojinetes correspondientes. De este modo, en la pantalla del tubo se reproduce una imagen completa de la situación que rodea al barco.
Para una medición aproximada de distancias a varios objetos, se aplican anillos de escala (círculos de rango fijo) en la pantalla CRT utilizando iluminación electrónica generada en la unidad PCD. Para medir la distancia con mayor precisión, el radar utiliza un dispositivo telémetro especial con el llamado círculo de alcance móvil (MRC).
Para medir la distancia a cualquier objetivo en la pantalla CRT, es necesario girar el mango del telémetro, alinear el PCD con la marca del objetivo y tomar una lectura en millas y décimas de un contador conectado mecánicamente al mango del telémetro.
Además de las señales de eco y los anillos de distancia, la marca de rumbo 10 se ilumina en la pantalla CRT (ver Fig. 1). Esto se logra aplicando un pulso positivo a la rejilla de control del CRT en el momento en que la radiación máxima de la antena pasa en una dirección que coincide con el plano central del barco.
La imagen en la pantalla CRT se puede orientar en relación con el DP del barco (estabilización de rumbo) o en relación con el meridiano verdadero (estabilización norte). En este último caso, el sistema de desviación del tubo también está sincronizado con el girocompás.
6.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSMISOR DE IMPULSOS
El transmisor, que forma parte de un radar de navegación pulsado, está diseñado para generar potentes pulsos de corta duración de oscilaciones eléctricas de frecuencia ultra alta (microondas) con una frecuencia estrictamente definida, especificada por un circuito de sincronización.
El transmisor de radar contiene un generador de frecuencia ultraalta (UHF), un submodulador, un modulador y una fuente de energía. El diagrama de bloques del transmisor de radar se muestra en la Fig. 6.1.
submodulador– genera pulsos de cierta duración y amplitud.
Modulador de pulso – diseñado para controlar las oscilaciones de un generador de microondas. El modulador produce pulsos de video de alto voltaje, que se alimentan a la entrada de un magnetrón, que genera pulsos de radio de microondas de una duración determinada. El principio de funcionamiento de los moduladores de pulso se basa en la lenta acumulación de reservas de energía en un dispositivo especial de almacenamiento de energía en el intervalo de tiempo entre pulsos y la rápida liberación posterior de energía a la carga del modulador, es decir, generador de magnetrón, en un tiempo igual a la duración del pulso.
Como MSHF se utilizan magnetrones y generadores de microondas semiconductores (diodos Gunn).
El diagrama de bloques del modulador de pulso se muestra en la Fig. 6.2.
Cuando se abre el dispositivo de conmutación, el dispositivo de almacenamiento se carga desde una fuente de voltaje constante a través de un limitador (resistencia), que protege la fuente de energía contra sobrecargas. Cuando el dispositivo está cerrado, el dispositivo de almacenamiento se descarga a la carga (magnetrón) y se crea un pulso de voltaje de una duración y amplitud determinadas en sus terminales ánodo-cátodo.
Como dispositivo de almacenamiento se puede utilizar una capacitancia en forma de condensador o abierta al final de una línea larga (artificial). Dispositivos de conmutación: tubo de vacío (para radares lanzados anteriormente), tiristor, inductancia no lineal.
El más simple es el circuito modulador con condensador de almacenamiento. El circuito de dicho modulador contiene como dispositivo de almacenamiento de energía: un condensador de almacenamiento, como dispositivo de conmutación: una lámpara de conmutación (moduladora o de descarga), así como una resistencia limitadora y un generador de magnetrón. En el estado inicial, la lámpara de descarga se bloquea con un voltaje negativo en la red de control (el circuito está roto) y el condensador de almacenamiento está cargado.
Cuando un pulso de voltaje rectangular de polaridad positiva con una duración de t y la lámpara de descarga se desbloquea (el circuito se cierra) y el condensador de almacenamiento se descarga en el magnetrón. En los terminales ánodo-cátodo del magnetrón se crea un pulso de voltaje modulante, bajo cuya influencia el magnetrón genera pulsos de oscilación de microondas.
El voltaje en el magnetrón será siempre que haya voltaje positivo en la rejilla de control de la lámpara de descarga. En consecuencia, la duración de los impulsos de radio depende de la duración de los impulsos de control.
Un modulador de impulsos con condensador de almacenamiento tiene un inconveniente importante. A medida que la carga del condensador se consume al generar un pulso de radio, el voltaje cae rápidamente y con él la potencia de las oscilaciones de alta frecuencia. Como resultado, se genera un pulso de radio de bordes afilados con una suave caída. Es mucho más rentable trabajar con pulsos rectangulares, cuya potencia permanece aproximadamente constante durante su duración. El generador descrito generará impulsos rectangulares si el condensador de almacenamiento se sustituye por una larga línea artificial abierta en el extremo libre. La impedancia característica de la línea debe ser igual a la resistencia del oscilador de RF en el lado de los terminales de alimentación, es decir la relación entre el voltaje del ánodo y la corriente del ánodo
6.2. MODULADORES LINEALES Y MAGNÉTICOS
En la práctica, los moduladores con almacenamiento de energía, llamados moduladores lineales. El diagrama de circuito de dicho modulador (Fig. 6.3) incluye: diodo de carga V1, bobina inductora de carga L1, linea acumulativa LC, transformador de impulsos t, tiristor V2, circuito de carga C1,R1.
Cuando el tiristor está bloqueado, la línea se carga a través de V1,L1 tensar mi. Al mismo tiempo se carga el condensador. C1 a través de una resistencia R1.
Cuando se aplica un pulso de disparo al tiristor ( zi) polaridad positiva, el tiristor se desbloquea, la corriente de descarga que fluye a través de él reduce la resistencia del tiristor y la línea de almacenamiento se descarga al devanado primario del transformador de pulso. Un pulso de voltaje modulante extraído del devanado secundario se alimenta al magnetrón. La duración del pulso generado depende de los parámetros. LC líneas:
En la práctica, los dispositivos de conmutación en forma de bobinas de inductancia no lineales, que se denominan Moduladores de pulso magnético. La bobina de inductancia no lineal tiene un núcleo hecho de un material ferromagnético especial con pérdidas mínimas. Se sabe que si dicho núcleo está saturado, entonces su permeabilidad magnética es baja y la reactancia inductiva de dicha bobina es mínima. Por el contrario, en estado insaturado, la permeabilidad magnética del núcleo es mayor, aumenta la inductancia de la bobina y aumenta la reactancia inductiva.
Además de los elementos utilizados en el circuito modulador lineal, el circuito modulador magnético (Fig. 6.4) contiene una bobina de inductancia no lineal (estrangulador). L1, condensador de almacenamiento C1, transformador no lineal T1, condensador de almacenamiento C2 y transformador de pulso T2.
Cuando el tiristor se apaga, el condensador se carga. C1 de la fuente de voltaje mi y núcleo del acelerador L1 magnetizado hasta la saturación. Cuando el tiristor está desbloqueado, el condensador C1 descargado en el devanado primario del transformador T1. El voltaje inducido en el devanado secundario carga el capacitor. C2. Al final de la carga, el núcleo T1 está saturado y el capacitor C2 descargado en el devanado primario del transformador de impulsos.
La duración del pulso de modulación está determinada por el tiempo de descarga del condensador. C2. En casos necesarios, con duraciones de impulso superiores a 0,1 μs, en la práctica, en lugar de un condensador C2 Incluye la línea de formación. Entonces, la duración de los pulsos de modulación estará determinada por los parámetros de la línea de manera similar al circuito de un modulador lineal.
6.3. CASCADAS SUBMODULADORAS
El funcionamiento de una lámpara de descarga (moduladora) en un circuito con un condensador de almacenamiento se controla mediante un circuito submodulador especial, que incluye un amplificador de impulso de disparo; el primer oscilador de bloqueo en espera que funciona en el modo de división de la tasa de repetición de impulsos; el segundo generador de bloqueo, que genera pulsos de voltaje de control de duración y amplitud fijas, que controlan el funcionamiento de la lámpara de descarga. Este circuito submodulador garantiza que el transmisor funcione con diferentes velocidades de repetición y diferentes duraciones de los pulsos de sondeo.
El funcionamiento de los moduladores lineales y magnéticos, donde se utilizan tiristores como elemento de control, está controlado por un oscilador maestro, que generalmente incluye un amplificador de pulso de disparo, un generador de bloqueo de reserva y un seguidor de emisor que hace coincidir el circuito de entrada del tiristor con el bloqueo. salida del generador.
Arroz. 6.5. Circuito submodulador de radar oceánico
En la Fig. La Figura 6.5 muestra un diagrama esquemático del submodulador del radar Ocean, que, a pesar de la base de elementos obsoleta, todavía está en funcionamiento.
Este circuito tiene cuatro etapas:
Amplificador de disparo (mitad izquierda de la lámpara L1 tipo 6N1P),
Oscilador de bloqueo en espera (mitad derecha de la lámpara) L1),
L2 tipo TGI1-35/3,
Etapa de salida de tiratrón L3 tipo TGI1-35/3.
Dependiendo de la duración de los pulsos de modulación (0,1 o 1 μs), el tiratrón funciona L2 o tiratrón L3. En el primer caso, la carga de la línea de almacenamiento. 1 ocurre a través de la resistencia de carga R1. En el segundo caso, la línea acumulativa 2 cargado a través de la resistencia R2.
La carga de las etapas de salida son resistencias. R3 Y R4, conectado en paralelo al circuito catódico de tiratrones L1 Y L2. Cuando se descargan las líneas de almacenamiento, se crea en estas resistencias un pulso de voltaje de una duración determinada con una amplitud de 1250 V.
Se utiliza un oscilador de bloqueo como etapa submoduladora del modulador. Para obtener una resistencia de salida baja, el oscilador de bloqueo tiene un seguidor de cátodo en la salida.
6.4. CARACTERÍSTICAS DE LOS GENERADORES DE MAGNETRON
Un magnetrón es un dispositivo de electrovacío de dos electrodos con control electromagnético. En el rango de longitudes de onda de centímetros se utilizan magnetrones multicavidades. La estructura de dicho magnetrón se muestra en la Fig. 6.6.
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Arroz. 6.6. Diseño del magnetrón Fig. 6.7. Magnetrón apilado
La base del diseño del magnetrón es el bloque de ánodo. 1 en forma de un enorme cilindro de cobre, en el que alrededor de su circunferencia están mecanizadas un número par de ranuras que representan resonadores cilíndricos 2.
Un cátodo cilíndrico calentado por óxido está ubicado en el centro del bloque. 10 , teniendo un diámetro importante para obtener suficiente corriente de emisión. Los resonadores se comunican con la cavidad interna del magnetrón, llamada espacio de interacción, mediante ranuras rectangulares. 9. El cátodo se fija dentro del magnetrón mediante soportes. 12 , que sirven simultáneamente como salidas de corriente 11. Los soportes pasan a través de uniones de vidrio en tubos cilíndricos montados sobre una brida. Los engrosamientos de la brida actúan como un estrangulador de alta frecuencia, evitando que la energía de alta frecuencia se escape a través de los terminales del filamento. Hay discos protectores a ambos lados del cátodo. 4 , evitando la fuga de electrones desde el espacio de interacción hacia las regiones finales del magnetrón. En el extremo del bloque de ánodo se encuentran haces de conductores. 3 , conectando los segmentos del bloque de ánodo.
Para enfriar el magnetrón, hay aletas en su superficie exterior, impulsadas por un ventilador. Para facilitar el enfriamiento, la seguridad del mantenimiento y la facilidad de eliminación de la energía de alta frecuencia, el bloque del ánodo está conectado a tierra y se aplican pulsos de alto voltaje de polaridad negativa al cátodo.
El campo magnético en el magnetrón es creado por imanes permanentes hechos de aleaciones especiales que crean un fuerte campo magnético.
El magnetrón está conectado a la carga externa mediante un bucle de alambre de cobre. 8 , que está soldado en un extremo a la pared de uno de los resonadores, y el otro está conectado al cable interno 7 Línea coaxial corta que pasa a través de la unión de vidrio. 6 en la guía de ondas 5 . Las oscilaciones de frecuencia ultraalta en el magnetrón son excitadas por un flujo de electrones controlado por campos eléctricos y magnéticos constantes dirigidos mutuamente perpendiculares entre sí.
Los radares generadores de magnetrones utilizan imanes permanentes hechos de aleaciones con alta coercitividad. Hay dos diseños de sistemas magnéticos: sistemas magnéticos externos y sistemas magnéticos "apilados". El sistema magnético externo es una estructura estacionaria, con un magnetrón instalado entre las piezas polares.
En los radares de navegación para barcos se han generalizado los magnetrones apilados, en los que el sistema magnético es una parte integral del diseño del propio magnetrón. Para magnetrones apilados, las piezas polares ingresan desde los extremos al magnetrón (Fig. 6.7). Esto reduce el entrehierro entre los polos y, en consecuencia, la resistencia del circuito magnético, lo que permite reducir el tamaño y el peso del circuito magnético. Los circuitos de generadores de magnetrones se muestran en la Fig. 6.8, a; 6.8, b.
El circuito generador de magnetrón incluye: un magnetrón, un transformador de filamento y un sistema de enfriamiento para el bloque de ánodo del magnetrón. El circuito generador de magnetrón contiene tres circuitos: microondas, ánodo y filamento. Las corrientes de microondas circulan en el sistema resonante del magnetrón y en la carga externa asociada a él. La corriente pulsada del ánodo fluye desde el terminal positivo del modulador a través del ánodo, el cátodo del magnetrón, hasta el terminal negativo. Se define por la expresión
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Arroz. 6.8. Circuitos generadores de magnetrones
Dónde I A - valor medio de la corriente del ánodo, A;
F yo – frecuencia secuencias de pulsos, imp/s;
τyo – duración del pulso, s;
α – factor de forma de pulso (para rectangular pulsos es igual a uno).
El circuito de filamento consta del devanado secundario del transformador de filamento. tr y filamentos calefactores catódicos. Normalmente, el voltaje del filamento del magnetrón es de 6,3 V, pero debido al hecho de que el cátodo funciona en el modo de bombardeo electrónico mejorado, se requiere el voltaje de suministro completo del filamento calefactor sólo para calentar el cátodo antes de aplicar alto voltaje al ánodo del magnetrón. . Cuando se activa el alto voltaje del ánodo, el voltaje del filamento generalmente se reduce automáticamente a 4 V usando una resistencia. R, conectado al devanado primario de un transformador de filamento. En el circuito (figura 6.8a), se aplica un pulso de voltaje modulador de polaridad negativa desde la salida del modulador al cátodo del magnetrón.
El devanado secundario del transformador de filamento en relación con la carcasa del generador está bajo alto voltaje. De manera similar, en el circuito (Fig. 6.8, b) un extremo del devanado secundario del transformador de pulso itr conectado a la carcasa, y el otro extremo al terminal del devanado secundario del transformador incandescente. Por lo tanto, el aislamiento entre el devanado secundario del transformador de filamento y la carcasa, así como entre los devanados, debe diseñarse para la tensión total del ánodo del magnetrón. Para no causar una distorsión notable de la forma de los pulsos moduladores, la capacitancia del devanado secundario del transformador de filamento debe ser lo más pequeña posible (no más de unas pocas decenas de picofaradios).
6.5. DISPOSITIVO DE TRANSMISIÓN radar "NAYADA-5"
El transmisor de radar Nayada-5 forma parte del dispositivo P-3 (transceptor) y está destinado a:
formación y generación de pulsos de sondeo de microondas;
asegurar el funcionamiento sincrónico y en fase en el tiempo de todos los bloques y nodos del indicador, transceptor y dispositivo de antena.
En la Fig. La Figura 6.9 muestra un diagrama de bloques del dispositivo transmisor del transceptor de radar Nayada-5.
El dispositivo transmisor incluye: unidad de frecuencia ultraalta; modulador del transmisor; filtro modulador; generador de impulsos de reloj; Dispositivos rectificadores que proporcionan energía a los bloques y circuitos del dispositivo P – 3.
El diagrama de bloques del transceptor de radar Nayada-5 incluye:
Ruta de generación de señal de estabilización, diseñado para generar pulsos de sincronización secundarios que ingresan al indicador, así como para ser lanzados a través de la unidad de estabilización automática del control modulador del transmisor. Con la ayuda de estos pulsos de sincronización, se garantiza la sincronización de los pulsos de sondeo con el inicio del escaneo en el indicador CRT.
Ruta de generación de impulsos de sondeo, diseñado para generar pulsos de microondas y transmitirlos a lo largo de una guía de ondas a un dispositivo de antena. Esto ocurre después de que el modulador de voltaje genera la modulación de pulsos del generador de microondas, así como los pulsos de control y sincronización de los bloques y nodos acoplados.
Ruta de generación de señal de vídeo, diseñado para convertir pulsos de microondas reflejados en pulsos de frecuencia intermedia utilizando un oscilador local y mezcladores, formando y amplificando una señal de video, que luego ingresa al indicador. Se utiliza una guía de ondas común para transmitir pulsos de sondeo al dispositivo de antena y pulsos reflejados a la ruta de generación de señal de video.
Ruta de configuración de control y energía, diseñado para generar voltajes de suministro para todos los bloques y circuitos del dispositivo, así como para monitorear el rendimiento de las fuentes de alimentación, bloques funcionales y componentes de la estación, magnetrón, oscilador local, descargador, etc.
6.6. CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE LOS TRANSMISORES
Estructuralmente, los transmisores de radar junto con el dispositivo receptor se pueden ubicar en un dispositivo aislado separado, que se llama transceptor, así que en la unidad de antena.
En la Fig. La Figura 6.10 muestra la apariencia de los transceptores de la moderna estación de radar automatizada de uno y dos canales "Ryad" (longitud de onda de 3,2 y 10 cm), que se encuentra en un dispositivo separado. Las principales características técnicas se muestran en la Tabla 6.1.
Los transceptores del rango de 3 cm (P3220 R) con una potencia de pulso de 20 kW o más se construyen sobre la base de magnetrones con un cátodo de campo no calentado. Estos magnetrones tienen un tiempo de funcionamiento sin fallos en condiciones de funcionamiento de más de 10.000 horas, proporcionan una disponibilidad instantánea para el funcionamiento y simplifican significativamente el transmisor.
Arroz. 6.10. Transceptores del radar automatizado "Ryad"
La introducción generalizada de la microelectrónica en los radares de navegación de barcos modernos, principalmente dispositivos de microondas y microprocesadores de estado sólido, ha hecho posible, en combinación con métodos modernos de procesamiento de señales, obtener dispositivos de transmisión y recepción compactos, confiables, económicos y fáciles de usar. . Para eliminar el uso de dispositivos de guía de ondas voluminosos y eliminar las pérdidas de energía al transmitir y recibir señales reflejadas en guías de onda, el transmisor y el receptor están ubicados estructuralmente en la unidad de antena como un módulo separado, que a veces se llama escáner(ver figura 7.23). Esto garantiza una rápida extracción del módulo transceptor, así como reparaciones mediante el método de reemplazo agregado. El encendido y apagado de este tipo de transceptores se realiza de forma remota.
En la Fig. La Figura 6.11 muestra el dispositivo antena-transmisión-recepción del radar costero (BRLS) "Baltika-B", realizado en forma de monobloque. El radar Baltika-B se utiliza como radar costero en sistemas de control de tráfico marítimo (VTCS), así como en aguas portuarias, canales de aproximación y calles.
Antena y transceptor de radar Baltika
modo de espera activo
Se describen más detalles sobre los radares modernos en el Capítulo 11 del libro de texto.
