Stations radar et systèmes de défense aérienne de la Russie. Stations radar : historique et principes de base de fonctionnement Schémas électriques des émetteurs-récepteurs pour radars d'avions
Le radar est un ensemble de méthodes scientifiques et moyens techniques, servant à déterminer les coordonnées et les caractéristiques d'un objet via des ondes radio. L'objet étudié est souvent appelé cible radar (ou simplement cible).
Les équipements et outils radio conçus pour effectuer des tâches radar sont appelés systèmes ou dispositifs radar (radar ou RLU). Les principes fondamentaux du radar reposent sur les phénomènes et propriétés physiques suivants :
- Dans le milieu de propagation, les ondes radio rencontrant des objets ayant des propriétés électriques différentes sont diffusées par ceux-ci. L'onde réfléchie par la cible (ou son propre rayonnement) permet aux systèmes radar de détecter et d'identifier la cible.
- A grande distance, la propagation des ondes radio est supposée rectiligne, avec une vitesse constante dans un milieu connu. Cette hypothèse permet d'atteindre la cible et ses coordonnées angulaires (avec une certaine erreur).
- Sur la base de l'effet Doppler, la vitesse radiale du point d'émission par rapport au RLU est calculée à partir de la fréquence du signal réfléchi reçu.
Référence historique
La capacité de réflexion des ondes radio a été soulignée par le grand physicien G. Hertz et l'ingénieur électricien russe à la fin du XIXe siècle. siècle. Selon un brevet de 1904, le premier radar aurait été créé par l'ingénieur allemand K. Hulmeier. L'appareil, qu'il appelle télémobiloscope, était utilisé sur les navires sillonnant le Rhin. Dans le cadre du développement, l'utilisation du radar semblait être un élément très prometteur. Des recherches dans ce domaine ont été menées par des spécialistes avancés de nombreux pays du monde.
En 1932, le principe de base du radar a été décrit dans ses travaux par Pavel Kondratyevich Oshchepkov, chercheur au LEFI (Institut électrophysique de Léningrad). Ils, en collaboration avec des collègues B.K. Shembel et V.V. Au cours de l'été 1934, Tsimbalin a présenté un prototype d'installation radar qui a détecté une cible à une altitude de 150 m à une distance de 600 M. Les travaux ultérieurs sur l'amélioration des équipements radar se sont limités à augmenter leur portée et à augmenter la précision de la détermination du emplacement cible.
Nature un rayonnement électromagnétique les cibles permettent de parler de plusieurs types de radars :
- Radar passif explore son propre rayonnement (thermique, électromagnétique, etc.), qui génère des cibles (missiles, avions, objets spatiaux).
- Actif avec réponse active est réalisée si l'objet est équipé de son propre émetteur et l'interaction avec lui se produit selon l'algorithme « requête-réponse ».
- Actif avec réponse passive implique l’étude d’un signal radio secondaire (réfléchi). dans ce cas, il s'agit d'un émetteur et d'un récepteur.
- Radar semi-actif- il s'agit d'un cas particulier d'actif, dans le cas où le récepteur du rayonnement réfléchi est situé à l'extérieur du radar (par exemple, il s'agit d'un élément structurel d'un missile à tête chercheuse).
Chaque type a ses propres avantages et inconvénients.
Méthodes et équipements
Selon la méthode utilisée, tous les équipements radar sont divisés en radars à rayonnement continu et pulsé.
Les premiers contiennent un émetteur et un récepteur de rayonnement qui fonctionnent simultanément et en continu. Les premiers radars ont été créés selon ce principe. Un exemple d'un tel système est un radioaltimètre (un appareil aéronautique qui détermine la distance d'un avion à la surface de la terre) ou un radar connu de tous les automobilistes pour déterminer la limite de vitesse d'un véhicule.
Avec la méthode pulsée, l’énergie électromagnétique est émise sous forme d’impulsions courtes sur une période de plusieurs microsecondes. Ensuite, la station ne fonctionne qu'en réception. Après avoir capturé et enregistré les ondes radio réfléchies, le radar transmet une nouvelle impulsion et les cycles se répètent.
Modes de fonctionnement des radars
Il existe deux principaux modes de fonctionnement des stations et appareils radar. La première consiste à scanner l’espace. Elle s'effectue selon un système strictement défini. Avec un examen séquentiel, le mouvement du faisceau radar peut être circulaire, spiralé, conique ou sectoriel. Par exemple, un réseau d'antennes peut tourner lentement en cercle (azimut) tout en balayant simultanément en élévation (inclinaison de haut en bas). En balayage parallèle, l'examen est effectué par un faisceau de faisceaux radar. Chacun possède son propre récepteur et plusieurs flux d'informations sont traités en même temps.
Le mode suivi implique que l'antenne soit constamment pointée vers l'objet sélectionné. Pour le faire pivoter conformément à la trajectoire d'une cible en mouvement, des systèmes de suivi automatisés spéciaux sont utilisés.
Algorithme pour déterminer la portée et la direction
La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans l’atmosphère est de 300 000 km/s. Par conséquent, connaissant le temps mis par le signal diffusé pour parcourir la distance entre la station et la cible et retour, il est facile de calculer la distance de l'objet. Pour ce faire, il est nécessaire d'enregistrer avec précision l'heure à laquelle l'impulsion a été envoyée et le moment où le signal réfléchi a été reçu.
Un radar hautement directionnel est utilisé pour obtenir des informations sur l'emplacement de la cible. La détermination de l'azimut et de l'élévation (angle d'élévation ou élévation) d'un objet est effectuée par une antenne à faisceau étroit. Les radars modernes utilisent à cet effet des réseaux d'antennes phasées (PAA), capables de définir un faisceau plus étroit et caractérisés par une vitesse de rotation élevée. En règle générale, le processus de balayage de l'espace est effectué par au moins deux faisceaux.
Paramètres système de base
Du tactique et caractéristiques techniques l'équipement dépend en grande partie de l'efficacité et de la qualité des tâches à résoudre.
Les indicateurs radar tactiques comprennent :
- La zone de visualisation est limitée par la plage de détection de cible minimale et maximale, l'angle d'azimut et l'angle d'élévation autorisés.
- Résolution en portée, azimut, élévation et vitesse (capacité de déterminer les paramètres des cibles proches).
- Précision des mesures, qui est mesurée par la présence d'erreurs grossières, systématiques ou aléatoires.
- Immunité au bruit et fiabilité.
- Le degré d'automatisation de l'extraction et du traitement du flux entrant de données d'information.
Les caractéristiques tactiques spécifiées sont définies lors de la conception des appareils à travers certains paramètres techniques, notamment :
Au poste de combat
Le radar est un outil universel largement répandu dans le domaine militaire, scientifique et économique national. Les domaines d'utilisation sont en constante expansion grâce au développement et à l'amélioration des moyens techniques et des technologies de mesure.
L'utilisation du radar dans l'industrie militaire permet de résoudre d'importants problèmes de surveillance et de contrôle de l'espace, de détection de cibles mobiles aériennes, terrestres et maritimes. Sans radars, il est impossible d'imaginer des équipements utilisés pour aide à l'information systèmes de navigation et systèmes de contrôle de tir des armes à feu.
Le radar militaire est un élément de base du système d’alerte aux attaques de missiles stratégiques et de la défense antimissile intégrée.
Radioastronomie
Les ondes radio émises depuis la surface de la Terre sont également réfléchies par les objets situés dans l'espace proche et profond, ainsi que par les cibles proches de la Terre. De nombreux objets spatiaux n'ont pas pu être pleinement explorés uniquement à l'aide d'instruments optiques, et seule l'utilisation de méthodes radar en astronomie a permis d'obtenir des informations riches sur leur nature et leur structure. Le radar passif a été utilisé pour la première fois par des astronomes américains et hongrois pour étudier la Lune en 1946. À peu près au même moment, des signaux radio provenant de l’espace ont également été reçus accidentellement.
Dans les radiotélescopes modernes, l'antenne de réception a la forme d'un grand bol sphérique concave (semblable au miroir d'un réflecteur optique). Plus son diamètre est grand, plus signal faible l'antenne pourra recevoir. Les radiotélescopes fonctionnent souvent de manière complexe, combinant non seulement des appareils situés à proximité les uns des autres, mais également ceux situés sur des continents différents. Parmi les tâches les plus importantes de la radioastronomie moderne figurent l’étude des pulsars et des galaxies à noyaux actifs, ainsi que l’étude du milieu interstellaire.
Demande civile
En agriculture et en foresterie, les radars sont indispensables pour obtenir des informations sur la répartition et la densité de la végétation, étudier la structure, les paramètres et les types de sols et détecter à temps les incendies. En géographie et géologie, le radar est utilisé pour effectuer des travaux topographiques et géomorphologiques, déterminer la structure et la composition des roches et rechercher des gisements minéraux. En hydrologie et en océanographie, les méthodes radar sont utilisées pour surveiller l'état des principales voies navigables du pays, la couverture de neige et de glace et cartographier le littoral.
Le radar est un assistant indispensable pour les météorologues. Le radar peut facilement déterminer l'état de l'atmosphère à une distance de plusieurs dizaines de kilomètres et, sur la base de l'analyse des données obtenues, une prévision des changements des conditions météorologiques dans une zone particulière est établie.
Perspectives de développement
Pour une station radar moderne, le principal critère d'évaluation est le rapport efficacité/qualité. L'efficacité fait référence aux caractéristiques tactiques et techniques généralisées des équipements. La création d'un radar parfait est une tâche d'ingénierie, scientifique et technique complexe, dont la mise en œuvre n'est possible qu'en utilisant les dernières avancées de l'électromécanique et de l'électronique, de l'informatique et la technologie informatique, énergie.
Selon les experts, dans un avenir proche, le principal unités fonctionnelles les stations des niveaux de complexité et d'objectif les plus différents seront équipées d'antennes réseau actives à semi-conducteurs (antennes réseau phasées), convertissant les signaux analogiques en signaux numériques. Le développement du complexe informatique permettra d'automatiser entièrement le contrôle et les fonctions de base du radar, offrant ainsi à l'utilisateur final une analyse complète des informations reçues.
Le radar émet de l'énergie électromagnétique, détecte les échos provenant des objets réfléchis et détermine également leurs caractéristiques. L'objectif du projet de cours est d'envisager un radar polyvalent et de calculer les indicateurs tactiques de ce radar : portée maximale prenant en compte l'absorption ; résolution réelle en portée et en azimut ; réelle précision des mesures de portée et d'azimut. La partie théorique fournit un schéma fonctionnel d'un radar actif pulsé pour cibles aériennes pour le contrôle aérien.
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Les systèmes radar (radars) sont conçus pour détecter et déterminer les coordonnées actuelles (portée, vitesse, élévation et azimut) des objets réfléchis.
Le radar émet de l'énergie électromagnétique, détecte les échos provenant des objets réfléchis et détermine également leurs caractéristiques.
L'objectif du projet de cours est d'envisager un radar polyvalent et de calculer les indicateurs tactiques de ce radar : portée maximale prenant en compte l'absorption ; résolution réelle en portée et en azimut ; réelle précision des mesures de portée et d'azimut.
La partie théorique fournit un schéma fonctionnel d'un radar actif pulsé pour cibles aériennes pour le contrôle aérien. Les paramètres du système et les formules pour son calcul sont également donnés.
Dans la partie calcul, les paramètres suivants ont été déterminés : portée maximale prenant en compte l'absorption, résolution réelle de portée et d'azimut, précision de mesure de portée et d'azimut.
1. Partie théorique
1.1 Schéma fonctionnel du radarvue panoramique
Radar le domaine de l'ingénierie radio, qui permet l'observation radar de divers objets, c'est-à-dire leur détection, la mesure de coordonnées et de paramètres de mouvement, ainsi que l'identification de certaines propriétés structurelles ou physiques en utilisant des ondes radio réfléchies ou réémises par des objets ou leur propre émission radio. Les informations obtenues lors de la surveillance radar sont appelées radar. Les dispositifs de surveillance radar technique radio sont appelés stations radar (radars) ou radars. Les objets de surveillance radar eux-mêmes sont appelés cibles radar ou simplement cibles. Lors de l'utilisation d'ondes radio réfléchies, les cibles radar sont des irrégularités paramètres électriques milieu (perméabilité diélectrique et magnétique, conductivité) dans lequel se propage l'onde primaire. Cela comprend les avions (avions, hélicoptères, ballons météorologiques, etc.), les hydrométéores (pluie, neige, grêle, nuages, etc.), les navires fluviaux et maritimes, les objets au sol (bâtiments, voitures, avions dans les aéroports, etc.). ) , toutes sortes d'objets militaires, etc. Les objets astronomiques constituent un type particulier de cibles radar.
La source des informations radar est le signal radar. Selon les modalités d'obtention, on distingue les types de surveillance radar suivants.
- Radar à réponse passive,basé sur le fait que les oscillations émises par le signal de sondage radar sont réfléchies par la cible et pénètrent dans le récepteur radar sous la forme d'un signal réfléchi. Ce type de surveillance est parfois également appelé radar à réponse active et passive.
Radar à réponse active,appelé radar actif à réponse active, il se caractérise par le fait que le signal de réponse n'est pas réfléchi, mais réémis à l'aide d'un transpondeur spécial - un répéteur. Dans le même temps, la portée et le contraste de l'observation radar augmentent considérablement.
Le radar passif est basé sur la réception des propres émissions radio des cibles, principalement dans les gammes millimétriques et centimétriques. Si le signal sonore dans les deux cas précédents peut être utilisé comme signal de référence, ce qui offre la possibilité fondamentale de mesurer la plage et la vitesse, alors dans ce cas, une telle possibilité n'existe pas.
Un système radar peut être considéré comme un canal radar, similaire aux canaux de communication radio ou de télémétrie. Les principaux composants d'un radar sont un émetteur, un récepteur, une antenne et un terminal.
Les principales étapes de la surveillance radar sont :détection, mesure, résolution et reconnaissance.
Détection est le processus consistant à décider de la présence d'objectifs avec une probabilité acceptable d'une décision erronée.
La mesure vous permet d'estimer les coordonnées des cibles et les paramètres de leur mouvement avec des erreurs acceptables.
Autorisation consiste à effectuer les tâches de détection et de mesure des coordonnées d'une cible en présence d'autres cibles proches en termes de portée, de vitesse, etc.
Reconnaissance permet d'établir certains traits caractéristiques de la cible : s'agit-il d'un point ou d'un groupe, en mouvement ou en groupe, etc.
Les informations radar provenant du radar sont transmises par canal radio ou par câble au point de contrôle. Le processus de suivi radar de cibles individuelles est automatisé et effectué à l'aide d'un ordinateur.
La navigation aérienne le long de la route est assurée par les mêmes radars que ceux utilisés dans le contrôle du trafic aérien. Ils sont utilisés à la fois pour contrôler le respect d’un itinéraire donné et pour déterminer la localisation pendant le vol.
Pour effectuer l'atterrissage et son automatisation, ainsi que les systèmes de balises radio, les radars d'atterrissage sont largement utilisés, permettant de surveiller l'écart de l'avion par rapport à la trajectoire et à la trajectoire de descente.
Un certain nombre de radars aéroportés sont également utilisés dans l'aviation civile. Cela comprend principalement un radar embarqué pour détecter les formations météorologiques dangereuses et les obstacles. Habituellement, il sert également à étudier la Terre afin d'offrir la possibilité d'une navigation autonome le long de repères radar au sol caractéristiques.
Les systèmes radar (radars) sont conçus pour détecter et déterminer les coordonnées actuelles (portée, vitesse, élévation et azimut) des objets réfléchis. Le radar émet de l'énergie électromagnétique, détecte les échos provenant des objets réfléchis et détermine également leurs caractéristiques.
Considérons le fonctionnement d'un radar actif pulsé pour détecter des cibles aériennes pour le contrôle du trafic aérien (ATC), dont la structure est illustrée à la figure 1. Le dispositif de contrôle de vue (contrôle d'antenne) est utilisé pour visualiser l'espace (généralement circulaire) avec un faisceau d'antenne, étroit dans le plan horizontal et large dans le plan vertical.
Le radar en question utilise un mode de rayonnement pulsé, par conséquent, au moment où la prochaine impulsion radio de sondage se termine, la seule antenne passe de l'émetteur au récepteur et est utilisée pour la réception jusqu'à ce que la prochaine impulsion radio de sondage commence à être générée, après quoi l'antenne est à nouveau connecté à l'émetteur, et ainsi de suite.
Cette opération est effectuée par un commutateur d'émission-réception (RTS). Les impulsions de déclenchement, qui définissent la période de répétition des signaux de sondage et synchronisent le fonctionnement de tous les sous-systèmes radar, sont générées par un synchroniseur. Le signal du récepteur après le convertisseur analogique-numérique (ADC) est fourni au processeur de signal de l'équipement de traitement de l'information, où le traitement primaire de l'information est effectué, consistant à détecter le signal et à modifier les coordonnées de la cible. Des marques cibles et des traces de trajectoire sont formées lors du traitement initial des informations dans le processeur de données.
Les signaux générés, ainsi que les informations sur la position angulaire de l'antenne, sont transmis pour traitement ultérieur au poste de commande, ainsi que pour surveillance à l'indicateur de visibilité panoramique (PVI). À vie de la batterie Le radar ICO constitue le principal élément de surveillance de la situation aérienne. Un tel radar traite généralement les informations sous forme numérique. A cet effet, un dispositif est prévu pour convertir le signal en code numérique(ADC).
Figure 1 Schéma fonctionnel du radar polyvalent
1.2 Définitions et principaux paramètres du système. Formules de calcul
Caractéristiques tactiques de base du radar
Portée maximale
La portée maximale est fixée par des exigences tactiques et dépend de nombreuses caractéristiques techniques du radar, des conditions de propagation des ondes radio et des caractéristiques de la cible, qui sont soumises à des changements aléatoires dans les conditions réelles d'utilisation des stations. La portée maximale est donc une caractéristique probabiliste.
L'équation de portée en espace libre (c'est-à-dire sans prendre en compte l'influence du sol et l'absorption dans l'atmosphère) pour une cible ponctuelle établit la relation entre tous les principaux paramètres du radar.
où E est l - énergie émise en une impulsion;
S une - surface d'antenne effective;
Sefo - zone cible réfléchissante efficace;
- longueur d'onde ;
kp - coefficient de discriminabilité (rapport d'énergie signal sur bruit à l'entrée du récepteur, qui assure la réception des signaux avec une probabilité donnée de détection correcte W par et la probabilité d'une fausse alarme Wlt);
E ch - énergie du bruit agissant lors de la réception.
Où R et - et puissance d'impulsion;
et , - durée de pouls.
Où d ag - taille horizontale du miroir de l'antenne;
d av - taille verticale du miroir de l'antenne.
k r = k r.t. ,
où k r.t. - coefficient théorique de distinction.
k r.t. =,
où q 0 - paramètre de détection ;
N - le nombre d'impulsions reçues de la cible.
où Wlt - probabilité de fausse alerte ;
W par - probabilité de détection correcte.
où t région,
F et - fréquence d'envoi des impulsions;
Q a0,5 - largeur du diagramme de rayonnement de l'antenne à un niveau de puissance de 0,5
où est la vitesse angulaire de rotation de l'antenne.
où T révision est la période de révision.
où k =1,38 10 -23 J/deg - constante de Boltzmann ;
k ch - facteur de bruit du récepteur ;
T - température du récepteur en degrés Kelvin ( T =300K).
La portée maximale du radar, en tenant compte de l'absorption de l'énergie des ondes radio.
où âne - coefficient d'atténuation;
D - largeur de la couche d'affaiblissement.
Portée minimale du radar
Si le système d'antenne n'impose aucune restriction, la portée minimale du radar est déterminée par la durée de l'impulsion et le temps de récupération du commutateur d'antenne.
où c est la vitesse de propagation onde électromagnétique sous vide, c = 3∙10 8 ;
et , - durée de pouls;
τ dans - temps de récupération du commutateur d'antenne.
Résolution de la portée radar
La résolution de portée réelle lors de l'utilisation d'un indicateur de visibilité panoramique comme périphérique de sortie sera déterminée par la formule
(D)= (D) sueur + (D) ind,
g de (D) sueur - résolution de portée potentielle ;
(D) ind. - résolution de plage de l'indicateur.
Pour un signal sous la forme d'un train incohérent d'impulsions rectangulaires :
où c est la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans le vide ; c = 3∙10 8 ;
et , - durée de pouls;
(D) ind. - la résolution de plage de l'indicateur est calculée par la formule
g de D shk - valeur limite de l'échelle de portée ;
k e = 0,4 - facteur d'utilisation de l'écran,
Q f - qualité de focalisation du tube.
Résolution en azimut du radar
La résolution azimutale réelle est déterminée par la formule :
( az) = ( az) sueur + ( az) ind,
où ( az ) pot - résolution potentielle en azimut lors de l'approximation du diagramme de rayonnement d'une courbe de Gauss ;
( az ) ind - résolution azimutale de l'indicateur
( az ) sueur =1,3 Q une 0,5 ,
( az ) ind = d n M f ,
où DN - diamètre du spot du tube cathodique ;
Mf échelle d'échelle.
où r - supprimer la marque du centre de l'écran.
Précision de la détermination des coordonnées par plage Et
La précision de la détermination de la portée dépend de la précision de la mesure du retard du signal réfléchi, des erreurs dues à un traitement sous-optimal du signal, de la présence de retards de signal non pris en compte dans les chemins de transmission, de réception et d'indication et d'erreurs aléatoires dans la mesure de la portée dans les dispositifs indicateurs.
La précision est caractérisée par l'erreur de mesure. L'erreur quadratique moyenne résultante de la mesure de la plage est déterminée par la formule :
où (D) transpire - erreur potentielle de mesure de portée.
(D) répartition erreur due à la non-linéarité de la propagation ;
(D) application - erreur matérielle.
où q 0 - double rapport signal/bruit.
Précision de la détermination des coordonnées azimutales
Des erreurs systématiques dans les mesures d'azimut peuvent survenir en raison d'une orientation imprécise du système d'antenne radar et d'une inadéquation entre la position de l'antenne et l'échelle électrique d'azimut.
Les erreurs aléatoires dans la mesure de l'azimut cible sont causées par l'instabilité du système de rotation de l'antenne, l'instabilité des schémas de génération de marquage d'azimut, ainsi que des erreurs de lecture.
L’erreur quadratique moyenne résultante dans la mesure de l’azimut est déterminée par :
Données initiales (option 5)
- Longueur d'onde , [cm] …............................................. .............................. .... 6
- Puissance d'impulsion R et , [kW] .............................................. .............. 600
- Durée de pouls et , [μs] .............................................. ...... ........... 2,2
- Fréquence d'envoi d'impulsions F et , [Hz]............................................................ ....... ...... 700
- Taille horizontale du miroir d'antenne d ag [m] ....................... 7
- Taille verticale du miroir d'antenne d av , [m] ....................... 2,5
- Examen de la période de révision T , [Avec] .............................................. .............................. 25
- Facteur de bruit du récepteur k ch ................................................. ....... 5
- Probabilité de détection correcte W par ............................. .......... 0,8
- Probabilité de fausse alerte Est-ce que... ................................................ ....... 10 -5
- Diamètre de l'écran de l'indicateur de vue autour d e , [mm] .................... 400
- Zone cible réfléchissante efficace S efo, [m 2 ] …...................... 30
- Qualité de mise au point Q f ............................................................... ...... 400
- Limite d'échelle de plage D shk1 , [km] .......................... 50 D shk2 , [km] ............................ 400
- Marques de mesure de portéeD , [km] ............................................ 15
- Marques de mesure d'azimut , [degré] ........................................... 4
2. Calcul des indicateurs tactiques du radar polyvalent
2.1 Calcul de la portée maximale en tenant compte de l'absorption
Premièrement, la portée maximale du radar est calculée sans tenir compte de l'atténuation de l'énergie des ondes radio lors de la propagation. Le calcul s'effectue selon la formule :
(1)
Calculons et établissons les quantités incluses dans cette expression :
E isl = P et et =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 r.t. =
101,2
0,51 [degrés]
14,4 [degrés/s]
En substituant les valeurs résultantes, nous aurons :
t région = 0,036 [s], N = 25 impulsions et k r.t. = 2,02.
Soit = 10, alors k P =20.
E ch - énergie du bruit agissant lors de la réception :
E w = kk w T = 1,38 10 -23 5 300=2,07 10 -20 [J]
En substituant toutes les valeurs obtenues dans (1), on trouve 634,38 [km]
Déterminons maintenant la portée maximale du radar, en tenant compte de l'absorption de l'énergie des ondes radio :
(2)
Valeur âne nous le trouvons à partir des graphiques. Pour =6 cm âne pris égal à 0,01 dB/km. Supposons que l'atténuation se produise sur toute la plage. Sous cette condition, la formule (2) prend la forme d'une équation transcendantale
(3)
Nous résolvons graphiquement l’équation (3). Pour osl = 0,01 dB/km et D max = 634,38 km calculés D max.osl = 305,9 km.
Conclusion: D'après les calculs obtenus, il ressort clairement que la portée maximale du radar, compte tenu de l'atténuation de l'énergie des ondes radio lors de la propagation, est égale à D max.os l = 305,9 [km].
2.2 Calcul de la portée réelle et de la résolution en azimut
La résolution de portée réelle lors de l'utilisation d'un indicateur de visibilité panoramique comme périphérique de sortie sera déterminée par la formule :
(D) = (D) sueur + (D) ind
Pour un signal sous la forme d'un train incohérent d'impulsions rectangulaires
0,33 [km]
pour D shk1 =50 [km], (D) ind1 =0,31 [km]
pour D shk2 =400 [km], (D) ind2 =2,50 [km]
Résolution de la plage réelle :
pour D sem1 =50 km (D) 1 = (D) sueur + (D) ind1 =0,33+0,31=0,64 [km]
pour D sem2 =400 km (D) 2 = (D) sueur + (D) ind2 =0,33+2,50=2,83 [km]
Nous calculons la résolution azimutale réelle à l'aide de la formule :
( az) = ( az) sueur + ( az) ind
( az ) sueur =1,3 Q a 0,5 =0,663 [deg]
( az ) ind = d n M f
En prenant r = k e d e / 2 (repère sur le bord de l'écran), on obtient
0,717 [degrés]
( az )=0,663+0,717=1,38 [deg]
Conclusion: La résolution réelle de la plage est :
pour D shk1 = 0,64 [km], pour D shk2 = 2,83 [km].
Résolution azimutale réelle :
( az )=1,38 [deg].
2.3 Calcul de la précision réelle des mesures de distance et d'azimut
La précision est caractérisée par l'erreur de mesure. L'erreur quadratique moyenne résultante dans la mesure de la plage sera calculée à l'aide de la formule :
40,86
(D) sueur = [km]
Erreur due à la non-linéarité de la propagation (D) répartition négligé. Erreurs matérielles (D) application se réduisent à des erreurs de lecture sur l’échelle indicatrice (D) indicateur . Nous adoptons la méthode de comptage par marques électroniques (anneaux d'échelle) sur l'écran indicateur d'affichage panoramique.
(D) ind = 0,1 D =1,5 [km], où D - prix de division d'échelle.
(D) = = 5 [km]
Nous déterminons l’erreur quadratique moyenne résultante dans la mesure de l’azimut de la même manière :
0,065
( az ) ind =0,1 = 0,4
Conclusion: Après avoir calculé l'erreur quadratique moyenne résultante de la mesure de la portée, nous obtenons (D) ( az) =0,4 [deg].
Conclusion
Dans ce cours, les paramètres d'un radar actif pulsé ont été calculés (portée maximale prenant en compte l'absorption, résolution réelle en portée et en azimut, précision des mesures de portée et d'azimut) pour la détection de cibles aériennes pour le contrôle du trafic aérien.
Lors des calculs, les données suivantes ont été obtenues :
1. La portée maximale du radar, compte tenu de l'atténuation de l'énergie des ondes radio lors de la propagation, est égale à D max.osl = 305,9 [km] ;
2. La résolution en plage réelle est égale à :
pour D sem1 = 0,64 [km] ;
pour D shk2 = 2,83 [km].
Résolution azimutale réelle : ( az )=1,38 [deg].
3. L'erreur quadratique moyenne résultante de la mesure de la plage est obtenue(D) =1,5 [km]. Erreur quadratique moyenne de la mesure de l'azimut ( az ) =0,4 [deg].
Les avantages des radars à impulsions incluent la facilité de mesurer les distances des cibles et leur résolution de portée, en particulier lorsqu'il y a de nombreuses cibles dans la zone de visualisation, ainsi qu'un découplage temporel presque complet entre les oscillations reçues et émises. Cette dernière circonstance permet d'utiliser la même antenne pour l'émission et la réception.
L'inconvénient des radars pulsés est la nécessité d'utiliser une puissance de crête élevée des oscillations émises, ainsi que l'incapacité de mesurer de courtes distances et de grandes zones mortes.
Les radars sont utilisés pour résoudre un large éventail de problèmes : depuis l'atterrissage en douceur des engins spatiaux sur la surface des planètes jusqu'à la mesure de la vitesse des mouvements humains, du contrôle des armes dans les systèmes de défense antimissile et anti-aérienne jusqu'à la protection personnelle.
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5. Systèmes radio: Manuel pour les universités / Yu. M. Kazarinov [etc.] ; Éd. Yu. M. Kazarinova. M. : Académie, 2008. 590 p. :
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SCHÉMA, PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ET CARACTÉRISTIQUES TACTIQUES ET TECHNIQUES DU RADAR
Il existe plusieurs options pour construire un schéma fonctionnel du radar primaire de troisième génération. Ci-dessous se trouve l'un des options possibles, qui utilise les réalisations modernes de la science et de la technologie. Les radars nationaux « Skala-M », « Skala-MPR » et « Skala-MPA » ont été sélectionnés comme systèmes analogiques. Les caractéristiques de la construction des radars étrangers ATCR-22, ATCR-44 sont discutées dans ce chapitre en termes de comparaison avec les radars nationaux. Les différences dans la construction des radars de route et d'aérodrome sont expliquées si nécessaire.
En figue. La figure 1.1 montre un schéma fonctionnel du radar à impulsions polyvalent principal. Les principales caractéristiques de ce schéma sont :
· utilisation de deux canaux émetteur-récepteur avec séparation de fréquence ;
· utilisation d'un diagramme d'antenne à deux faisceaux dans le plan vertical pour recevoir les signaux réfléchis par les cibles ;
· application d'une véritable méthode cohérente de sélection de cibles mobiles.
La première caractéristique du radar est associée à l'utilisation de l'une des méthodes permettant d'augmenter son potentiel énergétique - la méthode de séparation de fréquence, qui est la suivante. Deux émetteurs A et B fonctionnent simultanément
Graphique 1.1. Schéma fonctionnel du radar primaire
à une antenne commune en mode modulation d'impulsions avec différentes fréquences porteuses FA Et Fvémettre des impulsions radio. Entre ces impulsions radio, il y a un petit décalage temporel, généralement de 4 à 6 μs. La séparation des fréquences ne dépasse pas 40 -60 MHz. Les signaux de fréquences différentes réfléchis par la cible sont séparés à l'aide de filtres micro-ondes et amplifiés par deux canaux de réception UN Et DANS réglé sur les fréquences appropriées. Après détection, les signaux vidéo des canaux A et B sont combinés et traités ensemble. Dans le cas le plus simple, les signaux vidéo sont combinés dans le temps à l'aide de lignes à retard et ajoutés en amplitude.
La synchronisation dans le radar s'effectue de telle sorte que l'un des canaux (A) soit le maître et l'autre l'esclave.
Les stations radar de ce type avec un nombre arbitraire de canaux de fréquence sont appelées radars multicanaux avec une antenne commune pour tous les canaux. Les avantages du radar multifréquence par rapport au radar monocanal sont les suivants :
· la puissance totale du rayonnement radar augmente en présence de limitations de puissance d'un émetteur individuel ;
· Augmentation de la plage de détection de la cible et de la précision de la mesure des coordonnées ;
· la fiabilité du radar et son immunité au bruit aux interférences d'origine artificielle et naturelle augmentent.
L'augmentation de la portée de détection et de la précision de la mesure des coordonnées de la cible s'explique par le fait qu'avec une séparation suffisamment grande fréquences porteuses signaux émis
f une -f b =Df ³ c/l c,
Où Avec- vitesse de propagation des ondes radio, lc- taille linéaire de la cible.
Les signaux reçus et le bruit dans les canaux A et B s'avèrent non corrélés, et la somme des tensions de sortie de ces canaux se caractérise par des fluctuations d'amplitude beaucoup plus faibles dans le processus d'observation d'une cible mobile complexe que dans le cas de la réception d'un signal. à une fréquence. Le même effet de lissage des fluctuations explique également la possibilité de supprimer plus efficacement les réflexions interférentes de la surface terrestre et des objets locaux. Par exemple, pour les radars ATCR-22 et ATCR-44, la plage de fonctionnement en mode bi-fréquence est de 20 à 30 % supérieure à celle en mode mono-fréquence. La fiabilité du fonctionnement du radar lors de l'utilisation de deux canaux avec un espacement de fréquence est supérieure à celle d'un radar à canal unique, car si un canal tombe en panne ou est désactivé, Entretien ce radar est capable de remplir ses fonctions avec une détérioration acceptable de certains indicateurs (réductions de la portée et de la disponibilité du radar).
Une autre caractéristique importante du radar considéré est l'utilisation d'un faisceau supplémentaire du diagramme d'antenne dans le plan vertical pour recevoir les signaux réfléchis par des cibles à de grands angles d'élévation. Dans ce cas, la zone de détection radar dans le plan vertical est formée à l'aide de deux faisceaux : le faisceau principal (inférieur) lorsque l'alimentation de l'antenne principale fonctionne en modes émission et réception, et un faisceau supplémentaire (supérieur) lorsque l'alimentation de l'antenne supplémentaire est fonctionnant uniquement en mode réception. L'utilisation d'un faisceau à deux faisceaux pour recevoir les signaux réfléchis par des cibles met en œuvre l'une des méthodes de lutte contre les réflexions parasites de la surface terrestre et des objets locaux. La suppression de ces réflexions est réalisée par sommation pondérale des signaux reçus le long des faisceaux principal et supplémentaire du faisceau. La direction du rayonnement maximum le long du faisceau supérieur est située dans le plan vertical, généralement 3 à 5° plus haut que le long du plan inférieur. Avec cette méthode de traitement des interférences, on obtient un affaiblissement des signaux provenant d'objets locaux de 15 à 20 dB.
Dans certains types de radars, la zone de détection dans le plan vertical est constituée en tenant compte de l'utilisation du traitement local des signaux reçus dans le système SDC. Ce principe de constitution d'une zone de détection à l'aide de l'exemple d'un radar de route est illustré sur la Fig. 1.2. La zone de détection de portée entière est divisée en quatre sections 1 -1 V. Les limites des zones sont fixées selon un programme strict en fonction des conditions particulières de localisation du radar. En figue. 1.2 sont marqués :
K 1 est la limite supérieure d'utilisation des signaux du faisceau supplémentaire 2 traités dans le système SDC (Additional SDC) ;
Riz. 1.2. Principe K de formation de zones - radar de poursuite : 1 - faisceau principal ; 2 - poutre supplémentaire
K 2 - la limite supérieure d'utilisation des signaux du faisceau principal 1, traités dans le système SDC (Main SDC) ;
A est la limite supérieure pour l'utilisation de signaux supplémentaires du faisceau 2 non traités dans le système SDC (A supplémentaire) ;
D max est la portée maximale du radar, qui est la limite supérieure d'utilisation des signaux des feux de route 1 non traités dans le système SDC.
(Basique A), la position des frontières K 1, K 2 et A est ajustée en plage dans les limites indiquées sur la figure. Pour la section III, l'utilisation de deux sous-programmes est prévue, déterminée par l'ordre des limites données (impulsions de commutation) ; K 1 - A - K 2 ou K 1 - K 2 -A. Ce principe de constitution d'une zone de détection permet de :
· obtenir une détection maximale dans le plan vertical pour supprimer les interférences des objets locaux dans la section initiale de la portée 1 ;
· minimiser la zone de l'espace aérien où la somme des signaux principaux est utilisée. SDC +Ajouter. SDC, et ainsi réduire l'influence des caractéristiques de vitesse du système SDC (section II) ;
· en présence d'interférences de type « ange » qui ne sont pas complètement éliminées par le système SDC, il est conseillé d'utiliser le signal d'un faisceau supplémentaire (article 111 au K 2<А).
L'utilisation combinée dans le radar d'un diagramme de faisceau à deux faisceaux pour la réception et le traitement du signal local dans le système SDC permet une suppression générale des interférences provenant d'objets locaux de 45 à 56 dB en présence d'une double soustraction inter-périodes dans le système SDC. et de 50 à 55 dB dans le cas d'une soustraction triple.
Il convient de noter que le principe envisagé de formation d'une zone de détection peut être utilisé à la fois dans les modes de fonctionnement radar monofréquence et bifréquence avec séparation de fréquence.
La différence entre le mode bi-fréquence est que lors de la formation d'une zone de détection, les sommes des signaux Main A A + Main B - A et Additionnel a -A + Additionnel b -A non traités dans le système SDC sont utilisées, et dans le SDC le système ne signale que les signaux d'un canal de fréquence (leader A, Fig. 1.1).
Il est facile de remarquer que la méthode décrite de formation d'une zone de détection repose sur l'idée de contrôler la structure et les paramètres du radar en fonction de la situation d'interférence dans des conditions de fonctionnement spécifiques. Dans ce cas, le contrôle s'effectue selon un programme strict. Après une analyse préliminaire de la situation d'interférence et la fixation des limites K 1, K 2. et Et entre les quatre sections de la zone de détection, la structure du radar acquiert une configuration fixe et ne change pas pendant le fonctionnement du radar.
D'autres radars modernes utilisent une méthode plus flexible pour former une zone de détection, qui met en œuvre l'idée d'adapter dynamiquement le radar à l'environnement de brouillage. Cette méthode est utilisée par exemple dans les radars ATCR-22 et ATCR-44. Dans ce cas, toute la zone de détection par portée est divisée en deux sections égales (1 et 11). La section 1, caractérisée par la plus grande influence des interférences des objets locaux, est divisée en éléments plus petits le long de la portée (16 éléments). La zone de visualisation en azimut égale à 360° est également divisée en secteurs élémentaires de 5,6° (64 secteurs). . En conséquence, la totalité de la zone de visualisation dans le plan horizontal dans la première moitié de la portée maximale du radar est divisée en 16*64=1024 cellules. Au cours d'un cycle de travail égal à trois périodes d'examen, la situation d'interférence est analysée et une carte d'interférence actuelle contenant des informations sur le niveau d'interférence dans chacune des 1024 cellules est générée dans un dispositif de stockage radar spécial. Sur la base de ces informations, des coefficients de pondération sont sélectionnés pour former une somme pondérée des signaux reçus le long des faisceaux principal et supplémentaire du faisceau, pour chacune de ces cellules séparément. En conséquence, la zone de détection radar dans le plan vertical acquiert une configuration complexe : le bord inférieur de la zone de détection dans différentes cellules a une pente différente (-0,5 ; 0,1 ; 0,5 ou 1°). Dans la seconde moitié de la portée (section II), seul le signal reçu le long du faisceau principal est utilisé.
En comparant les deux méthodes envisagées pour former une zone de détection radar, il convient de noter que la combinaison des signaux des faisceaux principal et supplémentaire du faisceau inférieur dans la première méthode est effectuée à une fréquence vidéo et dans la seconde méthode - à une haute fréquence. Dans ce dernier cas, l'opération de sommation des signaux est effectuée dans un dispositif spécial - le premier du bord inférieur de la zone de détection (FNK, Fig. 1.1). Dans ce cas, pour un traitement ultérieur du signal total, un canal de réception est utilisé, y compris le système SDC. La première méthode nécessite deux canaux de réception, ce qui conduit à un équipement plus complexe. De plus, avec la deuxième méthode, les capacités du système SDC sont plus pleinement utilisées, car dans ce système, les signaux des deux canaux de fréquence du radar sont traités, et pas seulement le signal du canal principal, comme avec la première méthode. . Outre les avantages énumérés, la deuxième méthode de formation d'une zone de détection présente un inconvénient important qui complique sa généralisation :
la sommation de signaux à hautes fréquences nécessite une grande précision et stabilité de la formation de ces signaux. La violation de cette exigence pendant le fonctionnement du radar peut entraîner une diminution du degré de suppression des interférences provenant d'objets locaux en raison de l'utilisation d'un diagramme d'antenne à deux faisceaux.
Considérons le principe de fonctionnement du radar dont le schéma fonctionnel est présenté sur la Fig. 1.1. Ce radar fonctionne en mode de visualisation azimutale panoramique, permettant la détection de cibles aériennes et la mesure de la portée oblique et de l'azimut de ces cibles. La visibilité panoramique est assurée grâce à la rotation mécanique de l'antenne radar, composée d'un réflecteur parabolique et de deux alimentations en cornet - la principale et la supplémentaire. Une séquence périodique d'impulsions radio avec des enveloppes rectangulaires est utilisée comme signal de sondage. Dans ce cas, la mesure de l'azimut cible est réalisée par la méthode de l'amplitude, basée sur l'utilisation des propriétés directionnelles de l'antenne radar dans le plan horizontal, et la mesure de la portée est réalisée par la méthode du temps en mesurant le retard du signal réfléchi par la cible par rapport au moment d'émission du signal de sondage.
Examinons de plus près le fonctionnement d'un canal radar. Le système de synchronisation (SS) génère des impulsions de déclenchement radar, qui sont transmises à l'entrée du modulateur M du dispositif émetteur. Le modulateur M, sous l'influence d'impulsions de déclenchement, produit de puissantes impulsions modulantes qui arrivent à l'amplificateur final (OA) de l'émetteur radar, réalisé selon le circuit « oscillateur maître - amplificateur de puissance ». Un générateur radiofréquence (RFG), stabilisé par un résonateur à quartz, génère des oscillations harmoniques continues de fréquence f a, qui sont amplifiées dans l'amplificateur final et modulées en amplitude par des impulsions du modulateur (M). En conséquence, une séquence de puissantes impulsions radio cohérentes avec une fréquence porteuse f a et une enveloppe rectangulaire est formée à la sortie de l'ampli opérationnel. Ces impulsions radio pénètrent dans le dispositif d'antenne radar via le commutateur d'antenne (AS) et l'unité d'addition de puissance et de séparation des signaux du BSRS et sont émises par l'antenne en direction de la cible.
Des impulsions radio avec une fréquence porteuse f a réfléchies par la cible, reçues le long du faisceau principal du faisceau inférieur, via les unités BSRS, AP et RF à faible bruit, sont fournies à l'une des entrées du shaper de bord inférieur (FNK). Des impulsions radio de même fréquence fd, reçues via un faisceau supplémentaire du faisceau inférieur, sont fournies à la deuxième entrée du FNC via un bloc de séparation des signaux du BRS et de l'URCH. À la sortie du FNC, à la suite de la sommation des poids des signaux des faisceaux principal et supplémentaire, un signal total est formé, qui est envoyé à l'entrée du récepteur radar. Le signal de commande, qui détermine le choix des coefficients de pondération lors de la sommation, est fourni à l'entrée de commande du FNC à partir du système de traitement du signal numérique et d'adaptation radar. Le dispositif de réception effectue la conversion de fréquence, l'amplification et la sélection de fréquence du signal dans un amplificateur de fréquence intermédiaire et la détection à l'aide de détecteurs d'amplitude et de phase. Le signal vidéo A provenant de la sortie du détecteur d'amplitude est ensuite introduit dans le système de traitement numérique, en contournant le système SDC, et le signal vidéo SDC provenant de la sortie du détecteur de phase est envoyé à l'entrée du système SDC, qui fait partie de le système de traitement du signal numérique. Les signaux avec les fréquences de référence f a1 et f a2 nécessaires au fonctionnement du convertisseur de fréquence et du détecteur de phase du récepteur sont générés par un générateur de fréquence maître commun. Grâce à cela, une méthode SDC véritablement cohérente est implémentée dans ce radar.
Outre les principaux processus décrits ci-dessus qui se produisent dans la partie analogique du radar, il existe un certain nombre de processus auxiliaires qui assurent le fonctionnement normal du radar. Il s'agit, par exemple, de différents types d'ajustements automatiques du gain du récepteur :
· contrôle automatique temporaire du gain,
contrôle automatique du gain de bruit,
· Contrôle automatique du gain étape par étape de l'amplificateur à l'aide d'un circuit atténuateur de bruit adaptatif.
Les ajustements ci-dessus, à l'exclusion de SHARA, assurent la compression de la plage dynamique du signal radar reçu et sa coordination avec la plage dynamique du système de traitement et d'adaptation du signal numérique. Avec l'aide de SHARU, la stabilisation du niveau de bruit à la sortie du récepteur radar est assurée.
Le système d'alimentation d'antenne radar fournit :
· des dispositifs pour un réglage en douceur de la polarisation des vibrations émises,
· mètres de puissance transmise, de fréquence et de forme du signal de sondage.
Dans les radars pseudo-cohérents utilisant des dispositifs d'émission réalisés sur un magnétron, le récepteur comprend également un système d'ajustement automatique de la fréquence du magnétron. Ce système sert à ajuster la fréquence du magnétron et à mettre en phase l'oscillateur local cohérent, qui génère des oscillations de référence pour le système SDC.
Dans le radar considéré comme véritablement cohérent, pour assurer une différence de fréquence constante FA Et fb deux canaux de fréquence, un générateur de décalage de fréquence spécial est utilisé, à l'aide duquel, sous l'influence des oscillations de la gamme de fréquences du canal A (voir Fig. 1.1), des oscillations de fréquences sont générées dans le canal B fb Et fb1, décalé par rapport aux fréquences FA Et f a1.
La partie numérique du radar commence par l'entrée du système de traitement du signal numérique et d'adaptation du radar. Les principales fonctions de ce système sont :
· nettoyer le signal reçu de divers types d'interférences,
· sélection d'informations utiles pour garantir les caractéristiques tactiques et techniques spécifiées du radar,
· analyse de la situation actuelle des interférences,
· contrôle automatique des modes de fonctionnement et des paramètres du radar (fonction d'adaptation).
Les signaux vidéo d'entrée A, SDC et Meteo provenant de la sortie du récepteur sont convertis sous forme numérique à l'aide de convertisseurs analogique-numérique. Dans ce cas, un échantillonnage temporel et une quantification multiniveaux par amplitude de ces signaux sont réalisés.
La première fonction du système de traitement est mise en œuvre à l'aide des dispositifs numériques suivants :
· dispositifs de soustraction inter-périodes (doubles ou triples) du système SDC ;
· corrélateur vidéo pour supprimer les interférences asynchrones et les signaux réfléchis de la période de sondage précédente ;
· Dispositifs LOG-MPV-AntiLOG pour isoler un signal utile dans le contexte d'interférences de cibles étendues en portée et en azimut (notamment interférences de formations météorologiques) ;
· dispositifs d'extraction de signaux pour obtenir des informations sur les contours des formations météorologiques.
Lors de l'exécution de la deuxième fonction du système de traitement, les dispositifs suivants sont utilisés :
· dispositif de sectorisation pour diviser la zone de visualisation en cellules et distribuer la mémoire du système ;
· un mappeur d'interférences pour générer une carte d'interférences dynamique ;
· analyseurs de paramètres de signaux reçus, à l'aide desquels l'analyse de la situation actuelle d'interférence est effectuée (analyseurs du niveau de signal dans le trajet des fréquences intermédiaires, fréquence des fausses alarmes, paramètres des signaux des formations météorologiques, etc.) ;
· dispositifs de mémoire vive pour stocker des informations sur la situation d'interférence actuelle ;
· des dispositifs de contrôle pour générer des signaux de commande pour les modes de fonctionnement et les paramètres du radar, qui déterminent :
· sélection des coefficients de pondération pour les FNC,
· sélection du mode A ou SDC,
· activer ou désactiver le dispositif LOG-MPV-AntiLOG,
· ajustement du seuil de détection lors de la stabilisation du niveau de fausses alarmes,
· d'autres paramètres de traitement du signal pour chaque section ou cellule de la zone de visualisation séparément.
Le dispositif S (voir Fig. 1.1) combine les signaux de deux canaux de fréquence du radar. A partir de la sortie de cet appareil, deux signaux combinés sont transmis à l'APOI : le signal A (ou SDC) et le signal Météo. Dans les radars qui ne contiennent pas leur propre APOI, ces signaux sont convertis à l'aide de convertisseurs numérique-analogique sous forme analogique et transmis aux entrées de l'APOI interfacé avec le radar, l'indicateur de contrôle (CI) et la ligne de communication haut débit SLS. Ce dernier assure la transmission des informations radar sous forme brute, c'est-à-dire en contournant l'APOI, vers l'équipement d'affichage d'un système ATC manuel.
L'équipement principal de traitement de l'information est généralement un équipement universel interfacé avec différents types de radars. Cet équipement effectue les opérations de détection des signaux des cibles aériennes et de mesure de leurs coordonnées, ainsi que de combinaison des informations du radar primaire avec les informations du radar secondaire. À partir de la sortie APOI, les informations radar sont transmises numériquement au centre de contrôle du trafic aérien à l’aide d’un équipement de transmission de données ADF à bande étroite. De plus, les mêmes informations sont envoyées à l'indicateur de contrôle CI du radar primaire. Pour synchroniser les équipements APOI, CI et d'affichage connectés via le ShLS, les signaux générés par le système de synchronisation CC sont utilisés, ainsi que le signal de la direction azimutale actuelle du fond du radar primaire, provenant du système d'alimentation d'antenne. Dans les APOI universels, un synchroniseur autonome est généralement prévu, qui permet de traiter et d'émettre des signaux à un rythme optimal, quels que soient les modes temporels de fonctionnement des radars primaires et secondaires. A cet effet, des dispositifs de stockage tampon sont prévus à l'entrée APOI, contrôlés par des impulsions d'horloge et des signaux d'informations angulaires des radars mentionnés. Un traitement ultérieur dans l'APOI est effectué à l'aide de signaux de commande générés par un synchroniseur APOI autonome.
Une caractéristique importante du futur radar considéré est l'utilisation d'un système de contrôle automatique intégré (AVC), qui assure le contrôle de tolérance des dispositifs et systèmes radar analogiques et le contrôle de test des dispositifs et systèmes radar numériques.
Structurellement, le radar est constitué d'unités d'assemblage distinctes - des modules qui, lorsqu'ils sont assemblés dans certaines combinaisons, peuvent produire plusieurs options de radar qui diffèrent par leur portée, leur fiabilité et leur coût. Cela permet une utilisation rationnelle des équipements radar, en tenant compte des conditions d'application spécifiques.
Le chemin de transmission de tout radar se compose d'un dispositif de transmission, d'un système d'alimentation et d'une antenne. Le dispositif de transmission radio est conçu pour générer des signaux sonores en convertissant l'énergie des sources d'énergie en énergie d'oscillations à haute fréquence (HF) et en contrôlant les paramètres de ces oscillations. Pour ce faire, le dispositif de transmission comprend généralement une source d'alimentation, un modulateur (dispositif de contrôle) et un générateur.
L'alimentation électrique fournit de l'énergie sous forme de courant alternatif ou continu. Dans le second cas, la source d'alimentation est réalisée sous la forme d'un redresseur haute tension. Les deux types de sources ont trouvé des applications dans les radars aéroportés.
Le modulateur contrôle les paramètres de l'enveloppe du signal RF.
Le générateur produit un signal RF puissant dont les paramètres sont déterminés par les signaux de commande du modulateur.
Le premier groupe est à rayonnement continu (sans modulation et avec modulation des oscillations émises en amplitude, fréquence et phase). De tels dispositifs de transmission sont utilisés dans les systèmes radar embarqués conçus pour déterminer la vitesse sol et l'angle de dérive d'un avion (en fonction des changements de fréquence Doppler), diffuser des informations radar, etc.
Le deuxième groupe est constitué d'émetteurs fonctionnant en mode rayonnement pulsé avec une durée d'impulsions RF allant de fractions de microseconde à des centaines de millisecondes et un cycle de service allant d'unités à des centaines de milliers. De tels dispositifs de transmission peuvent utiliser la modulation d'amplitude, de fréquence et de phase des oscillations RF à la fois au sein d'une seule impulsion et dans une séquence d'impulsions. De plus, des types spécifiques de modulation peuvent être utilisés (durée d'impulsion, code d'impulsion, etc.).
Schéma fonctionnel d'un émetteur avec un générateur à un étage
L'article traite du principe de fonctionnement et du schéma structurel général du radar d'un navire. Le fonctionnement des stations radar (radars) repose sur l'utilisation du phénomène de réflexion des ondes radio sur divers obstacles situés sur le trajet de leur propagation, c'est-à-dire en radar, le phénomène d'écho est utilisé pour déterminer la position des objets. A cet effet, le radar dispose d'un émetteur, d'un récepteur, d'un dispositif spécial antenne-guide d'ondes et d'un indicateur avec écran pour l'observation visuelle des signaux d'écho. Ainsi, le fonctionnement d'une station radar peut être représenté comme suit : l'émetteur radar génère des oscillations à haute fréquence d'une certaine forme, qui sont envoyées dans l'espace dans un faisceau étroit qui tourne continuellement le long de l'horizon. Les vibrations réfléchies par n'importe quel objet sous la forme d'un signal d'écho sont reçues par le récepteur et affichées sur l'écran indicateur, tandis qu'il est possible de déterminer immédiatement sur l'écran la direction (relèvement) de l'objet et sa distance par rapport au navire.
L'orientation d'un objet est déterminée par la direction d'un faisceau radar étroit qui tombe actuellement sur l'objet et est réfléchi par celui-ci.
La distance à l'objet peut être obtenue en mesurant de courts intervalles de temps entre l'envoi de l'impulsion de sondage et le moment de réception de l'impulsion réfléchie, à condition que les impulsions radio se propagent à une vitesse c = 3 X 108 m/sec. Les radars des navires sont dotés d'indicateurs panoramiques (PSI), sur l'écran desquels se forme une image de l'environnement de navigation entourant le navire.
Les radars côtiers installés dans les ports, à leurs abords et sur les canaux ou sur les chenaux complexes sont largement utilisés. Avec leur aide, il est devenu possible d'amener les navires dans le port, de contrôler le mouvement des navires le long du chenal et du canal dans des conditions de mauvaise visibilité, ce qui réduit considérablement le temps d'arrêt des navires. Ces stations dans certains ports sont complétées par des équipements spéciaux de transmission de télévision, qui transmettent les images de l'écran de la station radar aux navires approchant du port. Les images transmises sont reçues sur le navire par un récepteur de télévision classique, ce qui facilite grandement la tâche d'entrée du navire au port par mauvaise visibilité pour le navigateur.
Les radars côtiers (portuaires) peuvent également être utilisés par le répartiteur portuaire pour surveiller le mouvement des navires situés dans les eaux du port ou à ses abords.
Considérons le principe de fonctionnement d'un radar de navire avec un indicateur de visibilité panoramique. Utilisons un schéma fonctionnel simplifié d'un radar pour expliquer son fonctionnement (Fig. 1).
L'impulsion de déclenchement générée par le générateur SI lance (synchronise) toutes les unités radar.
Lorsque les impulsions de déclenchement arrivent à l'émetteur, le modulateur (Mod) génère une impulsion rectangulaire d'une durée de plusieurs dixièmes de microsecondes, qui est transmise au générateur magnétron (MG).
Le magnétron génère une impulsion de sondage d'une puissance de 70-80 kW, longueur d'onde 1 = 3,2 cm, fréquence /s = 9400 MHz. L'impulsion du magnétron est fournie à l'antenne via un commutateur d'antenne (AS) via un guide d'ondes spécial et rayonnée dans l'espace dans un faisceau dirigé étroit. La largeur du faisceau dans le plan horizontal est de 1 à 2° et dans le plan vertical d'environ 20°. L'antenne, tournant autour d'un axe vertical à une vitesse de 12 à 30 tr/min, irradie tout l'espace entourant le navire.
Les signaux réfléchis sont reçus par la même antenne, de sorte que le point d'accès connecte alternativement l'antenne d'abord à l'émetteur puis au récepteur. L'impulsion réfléchie est transmise via un commutateur d'antenne à un mélangeur auquel un oscillateur à klystron (KG) est connecté. Ce dernier génère des oscillations de faible puissance avec une fréquence f Г=946 0 MHz.
Dans le mélangeur, suite à l'ajout d'oscillations, une fréquence intermédiaire fPR=fГ-fС=60 MHz est libérée, qui est ensuite transmise à un amplificateur de fréquence intermédiaire (IFA), qui amplifie les impulsions réfléchies. À l'aide d'un détecteur situé à la sortie de l'amplificateur, les impulsions amplifiées sont converties en impulsions vidéo, qui sont transmises via un mélangeur vidéo (VS) à un amplificateur vidéo. Ici, ils sont amplifiés et envoyés à la cathode d'un tube cathodique (CRT).
Un tube cathodique est un tube à vide spécialement conçu (voir Fig. 1).
Il se compose de trois parties principales : un canon à électrons doté d'un dispositif de focalisation, un système magnétique de déflexion et une ampoule en verre dotée d'un écran doté d'une propriété de rémanence.
Le canon à électrons 1-2 et le dispositif de focalisation 4 forment un faisceau d'électrons dense et bien focalisé, et le système de déviation 5 sert à contrôler ce faisceau d'électrons.
Après avoir traversé le système de déviation, le faisceau d'électrons atteint l'écran 8, qui est recouvert d'une substance spéciale capable de briller lorsqu'il est bombardé d'électrons. La face intérieure de la partie large du tube est recouverte d'une couche conductrice spéciale (graphite). Cette couche constitue l'anode principale du tube 7 et possède un contact auquel est appliquée une haute tension positive. L'anode 3 est une électrode accélératrice.
La luminosité du point lumineux de l'écran CRT est régulée en modifiant la tension négative sur l'électrode de commande 2 à l'aide du potentiomètre « Luminosité ». A l'état normal, le tube est verrouillé avec une tension négative au niveau de l'électrode de commande 2.
L'image du milieu environnant sur l'écran de l'indicateur de visibilité panoramique est obtenue de la manière suivante.
Simultanément au début du rayonnement par l'émetteur d'impulsions de la sonde, un générateur de balayage est démarré, composé d'un multivibrateur (MB) et d'un générateur de courant en dents de scie (RCG), qui génère des impulsions en dents de scie. Ces impulsions sont transmises au système de déflexion 5, qui possède un mécanisme de rotation connecté au synchroniseur de réception 6.
En même temps, une impulsion de tension positive rectangulaire est appliquée à l'électrode de commande 2 et la déverrouille. Avec l'apparition d'un courant croissant (en dents de scie) dans le système de déviation du CRT, le faisceau d'électrons commence à dévier doucement du centre vers le bord du tube et un rayon de balayage lumineux apparaît sur l'écran. Le mouvement radial du faisceau à travers l’écran est très faiblement visible. Au moment où le signal réfléchi arrive, le potentiel entre la grille et la cathode de contrôle augmente, le tube est déverrouillé et un point correspondant à la position actuelle du faisceau effectuant un mouvement radial commence à briller sur l'écran. La distance du centre de l'écran au point lumineux sera proportionnelle à la distance à l'objet. Le système de déflexion a un mouvement de rotation.
Le mécanisme de rotation du système de déviation est relié par transmission synchrone au capteur synchrone de l'antenne 9, de sorte que la bobine de déviation tourne autour du col du CRT de manière synchrone et en phase avec l'antenne 12. En conséquence, un rayon de balayage rotatif apparaît sur l'écran CRT.
Lorsque l'antenne tourne, la ligne de balayage tourne et de nouvelles zones commencent à s'éclairer sur l'écran indicateur, correspondant aux impulsions réfléchies par divers objets situés à différents relèvements. Pour une rotation complète de l'antenne, toute la surface de l'écran CRT est recouverte de nombreuses lignes de balayage radiales, qui ne sont éclairées que s'il y a des objets réfléchissants sur les roulements correspondants. Ainsi, une image complète de la situation entourant le navire est reproduite sur l'écran tubulaire.
Pour une mesure approximative des distances par rapport à divers objets, des anneaux d'échelle (cercles à plage fixe) sont appliqués sur l'écran CRT à l'aide d'un éclairage électronique généré dans l'unité PCD. Pour mesurer plus précisément la distance, le radar utilise un télémètre spécial doté d'un cercle de distance mobile (MRC).
Pour mesurer la distance jusqu'à n'importe quelle cible sur l'écran CRT, il est nécessaire de faire pivoter la poignée du télémètre, d'aligner le PCD avec la marque cible et de prendre une lecture en miles et dixièmes à partir d'un compteur connecté mécaniquement à la poignée du télémètre.
En plus des signaux d'écho et des anneaux de distance, la marque de cap 10 est éclairée sur l'écran CRT (voir Fig. 1). Ceci est réalisé en appliquant une impulsion positive à la grille de contrôle du CRT au moment où le rayonnement maximum de l'antenne passe dans une direction coïncidant avec le plan médian du navire.
L'image sur l'écran CRT peut être orientée par rapport au DP du navire (stabilisation du cap) ou par rapport au méridien réel (stabilisation nord). Dans ce dernier cas, le système de déflexion du tube présente également une liaison synchrone avec le gyrocompas.
6.1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UN ÉMETTEUR D'IMPULSIONS
L'émetteur, qui fait partie d'un radar de navigation pulsé, est conçu pour générer de puissantes impulsions à court terme d'oscillations électriques ultra-haute fréquence (micro-ondes) avec une fréquence strictement définie, spécifiée par un circuit de synchronisation.
L'émetteur radar contient un générateur ultra-haute fréquence (UHF), un sous-modulateur, un modulateur et une source d'alimentation. Le schéma fonctionnel de l'émetteur radar est présenté sur la Fig. 6.1.
Sous-modulateur– génère des impulsions d’une certaine durée et amplitude.
Modulateur d'impulsions – conçu pour contrôler les oscillations d'un générateur de micro-ondes. Le modulateur produit des impulsions vidéo haute tension, qui sont transmises à l'entrée d'un magnétron, qui génère des impulsions radio micro-ondes d'une durée donnée. Le principe de fonctionnement des modulateurs d'impulsions est basé sur l'accumulation lente de réserves d'énergie dans un dispositif de stockage d'énergie spécial dans l'intervalle de temps entre les impulsions et sur la libération ultérieure rapide d'énergie vers la charge du modulateur, c'est-à-dire générateur magnétron, dans un temps égal à la durée de l'impulsion.
Des magnétrons et des générateurs de micro-ondes à semi-conducteurs (diodes Gunn) sont utilisés comme MSHF.
Le schéma fonctionnel du modulateur d'impulsions est présenté sur la figure. 6.2.
Lorsque le dispositif de commutation est ouvert, le dispositif de stockage est chargé à partir d'une source de tension constante via un limiteur (résistance), qui protège la source d'alimentation contre les surcharges. Lorsque l'appareil est fermé, le dispositif de stockage est déchargé vers la charge (magnétron) et une impulsion de tension d'une durée et d'une amplitude données est créée à ses bornes anode-cathode.
Une capacité sous forme de condensateur ou ouverte à l'extrémité d'une longue ligne (artificielle) peut être utilisée comme dispositif de stockage. Dispositifs de commutation - tube à vide (pour les radars précédemment commercialisés), thyristor, inductance non linéaire.
Le plus simple est le circuit modulateur avec un condensateur de stockage. Le circuit d'un tel modulateur contient comme dispositif de stockage d'énergie : un condensateur de stockage, comme dispositif de commutation : une lampe de commutation (modulateur ou décharge), ainsi qu'une résistance de limitation et un générateur magnétron. A l'état initial, la lampe à décharge est verrouillée avec une tension négative sur la grille de commande (le circuit est coupé), le condensateur de stockage est chargé.
Lorsqu'une impulsion de tension rectangulaire de polarité positive d'une durée de t Et la lampe à décharge est déverrouillée (le circuit est fermé) et le condensateur de stockage est déchargé dans le magnétron. Aux bornes anode-cathode du magnétron, une impulsion de tension modulante est créée, sous l'influence de laquelle le magnétron génère des impulsions d'oscillation micro-ondes.
La tension sur le magnétron sera aussi longtemps qu'il y aura une tension positive sur la grille de commande de la lampe à décharge. Par conséquent, la durée des impulsions radio dépend de la durée des impulsions de commande.
Un modulateur d'impulsions avec un condensateur de stockage présente un inconvénient important. Au fur et à mesure que la charge du condensateur est consommée lors de la génération d'une impulsion radio, la tension sur celui-ci chute rapidement, et avec elle la puissance des oscillations haute fréquence. En conséquence, une impulsion radio à arêtes vives avec une légère décroissance est générée. Il est beaucoup plus rentable de travailler avec des impulsions rectangulaires dont la puissance reste approximativement constante pendant leur durée. Des impulsions rectangulaires seront générées par le générateur décrit si le condensateur de stockage est remplacé par une longue ligne artificielle ouverte à l'extrémité libre. L'impédance caractéristique de la ligne doit être égale à la résistance de l'oscillateur RF du côté des bornes de puissance, c'est-à-dire le rapport entre sa tension anodique et le courant anodique
6.2. MODULATEURS LINÉAIRES ET MAGNÉTIQUES
En pratique, les modulateurs à stockage d'énergie, appelés modulateurs linéaires. Le schéma électrique d'un tel modulateur (Fig. 6.3) comprend : une diode de charge V1, bobine d'inductance de charge L1, ligne cumulative L.C., transformateur d'impulsions T, thyristor V2, circuit de charge C1, R1.
Lorsque le thyristor est verrouillé, la ligne est chargée via V1,L1 se mettre en tension E. En même temps, le condensateur est chargé C1à travers une résistance R1.
Lorsqu'une impulsion de déclenchement est appliquée au thyristor ( ZI) polarité positive, le thyristor est déverrouillé, le courant de décharge qui le traverse réduit la résistance du thyristor et la ligne de stockage est déchargée vers l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions. Une impulsion de tension modulante retirée de l'enroulement secondaire est transmise au magnétron. La durée de l'impulsion générée dépend des paramètres L.C. lignes:
En pratique, les dispositifs de commutation sous forme de bobines d'inductance non linéaire, appelés modulateurs d'impulsions magnétiques. La bobine d'inductance non linéaire possède un noyau constitué d'un matériau ferromagnétique spécial avec des pertes minimes. On sait que si un tel noyau est saturé, sa perméabilité magnétique est faible et la réactance inductive d'une telle bobine est minime. Au contraire, dans un état insaturé, la perméabilité magnétique du noyau est plus grande, l'inductance de la bobine augmente et la réactance inductive augmente.
En plus des éléments utilisés dans le circuit modulateur linéaire, le circuit modulateur magnétique (Fig. 6.4) contient une bobine d'inductance non linéaire (starter) L1, condensateur de stockage C1, transformateur non linéaire T1, condensateur de stockage C2 et transformateur d'impulsions T2.
Lorsque le thyristor est désactivé, le condensateur est chargé C1 de la source de tension E et noyau de papillon L1 aimanté jusqu'à saturation. Lorsque le thyristor est déverrouillé, le condensateur C1 déchargé sur l'enroulement primaire du transformateur T1. La tension induite dans l'enroulement secondaire charge le condensateur C2. À la fin de la charge, le noyau T1 est saturé, et le condensateur C2 déchargé sur l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions.
La durée de l'impulsion modulante est déterminée par le temps de décharge du condensateur C2. Dans les cas nécessaires, avec des durées d'impulsion supérieures à 0,1 μs, en pratique, à la place d'un condensateur C2 inclure la ligne de formage. Ensuite, la durée des impulsions modulantes sera déterminée par les paramètres de ligne de la même manière que le circuit d'un modulateur linéaire.
6.3. CASCADES DE SOUS-MODULATEURS
Le fonctionnement d'une lampe à décharge (modulateur) dans un circuit avec un condensateur de stockage est contrôlé par un circuit sous-modulateur spécial, qui comprend un amplificateur d'impulsions de déclenchement ; le premier oscillateur de blocage de veille fonctionnant en mode division de fréquence de répétition d'impulsions ; le deuxième générateur de blocage, qui génère des impulsions de tension de commande de durée et d'amplitude fixes, qui contrôlent le fonctionnement de la lampe à décharge. Ce circuit sous-modulateur garantit que l'émetteur fonctionne avec différents taux de répétition et différentes durées d'impulsions de sondage.
Le fonctionnement des modulateurs linéaires et magnétiques, où les thyristors sont utilisés comme élément de commande, est contrôlé par un oscillateur maître, qui comprend généralement un amplificateur d'impulsions de déclenchement, un générateur de blocage de secours et un émetteur-suiveur qui fait correspondre le circuit d'entrée du thyristor avec le blocage. sortie du générateur.
Riz. 6.5. Circuit de sous-modulateur de radar océanique
En figue. La figure 6.5 montre un diagramme schématique du sous-modulateur radar Ocean, qui, malgré la base d'éléments obsolète, est toujours en fonctionnement.
Ce circuit comporte quatre étapes :
Amplificateur de déclenchement (moitié gauche de la lampe L1 tapez 6N1P),
Oscillateur de blocage en attente (moitié droite de la lampe L1),
L2 tapez TGI1-35/3,
Étage de sortie du Thyratron L3 tapez TGI1-35/3.
Selon la durée des impulsions modulantes (0,1 ou 1 μs), le thyratron fonctionne L2 ou thyratron L3. Dans le premier cas, la charge de la ligne de stockage 1 se produit à travers la résistance de charge R1. Dans le deuxième cas, la ligne cumulative 2 chargé par résistance R2.
La charge des étages de sortie est constituée de résistances R3 Et R4, connecté en parallèle au circuit cathodique des thyratrons L1 Et L2. Lorsque les lignes de stockage sont déchargées, une impulsion de tension d'une durée donnée et d'une amplitude de 1250 V est créée sur ces résistances.
Un oscillateur bloquant est utilisé comme étage de sous-modulateur du modulateur. Pour obtenir une faible résistance de sortie, l'oscillateur bloquant dispose d'un suiveur de cathode en sortie.
6.4. CARACTÉRISTIQUES DES GÉNÉRATEURS DE MAGNÉTRON
Un magnétron est un appareil à électrovide à deux électrodes avec commande électromagnétique. Dans la gamme de longueurs d'onde centimétriques, des magnétrons multicavités sont utilisés. La structure d'un tel magnétron est représentée sur la figure. 6.6.
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Riz. 6.6. Conception du magnétron Fig. 6.7. Magnétron empilé
La base de la conception du magnétron est le bloc anode 1 en forme de cylindre massif en cuivre, dans lequel un nombre pair de rainures sont usinées sur la circonférence, représentant des résonateurs cylindriques 2.
Une cathode cylindrique chauffée à l'oxyde est située au centre du bloc 10 , présentant un diamètre important pour obtenir un courant d'émission suffisant. Les résonateurs communiquent avec la cavité interne du magnétron, appelée espace d'interaction, à l'aide de rainures rectangulaires 9. La cathode est fixée à l'intérieur du magnétron à l'aide de supports 12 , qui servent simultanément de sorties courant 11. Les supports traversent des jonctions de verre dans des tubes cylindriques montés sur bride. Les épaississements sur la bride agissent comme un starter haute fréquence, empêchant l'énergie haute fréquence de s'échapper par les bornes du filament. Il y a des disques de garde des deux côtés de la cathode 4 , empêchant la fuite d'électrons de l'espace d'interaction vers les régions d'extrémité du magnétron. Il y a des faisceaux de conducteurs à l'extrémité du bloc anodique 3 , reliant les segments du bloc anodique.
Pour refroidir le magnétron, il y a des ailettes sur sa surface extérieure, soufflées par un ventilateur. Pour faciliter le refroidissement, la sécurité de la maintenance et faciliter l'élimination de l'énergie haute fréquence, le bloc anode est mis à la terre et des impulsions haute tension de polarité négative sont appliquées à la cathode.
Le champ magnétique dans le magnétron est créé par des aimants permanents constitués d'alliages spéciaux qui créent un champ magnétique puissant.
Le magnétron est connecté à la charge externe via une boucle de fil de cuivre 8 , qui est soudé à une extrémité à la paroi de l'un des résonateurs, et l'autre est connectée au fil interne 7 courte ligne coaxiale passant par la jonction du verre 6 dans le guide d'ondes 5 . Les oscillations ultra-hautes fréquences dans le magnétron sont excitées par un flux d'électrons contrôlé par des champs électriques et magnétiques constants dirigés mutuellement perpendiculairement.
Les radars générateurs de magnétron utilisent des aimants permanents constitués d'alliages à haute coercivité. Il existe deux modèles de systèmes magnétiques : les systèmes magnétiques externes et les systèmes magnétiques « empilés ». Le système magnétique externe est une structure fixe, avec un magnétron installé entre les pièces polaires.
Dans les radars de navigation maritime, les magnétrons empilés se sont généralisés, dans lesquels le système magnétique fait partie intégrante de la conception du magnétron lui-même. Pour les magnétrons empilés, les pièces polaires entrent par les extrémités dans le magnétron (Fig. 6.7). Ceci réduit l'entrefer entre les pôles, et, par conséquent, la résistance du circuit magnétique, ce qui permet de réduire l'encombrement et le poids du circuit magnétique. Les circuits des générateurs de magnétron sont représentés sur la Fig. 6.8, un ; 6.8, b.
Le circuit générateur du magnétron comprend : un magnétron, un transformateur à filament et un système de refroidissement pour le bloc anodique du magnétron. Le circuit du générateur magnétron contient trois circuits : micro-ondes, anode et filament. Les courants micro-ondes circulent dans le système résonant magnétron et dans la charge externe qui lui est associée. Le courant anodique pulsé circule de la borne positive du modulateur à travers l'anode - la cathode du magnétron jusqu'à la borne négative. Il est défini par l'expression
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Riz. 6.8. Circuits générateurs de magnétron
Où Je A – valeur moyenne du courant anodique, A ;
FI - fréquence séquences d'impulsions, imp/s ;
τ je – durée d'impulsion, s ;
α – facteur de forme d'impulsion (pour rectangulaire impulsions est égal à un).
Le circuit à filament est constitué de l'enroulement secondaire du transformateur à filament Tr et des filaments chauffants cathodiques. Généralement, la tension du filament du magnétron est de 6,3 V, mais étant donné que la cathode fonctionne en mode bombardement électronique amélioré, la pleine tension d'alimentation du filament chauffant n'est nécessaire que pour réchauffer la cathode avant d'appliquer une haute tension à l'anode du magnétron. . Lorsque la haute tension d'anode est activée, la tension du filament est généralement réduite automatiquement à 4 V à l'aide d'une résistance. R, connecté à l’enroulement primaire d’un transformateur à filament. Dans le circuit (Fig. 6.8a), une impulsion de tension modulante de polarité négative provenant de la sortie du modulateur est appliquée à la cathode du magnétron.
L'enroulement secondaire du transformateur à filament par rapport au boîtier du générateur est sous haute tension. De même, dans le circuit (Fig. 6.8, b) une extrémité de l'enroulement secondaire du transformateur d'impulsions ITr connecté au boîtier, et l'autre extrémité à la borne de l'enroulement secondaire du transformateur à incandescence. Par conséquent, l'isolation entre l'enroulement secondaire du transformateur à filament et le boîtier, ainsi qu'entre les enroulements, doit être conçue pour la pleine tension anodique du magnétron. Afin de ne pas provoquer de distorsion notable de la forme des impulsions modulantes, la capacité de l'enroulement secondaire du transformateur à filament doit être la plus faible possible (pas plus de quelques dizaines de picofarads).
6.5. DISPOSITIF DE TRANSMISSION radar "NAYADA-5"
L'émetteur radar Nayada-5 fait partie du dispositif P-3 (émetteur-récepteur) et est destiné à :
formation et génération d'impulsions de sondage micro-ondes ;
assurer un fonctionnement synchrone et en phase dans le temps de tous les blocs et nœuds de l'indicateur, de l'émetteur-récepteur et du dispositif d'antenne.
En figue. La figure 6.9 montre un schéma fonctionnel du dispositif de transmission de l'émetteur-récepteur radar Nayada-5.
Le dispositif de transmission comprend : une unité ultra-haute fréquence ; modulateur d'émetteur; filtre modulateur; générateur d'impulsions d'horloge; dispositifs redresseurs qui alimentent les blocs et les circuits du dispositif P – 3.
Le schéma fonctionnel de l'émetteur-récepteur radar Nayada-5 comprend :
Chemin de génération du signal de stabilisation, conçu pour générer des impulsions de synchronisation secondaires entrant dans l'indicateur, ainsi que pour être lancé via l'unité de stabilisation automatique de la commande du modulateur de l'émetteur. A l'aide de ces impulsions de synchronisation, la synchronisation des impulsions de sondage avec le début du balayage sur l'indicateur CRT est assurée.
Chemin de génération d'impulsions de sondage, conçu pour générer des impulsions micro-ondes et les transmettre le long d'un guide d'ondes à un dispositif d'antenne. Cela se produit après que le modulateur de tension a généré une modulation d'impulsions du générateur de micro-ondes, ainsi que des impulsions de contrôle et de synchronisation des blocs et nœuds correspondants.
Chemin de génération du signal vidéo, conçu pour convertir les impulsions micro-ondes réfléchies en impulsions de fréquence intermédiaire à l'aide d'un oscillateur local et de mélangeurs, formant et amplifiant un signal vidéo, qui entre ensuite dans l'indicateur. Un guide d'ondes commun est utilisé pour transmettre des impulsions de sondage au dispositif d'antenne et des impulsions réfléchies au chemin de génération de signal vidéo.
Chemin de configuration de contrôle et de puissance, conçu pour générer des tensions d'alimentation pour tous les blocs et circuits de l'appareil, ainsi que pour surveiller les performances des alimentations, des blocs fonctionnels et des composants de la station, du magnétron, de l'oscillateur local, de l'éclateur, etc.
6.6. CARACTÉRISTIQUES DE CONCEPTION DES ÉMETTEURS
Structurellement, les émetteurs radar ainsi que le dispositif de réception peuvent être situés dans un dispositif isolé distinct, appelé émetteur-récepteur, donc dans l'unité d'antenne.
En figue. La figure 6.10 montre l'apparence des émetteurs-récepteurs de la station radar automatisée moderne à un et deux canaux « Ryad » (longueur d'onde de 3,2 et 10 cm), située dans un appareil séparé. Les principales caractéristiques techniques sont présentées dans le tableau 6.1.
Les émetteurs-récepteurs de la gamme 3 cm (P3220 R) avec une puissance d'impulsion de 20 kW ou plus sont construits sur la base de magnétrons avec une cathode de champ non chauffée. Ces magnétrons ont une durée de fonctionnement sans panne dans des conditions de fonctionnement de plus de 10 000 heures, offrent une disponibilité opérationnelle instantanée et simplifient considérablement l'émetteur.
Riz. 6.10. Émetteurs-récepteurs du radar automatisé "Ryad"
L'introduction généralisée de la microélectronique dans les radars de navigation maritimes modernes, principalement des dispositifs micro-ondes et des microprocesseurs à semi-conducteurs, a permis, en combinaison avec des méthodes modernes de traitement du signal, d'obtenir des dispositifs d'émission et de réception compacts, fiables, économiques et faciles à utiliser. . Pour éliminer l'utilisation de dispositifs à guides d'ondes encombrants et éliminer les pertes de puissance lors de la transmission et de la réception de signaux réfléchis dans les guides d'ondes, l'émetteur et le récepteur sont structurellement situés dans l'unité d'antenne sous la forme d'un module séparé, parfois appelé scanner(voir Fig. 7.23). Cela garantit un retrait rapide du module émetteur-récepteur, ainsi que des réparations à l'aide de la méthode de remplacement global. La mise sous et hors tension de ces types d’émetteurs-récepteurs se fait à distance.
En figue. La figure 6.11 montre le dispositif antenne-émission-réception du radar côtier (BRLS) "Baltika-B", réalisé sous la forme d'un monobloc. Le radar Baltika-B est utilisé comme radar côtier dans les systèmes de contrôle du trafic maritime (VTCS), ainsi que dans les eaux portuaires, les chenaux d'approche et les fairways.
Antenne radar et émetteur-récepteur Baltika
pose chaude
Plus de détails sur les radars modernes sont décrits au chapitre 11 du manuel.
