Krievijas radaru stacijas un pretgaisa aizsardzības sistēmas. Radara stacijas: vēsture un darbības pamatprincipi Lidmašīnu radaru raiduztvērēju elektriskās shēmas
Radars ir zinātnisku metožu un tehniskajiem līdzekļiem, kas kalpo objekta koordinātu un raksturlielumu noteikšanai ar radioviļņu palīdzību. Pētot objektu bieži sauc par radara mērķi (vai vienkārši mērķi).
Radioiekārtas un instrumentus, kas paredzēti radara uzdevumu veikšanai, sauc par radaru sistēmām vai ierīcēm (radaru vai radaru). Radara pamati ir balstīti uz šādām fizikālām parādībām un īpašībām:
- Izplatīšanās vidē radioviļņi, satiekoties ar objektiem ar dažādām elektriskām īpašībām, tiek izkliedēti uz tiem. No mērķa (vai tā paša starojuma) atstarotais vilnis ļauj radaru sistēmām noteikt un identificēt mērķi.
- Lielos attālumos tiek pieņemts, ka radioviļņu izplatīšanās ir taisna ar nemainīgu ātrumu zināmā vidē. Šis pieņēmums ļauj sasniegt mērķi un tā leņķiskās koordinātas (ar noteiktu kļūdu).
- Pamatojoties uz Doplera efektu, saņemtā atstarotā signāla frekvence aprēķina starojuma punkta radiālo ātrumu attiecībā pret radaru.
Vēsturiska atsauce
Uz radioviļņu spēju atstarot izcilais fiziķis G. Hercs un krievu elektroinženieris norādīja jau 19. gadsimta beigās. gadsimtā. Saskaņā ar patentu, kas datēts ar 1904. gadu, pirmo radaru izveidoja vācu inženieris K. Hulmeiers. Ierīce, ko viņš nosauca par telemobiloskopu, tika izmantota uz kuģiem, kas arāja Reinu. Saistībā ar izstrādi radara izmantošana kā elements izskatījās ļoti perspektīva.Pētījumus šajā jomā veica vadošie speciālisti no daudzām pasaules valstīm.
1932. gadā LEFI (Ļeņingradas Elektrofizikas institūta) pētnieks Pāvels Kondratjevičs Oščepkovs savos darbos aprakstīja radara pamatprincipu. Viņš, sadarbojoties ar kolēģiem B.K. Šembels un V.V. Tsimbalins 1934. gada vasarā demonstrēja radara instalācijas prototipu, kas atklāja mērķi 150 m augstumā 600 m attālumā.Turpmākais darbs pie radara aprīkojuma uzlabošanas bija to darbības rādiusa palielināšana un mērķa atrašanās vietas noteikšanas precizitātes palielināšana.
Daba elektromagnētiskā radiācija Mērķi ļauj runāt par vairākiem radaru veidiem:
- pasīvais radars pēta savu starojumu (termisko, elektromagnētisko u.c.), kas ģenerē mērķus (raķetes, lidaparātus, kosmosa objektus).
- Aktīvs ar aktīvu reakciju tiek veikta, ja objekts ir aprīkots ar savu raidītāju un mijiedarbība ar to notiek saskaņā ar "pieprasījuma-atbildes" algoritmu.
- Aktīvs ar pasīvu reakciju ietver sekundārā (atspoguļotā) radiosignāla izpēti. šajā gadījumā sastāv no raidītāja un uztvērēja.
- daļēji aktīvs radars- tas ir īpašs aktīvais gadījums, ja atstarotā starojuma uztvērējs atrodas ārpus radara (piemēram, tas ir tuvināšanas raķetes konstrukcijas elements).
Katram veidam ir savas priekšrocības un trūkumi.
Metodes un aprīkojums
Visi radara līdzekļi atbilstoši izmantotajai metodei ir sadalīti nepārtraukta un impulsa starojuma radaros.
Pirmie satur raidītāju un starojuma uztvērēju, kas darbojas vienlaicīgi un nepārtraukti. Saskaņā ar šo principu tika izveidotas pirmās radara ierīces. Šādas sistēmas piemērs ir radio altimetrs (lidmašīnas ierīce, kas nosaka gaisa kuģa attālumu no zemes virsmas) vai visiem autobraucējiem zināms radars transportlīdzekļa ātruma noteikšanai.
Impulsu metodē elektromagnētiskā enerģija tiek izstarota īsos, dažu mikrosekunžu impulsos. Pēc tam stacija strādā tikai uztveršanai. Pēc atstaroto radioviļņu uztveršanas un reģistrēšanas radars raida jaunu impulsu un cikli atkārtojas.
Radara darbības režīmi
Ir divi galvenie radara staciju un ierīču darbības režīmi. Pirmais ir kosmosa skenēšana. To veic saskaņā ar stingri noteiktu sistēmu. Ar secīgu pārskatu radara stara kustība var būt apļveida, spirālveida, koniska, sektorāla rakstura. Piemēram, antenas bloks var lēnām griezties pa apli (azimutā), vienlaikus skenējot augstumā (noliecoties uz augšu un uz leju). Izmantojot paralēlo skenēšanu, pārskatīšanu veic radara staru kūlis. Katram savs uztvērējs, vienlaikus tiek apstrādātas vairākas informācijas plūsmas.
Izsekošanas režīms nozīmē, ka antena ir pastāvīgi vērsta pret izvēlēto objektu. Lai to pagrieztu, atbilstoši kustīga mērķa trajektorijai tiek izmantotas īpašas automatizētas izsekošanas sistēmas.
Algoritms diapazona un virziena noteikšanai
Elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums atmosfērā ir 300 tūkstoši km/s. Tāpēc, zinot laiku, ko apraides signāls pavada, lai pārvarētu attālumu no stacijas līdz mērķim un atpakaļ, ir viegli aprēķināt objekta attālumu. Lai to izdarītu, ir nepieciešams precīzi reģistrēt impulsa nosūtīšanas laiku un atstarotā signāla saņemšanas brīdi.
Lai iegūtu informāciju par mērķa atrašanās vietu, tiek izmantots ļoti virziena radars. Objekta azimuta un pacēluma (paaugstinājuma vai pacēluma) noteikšanu veic antena ar šauru staru. Mūsdienu radaros šim nolūkam tiek izmantoti fāzētie antenu bloki (PAR), kas spēj iestatīt šaurāku staru kūli un ko raksturo liels griešanās ātrums. Parasti telpas skenēšanas procesu veic vismaz divi stari.
Galvenie sistēmas parametri
No taktiskā un specifikācijas aprīkojums lielā mērā ir atkarīgs no uzdevumu efektivitātes un kvalitātes.
Radara taktiskie rādītāji ietver:
- Redzes lauks, ko ierobežo minimālais un maksimālais mērķa noteikšanas diapazons, pieļaujamais azimuts un pacēluma leņķi.
- Izšķirtspēja diapazonā, azimutā, pacēlumā un ātrumā (spēja noteikt tuvumā esošo mērķu parametrus).
- Mērījumu precizitāte, ko mēra pēc rupju, sistemātisku vai nejaušu kļūdu klātbūtnes.
- Trokšņa imunitāte un uzticamība.
- Ienākošās informācijas plūsmas datu ieguves un apstrādes automatizācijas pakāpe.
Dotās taktiskās īpašības tiek noteiktas, projektējot ierīces, izmantojot noteiktus tehniskos parametrus, tostarp:
Kaujas postenī
Radars ir universāls instruments, kas ir kļuvis plaši izplatīts militārajā, zinātnē un valsts ekonomikā. Lietošanas jomas nepārtraukti paplašinās, pateicoties tehnisko līdzekļu un mērīšanas tehnoloģiju attīstībai un pilnveidošanai.
Radara izmantošana militārajā rūpniecībā ļauj atrisināt svarīgus kosmosa uzmērīšanas un kontroles uzdevumus, noteikt gaisa, zemes un ūdens mobilos mērķus. Bez radara nav iespējams iedomāties aprīkojumu, kas kalpotu informācijas atbalsts navigācijas sistēmas un šaušanas kontroles sistēmas.
Militārais radars ir stratēģiskās raķešu uzbrukuma brīdināšanas sistēmas un integrētās pretraķešu aizsardzības pamata sastāvdaļa.
radioastronomija
Radioviļņi, kas tiek raidīti no zemes virsmas, tiek atstaroti arī no objektiem tuvākā un tālākā kosmosā, kā arī no Zemei tuviem mērķiem. Daudzus kosmosa objektus nevarēja pilnībā izpētīt tikai ar optisko instrumentu palīdzību, un tikai radara metožu izmantošana astronomijā ļāva iegūt bagātīgu informāciju par to būtību un uzbūvi. Pasīvo radaru Mēness izpētei pirmo reizi izmantoja amerikāņu un ungāru astronomi 1946. gadā. Aptuveni tajā pašā laikā nejauši tika uztverti arī radio signāli no kosmosa.
Mūsdienu radioteleskopos uztvērējai antenai ir liela ieliekta sfēriska bļoda forma (kā optiskā reflektora spogulis). Jo lielāks tā diametrs, jo vairāk vājš signāls antena var uztvert. Radioteleskopi bieži darbojas sarežģīti, apvienojot ne tikai ierīces, kas atrodas tuvu viena otrai, bet arī atrodas dažādos kontinentos. Viens no svarīgākajiem mūsdienu radioastronomijas uzdevumiem ir pulsāru un galaktiku ar aktīviem kodoliem izpēte, starpzvaigžņu vides izpēte.
Civilais pieteikums
Lauksaimniecībā un mežsaimniecībā radiolokācijas ierīces ir neaizstājamas, lai iegūtu informāciju par augu masu izplatību un blīvumu, pētītu augšņu struktūru, parametrus un veidus, kā arī laicīgi atklātu ugunsgrēkus. Ģeogrāfijā un ģeoloģijā radaru izmanto topogrāfisko un ģeomorfoloģisko darbu veikšanai, iežu struktūras un sastāva noteikšanai, derīgo izrakteņu atradņu meklēšanai. Hidroloģijā un okeanogrāfijā radara metodes izmanto, lai uzraudzītu valsts galveno ūdensceļu stāvokli, sniega un ledus segumu un kartētu krasta līniju.
Radars ir neaizstājams meteorologu palīgs. Radars var viegli noskaidrot atmosfēras stāvokli desmitiem kilometru attālumā, un, analizējot iegūtos datus, tiek veidota prognoze par laika apstākļu izmaiņām konkrētajā apgabalā.
Attīstības perspektīvas
Mūsdienīgai radiolokācijas stacijai galvenais vērtēšanas kritērijs ir efektivitātes un kvalitātes attiecība. Efektivitāte attiecas uz vispārinātiem iekārtu darbības raksturlielumiem. Perfekta radara izveide ir sarežģīts inženiertehniski zinātniski tehnisks uzdevums, kura realizācija iespējama tikai izmantojot jaunākos sasniegumus elektromehānikā un elektronikā, datorzinātnēs un. datorzinātne, enerģija.
Pēc ekspertu domām, tuvākajā nākotnē galvenais funkcionālie mezgli Dažādas sarežģītības un mērķa stacijas būs cietvielu aktīvie fāzētu antenu bloki (fāzu antenu bloki), kas pārvērš analogos signālus ciparu formātos. Datoru kompleksa izstrāde ļaus pilnībā automatizēt radara vadību un pamatfunkcijas, nodrošinot gala lietotājam visaptverošu saņemtās informācijas analīzi.
Radars izstaro elektromagnētisko enerģiju un uztver atbalsis, kas nāk no atstarotiem objektiem, kā arī nosaka to īpašības. Kursa projekta mērķis ir aplūkot visaptverošo radaru un aprēķināt šī radara taktiskos rādītājus: maksimālo diapazonu, ņemot vērā absorbciju; reālā izšķirtspēja diapazonā un azimutā; reālā diapazona un azimuta mērījumu precizitāte. Teorētiskajā daļā ir parādīta gaisa satiksmes vadības pulsējošā aktīvā gaisa radara funkcionālā diagramma.
Kopīgojiet darbu sociālajos tīklos
Ja šis darbs jums neder, lapas apakšā ir līdzīgu darbu saraksts. Varat arī izmantot meklēšanas pogu
Radara sistēmas (RLS) ir paredzētas, lai atklātu un noteiktu atstaroto objektu pašreizējās koordinātas (diapazons, ātrums, augstums un azimuts).
Radars izstaro elektromagnētisko enerģiju un nosaka atbalsis, kas nāk no atstarotiem objektiem, kā arī nosaka to īpašības.
Kursa projekta mērķis ir aplūkot visaptverošo radaru un aprēķināt šī radara taktiskos rādītājus: maksimālo diapazonu, ņemot vērā absorbciju; reālā izšķirtspēja diapazonā un azimutā; reālā diapazona un azimuta mērījumu precizitāte.
Teorētiskajā daļā ir parādīta gaisa satiksmes vadības pulsējošā aktīvā gaisa radara funkcionālā diagramma. Doti arī sistēmas parametri un formulas tās aprēķināšanai.
Aprēķinu daļā tika noteikti šādi parametri: maksimālais diapazons, ņemot vērā absorbciju, reālā izšķirtspēja diapazonā un azimuta, mērījumu diapazona un azimuta precizitāte.
1. Teorētiskā daļa
1.1. Radara funkcionālā shēmavispusīgs skats
Radars radiotehnikas nozare, kas nodrošina dažādu objektu radiolokācijas novērošanu, tas ir, to noteikšanu, koordinātu un kustības parametru mērīšanu, kā arī dažu strukturālo vai fizikālo īpašību identificēšanu, izmantojot objektu atstarotos vai atkārtoti izstarotos radioviļņus vai to pašu radio emisiju. Radara novērošanas procesā iegūto informāciju sauc par radaru. Radiotehniskās radara novērošanas ierīces sauc par radaru stacijām (RLS) vai radariem. Pašus radara novērošanas objektus sauc par radara mērķiem vai vienkārši par mērķiem. Izmantojot atstarotos radioviļņus, radara mērķi ir neviendabīgi elektriskie parametri vide (caurlaidība, caurlaidība, vadītspēja), kurā izplatās primārais vilnis. Tas ietver lidmašīnas (lidmašīnas, helikopteri, meteoroloģiskās zondes utt.), hidrometeorus (lietus, sniegs, krusa, mākoņi utt.), upju un jūras kuģus, zemes objektus (ēkas, automašīnas, lidmašīnas lidostās utt.), visa veida militārās iekārtas utt. Īpašs radara mērķu veids ir astronomiski objekti.
Radara informācijas avots ir radara signāls. Atkarībā no tā iegūšanas metodēm izšķir šādus radara novērošanas veidus.
- Radars ar pasīvu reakciju,pamatojoties uz faktu, ka radara zondēšanas signāla izstarotās svārstības tiek atstarotas no mērķa un nonāk radara uztvērējā atstarotā signāla veidā. Šo novērošanas veidu dažreiz sauc arī par pasīvās reakcijas aktīvo radaru.
Radars ar aktīvu reakciju,sauc par aktīvo radaru ar aktīvu reakciju, raksturo tas, ka atbildes signāls netiek atspoguļots, bet tiek atkārtoti izstarots, izmantojot īpašu transpondera atkārtotāju. Tas ievērojami palielina radara novērošanas diapazonu un kontrastu.
Pasīvā radara pamatā ir pašu mērķu radio emisijas uztveršana, galvenokārt milimetru un centimetru diapazoni. Ja zondēšanas signālu divos iepriekšējos gadījumos var izmantot kā atskaites punktu, kas nodrošina fundamentālu diapazona un ātruma mērīšanas iespēju, tad šajā gadījumā tādas iespējas nav.
Radara sistēmu var uzskatīt par radara kanālu, piemēram, radiosakaru kanālus vai telemetriju. Galvenās radara sastāvdaļas ir raidītājs, uztvērējs, antenas ierīce, gala ierīce.
Galvenie radara novērošanas posmi irnoteikšana, mērīšana, izšķirtspēja un atpazīšana.
Atklājums Tiek saukts process, kurā tiek pieņemts lēmums par mērķu esamību ar pieņemamu kļūdaina lēmuma iespējamību.
Mērīšana ļauj novērtēt mērķu koordinātas un to kustības parametrus ar pieļaujamām kļūdām.
Atļauja sastāv no viena mērķa noteikšanas un koordinātu mērīšanas uzdevumu veikšanas citu mērķu klātbūtnē, kas atrodas tuvu attālumam, ātrumam utt.
Atzinība ļauj noteikt dažas mērķa iezīmes: vai tas ir punkts vai grupa, kustība vai grupa utt.
Radara informācija, kas nāk no radara, tiek pārraidīta pa radio kanālu vai pa kabeli uz vadības punktu. Atsevišķu mērķu radara izsekošanas process ir automatizēts un tiek veikts ar datora palīdzību.
Gaisa kuģu navigāciju maršrutā nodrošina tie paši radari, kas tiek izmantoti ATC. Tos izmanto gan, lai kontrolētu dotā maršruta uzturēšanu, gan lai noteiktu atrašanās vietu lidojuma laikā.
Nosēšanās un tās automatizācijas veikšanai līdzās radiobāku sistēmām plaši tiek izmantoti nosēšanās radari, kas nodrošina lidmašīnas novirzes no kursa izsekošanu un slīdēšanas ceļa plānošanu.
Civilajā aviācijā tiek izmantotas arī vairākas gaisa radara ierīces. Pirmkārt, tas ietver gaisa radaru bīstamu meteoroloģisko veidojumu un šķēršļu noteikšanai. Parasti tas kalpo arī zemes apsekošanai, lai nodrošinātu autonomas navigācijas iespēju pa raksturīgajiem zemes radara orientieriem.
Radara sistēmas (RLS) ir paredzētas, lai atklātu un noteiktu atstaroto objektu pašreizējās koordinātas (diapazons, ātrums, augstums un azimuts). Radars izstaro elektromagnētisko enerģiju un nosaka atbalsis, kas nāk no atstarotiem objektiem, kā arī nosaka to īpašības.
Apsveriet impulsa aktīvā radara darbību gaisa mērķu noteikšanai gaisa satiksmes vadībai (ATC), kura struktūra parādīta 1. attēlā. Skata vadības ierīce (antenas vadība) kalpo telpas (parasti apļveida) apskatei ar antenas staru, kas ir šaurs horizontālā plaknē un plats vertikāli.
Aplūkojamajā radarā tiek izmantots impulsa starojuma režīms, tāpēc nākamā zondēšanas radioimpulsa beigās vienīgā antena pārslēdzas no raidītāja uz uztvērēju un tiek izmantota uztveršanai, līdz tiek ģenerēts nākamais zondēšanas radio impulss, pēc kura antena tiek atkārtoti savienota ar raidītāju un tā tālāk.
Šo darbību veic pārraides-saņemšanas slēdzis (TPP). Sprūda impulsus, kas nosaka zondēšanas signālu atkārtošanās periodu un sinhronizē visu radara apakšsistēmu darbību, ģenerē sinhronizators. Signāls no uztvērēja pēc analogā-digitālā pārveidotāja (ADC) nonāk informācijas apstrādes iekārtas signālu procesorā, kur tiek veikta primārā informācijas apstrāde, kas sastāv no signāla noteikšanas un mērķa koordinātu maiņas. Mērķa atzīmes un trajektorijas pēdas veidojas primārās informācijas apstrādes laikā datu apstrādātājā.
Ģenerētie signāli kopā ar informāciju par antenas leņķisko stāvokli tiek pārsūtīti tālākai apstrādei uz komandpunktu, kā arī kontrolei uz vispusīgas redzamības indikatoru (PPI). Plkst akumulatora darbības laiks IKO radars kalpo kā galvenais elements gaisa situācijas novērošanai. Šāds radars parasti apstrādā informāciju digitālā formā. Šim nolūkam ierīce signāla pārveidošanai par digitālais kods(ADC).
1. attēls. Universālā radara funkcionālā shēma
1.2. Sistēmas definīcijas un pamatparametri. Aprēķinu formulas
Galvenās radara taktiskās īpašības
Maksimālais diapazons
Maksimālo diapazonu nosaka taktiskās prasības, un tas ir atkarīgs no daudziem radara tehniskajiem parametriem, radioviļņu izplatīšanās apstākļiem un mērķu īpašībām, kas ir pakļautas nejaušām izmaiņām reālos staciju lietošanas apstākļos. Tāpēc maksimālais diapazons ir varbūtības raksturlielums.
Brīvās telpas diapazona vienādojums (t.i., izņemot zemes efektus un atmosfēras absorbciju) punktveida mērķim nosaka saistību starp visiem galvenajiem radara parametriem.
kur E izl - vienā impulsā izstarotā enerģija;
S a - efektīva antenas zona;
S efo - efektīva atstarojoša mērķa zona;
- viļņa garums;
uz r - atšķiramības koeficients (enerģijas signāla un trokšņa attiecība uztvērēja ieejā, kas nodrošina signālu uztveršanu ar noteiktu pareizas noteikšanas varbūtību W autors un viltus trauksmes iespējamība W lt );
E w - uztveršanas laikā radušos trokšņu enerģija.
Kur R un - un impulsa jauda;
un , - impulsa ilgums.
kur d ag - antenas spoguļa horizontālais izmērs;
dav - antenas spoguļa vertikālais izmērs.
k p \u003d k r.t. ,
kur k r.t. - teorētiskais atšķiramības koeficients.
k r.t. =,
kur q0 - noteikšanas parametrs;
N - no mērķa saņemto impulsu skaits.
kur W lt - viltus trauksmes iespējamība;
W autors - pareizas noteikšanas varbūtība.
kur t reģions,
F un - impulsu frekvence;
Qa0.5 - antenas staru kūļa platums 0,5 līmenī jaudas izteiksmē
kur ir antenas leņķiskais ātrums.
kur T obz - pārskata periods.
kur k \u003d 1,38 10 -23 J/deg — Bolcmaņa konstante;
k w - uztvērēja trokšņa skaitlis;
T - uztvērēja temperatūra Kelvina grādos ( T = 300 K).
Radara maksimālais darbības rādiuss, ņemot vērā radioviļņu enerģijas absorbciju.
kur osl - vājinājuma koeficients;
D - vājinošā slāņa platums.
Minimālais radara darbības rādiuss
Ja antenas sistēma neievieš ierobežojumus, tad radara minimālo diapazonu nosaka impulsa ilgums un antenas slēdža atkopšanas laiks.
kur c ir izplatīšanās ātrums elektromagnētiskais vilnis vakuumā, c = 3∙10 8 ;
un , - impulsa ilgums;
τ collas - antenas slēdža atjaunošanas laiks.
Radara diapazona izšķirtspēja
Reālo diapazona izšķirtspēju, izmantojot visaptverošās redzamības indikatoru kā izvades ierīci, nosaka formula
(D) \u003d (D) sviedri + (D) ind,
d de (d) sviedri - potenciālā diapazona izšķirtspēja;
(D ) ind - indikatora diapazona izšķirtspēja.
Signālam nesakarīga taisnstūrveida impulsu uzliesmojuma veidā:
kur c ir elektromagnētiskā viļņa izplatīšanās ātrums vakuumā; c = 3∙10 8 ;
un , - impulsa ilgums;
(D ) ind - indikatora diapazona izšķirtspēju aprēķina pēc formulas
g de d sk - diapazona skalas robežvērtība;
k e = 0,4 — ekrāna lietošanas koeficients,
Q f - caurules fokusēšanas kvalitāte.
Radara izšķirtspēja azimutā
Reālo izšķirtspēju azimutā nosaka pēc formulas:
( az) \u003d ( az) sviedri + ( az) ind,
kur ( az) sviedri - potenciālā izšķirtspēja azimutā, tuvinot Gausa starojuma modeli;
( az) ind - indikatora izšķirtspēja azimutā
( az) sviedri \u003d 1,3 Q a 0,5,
( az ) ind = d n M f ,
kur dn - katodstaru lampas punkta diametrs;
M f mēroga skala.
kur r - zīmes noņemšana no ekrāna centra.
Koordinātu noteikšanas precizitāte pēc diapazona Un
Diapazona noteikšanas precizitāte ir atkarīga no atstarotā signāla aizkaves mērīšanas precizitātes, kļūdas, kas radušās neoptimālas signāla apstrādes rezultātā, no neuzskaitītu signāla aizkaves klātbūtnes pārraides, uztveršanas un indikācijas ceļos, no nejaušām diapazona noteikšanas kļūdām indikatora ierīcēs.
Precizitāti raksturo mērījumu kļūda. Iegūto diapazona mērījuma vidējo kvadrātisko kļūdu nosaka pēc formulas:
kur (D) sviedri - iespējamā diapazona kļūda.
(D ) sadalījums kļūda netaisnas izplatīšanās dēļ;
(D) lietotne — aparatūras kļūda.
kur q0 - dubultā signāla un trokšņa attiecība.
Azimuta koordinātu precizitāte
Sistemātiskas kļūdas azimuta mērījumos var rasties radara antenas sistēmas neprecīzas orientācijas un neatbilstības starp antenas novietojumu un azimuta elektrisko skalu dēļ.
Nejaušas kļūdas mērķa azimuta mērīšanā izraisa antenas rotācijas sistēmas nestabilitāte, azimuta atzīmju ģenerēšanas shēmu nestabilitāte, kā arī nolasīšanas kļūdas.
Rezultātā iegūto azimuta mērījuma vidējo kvadrātisko kļūdu nosaka:
Sākotnējie dati (5. iespēja)
- Viļņa garums , [cm] .......................................................................................... .... 6
- Impulsu jauda R un , [kW] .......................................................... 600
- Impulsa ilgums un , [µs] .......................................................... 2,2
- Impulsu frekvence F un , [Hz] ................................................... 700
- Antenas spoguļa horizontālais izmērs d ag [m] ................................ 7
- Antenas spoguļa vertikālais izmērs dav , [m] ................................... 2.5
- Pārskata perioda T apskats , [Ar] ......................................................................... 25
- Uztvērēja trokšņa rādītājs k w ................................................. ....... 5
- Pareizas noteikšanas varbūtība W autors ............................. .......... 0,8
- Viltus trauksmes iespējamība W lt.. ................................................ ....... 10 -5
- Apkārtējā skata indikatora ekrāna diametrs d e , [mm] ..................... 400
- Efektīva atstarojoša mērķa zona S efo, [m 2 ] …...................... 30
- Fokusa kvalitāte Q f ............................................................... ...... 400
- Diapazona mēroga ierobežojums D shk1 , [km] ...................... 50 D shk2 , [km] ........ 400
- Attāluma mērīšanas atzīmes D , [km] .......................................... 15
- Azimuta mērīšanas atzīmes , [grādis] ...................................................... 4
2. Universālā radara taktisko rādītāju aprēķins
2.1. Maksimālā diapazona ar absorbciju aprēķins
Pirmkārt, radara maksimālo diapazonu aprēķina, neņemot vērā radioviļņu enerģijas vājināšanos izplatīšanās laikā. Aprēķins tiek veikts pēc formulas:
(1)
Aprēķināsim un iestatīsim šajā izteiksmē iekļautās vērtības:
E izl \u003d P un un \u003d 600 10 3 2,2 10 -6 \u003d 1,32 [J]
S a \u003d d ag d av \u003d 7 2,5 \u003d 8,75 [m 2]
k p \u003d k r.t.
k r.t. =
101,2
0,51 °
14,4 grādi/s
Aizstājot iegūtās vērtības, mēs iegūsim:
t apgabals = 0,036 [s], N = 25 impulsi un k r.t. = 2,02.
Let = 10, tad k P = 20.
E w - uztveršanas laikā radošā trokšņa enerģija:
E w \u003d kk w T \u003d 1,38 10 -23 5 300 \u003d 2,07 10 -20 [J]
Visas iegūtās vērtības aizstājot ar (1), mēs atrodam 634,38 [km]
Tagad noteiksim radara maksimālo diapazonu, ņemot vērā radioviļņu enerģijas absorbciju:
(2)
Vērtība osl atrast no diagrammām. Priekš \u003d 6 cm osl pieņemts vienāds ar 0,01 dB/km. Pieņemsim, ka vājināšanās notiek visā diapazonā. Saskaņā ar šo nosacījumu formula (2) izpaužas kā transcendentāls vienādojums
(3)
(3) vienādojums tiks atrisināts ar grafanalītisko metodi. Priekš osl = 0,01 dB/km un D maks = 634,38 km mēs aprēķinām D maks. osl = 305,9 km.
Secinājums: No aprēķiniem redzams, ka radara maksimālais diapazons, ņemot vērā radioviļņu enerģijas vājināšanos izplatīšanās laikā, ir vienāds ar D max.os l = 305,9 [km].
2.2. Reālā diapazona un azimuta izšķirtspējas aprēķins
Reālo diapazona izšķirtspēju, izmantojot visaptverošās redzamības indikatoru kā izvades ierīci, nosaka pēc formulas:
(D) = (D) sviedri + (D) ind
Signālam nesakarīga taisnstūra impulsu uzliesmojuma veidā
0,33 [km]
ja D sh1 =50 [km], (D) ind1 =0,31 [km]
D shk2 = 400 [km], (D) ind2 = 2,50 [km]
Reālā diapazona izšķirtspēja:
D sc1 = 50 km (D) 1 = (D) sviedri + (D) ind1 = 0,33+0,31 = 0,64 [km]
par D w2 =400 km
Reālo izšķirtspēju azimutā aprēķina pēc formulas:
( az) \u003d ( az) sviedri + ( az) ind
( az) sviedri \u003d 1,3 Q a 0,5 \u003d 0,663 [deg]
( az) ind = d n M f
Ņemot r = k e d e / 2 (atzīme uz ekrāna malas), mēs iegūstam
0,717 grādi
( az) = 0,663 + 0,717 = 1,38 [deg]
Secinājums: Reālā diapazona izšķirtspēja ir vienāda ar:
D wk1 = 0,64 [km], D wk2 = 2,83 [km].
Reālā izšķirtspēja azimutā:
( az)=1,38 [deg].
2.3. Diapazona un azimuta mērījumu faktiskās precizitātes aprēķins
Precizitāti raksturo mērījumu kļūda. Iegūto diapazona mērījuma vidējo kvadrātisko kļūdu aprēķina pēc formulas:
40,86
(D ) sviedri = [km]
Kļūda netaisnas izplatīšanās dēļ (D ) sadalījums mēs atstājam novārtā. Aparatūras kļūdas (D ) lietotne tiek samazinātas līdz nolasīšanas kļūdām indikatora skalā (D ) ind . Mēs pieņemam skaitīšanas metodi, izmantojot elektroniskās etiķetes (skalas gredzenus) visapkārt skata indikatora ekrānā.
(D ) ind = 0,1 D =1,5 [km] , kur D - skalas cenu sadalījums.
(D ) = = 5 [km]
Rezultātā iegūtā azimuta mērījuma vidējā kvadrātiskā kļūda tiek definēta līdzīgi:
0,065
( az) ind \u003d 0,1 \u003d 0,4
Secinājums: Aprēķinot iegūto diapazona mērījuma vidējo kvadrātisko kļūdu, mēs iegūstam (D) ( az) \u003d 0,4 [deg].
Secinājums
Šajā kursa darbā tiek veikts impulsa aktīvā radara parametru aprēķins (maksimālais diapazons, ņemot vērā absorbciju, reālā izšķirtspēja diapazonā un azimuts, mērījumu diapazona un azimuta precizitāte) gaisa mērķu noteikšanas gaisa satiksmes vadībai.
Aprēķinu laikā tika iegūti šādi dati:
1. Radara maksimālais diapazons, ņemot vērā radioviļņu enerģijas vājināšanos izplatīšanās laikā, ir D max.sl = 305,9 [km];
2. Reālā diapazona izšķirtspēja ir:
D shk1 = 0,64 [km];
D shk2 = 2,83 [km].
Reālā izšķirtspēja azimutā: ( az)=1,38 [deg].
3. Tiek iegūta diapazona mērījuma vidējā kvadrātiskā kļūda(D) =1,5 [km]. Azimuta mērījuma RMS kļūda ( az) \u003d 0,4 [deg].
Impulsa radaru priekšrocības ietver attāluma mērīšanas vienkāršību līdz mērķiem un to diapazona izšķirtspēju, īpaši, ja redzes laukā ir daudz mērķu, kā arī gandrīz pilnīgu laika atsaisti starp uztvertajām un izstarotajām svārstībām. Pēdējais apstāklis ļauj izmantot vienu un to pašu antenu gan pārraidei, gan uztveršanai.
Impulsu radaru trūkums ir nepieciešamība izmantot lielu emitēto svārstību maksimālo jaudu, kā arī neiespējamība izmērīt nelielus diapazonus - lielu mirušo zonu.
Radari tiek izmantoti visdažādāko uzdevumu risināšanai: no kosmosa kuģu mīkstas nosēšanās nodrošināšanas uz planētu virsmas līdz cilvēka ātruma mērīšanai, no ieroču vadīšanas pretraķešu un pretgaisa aizsardzības sistēmās līdz personīgajai aizsardzībai.
Bibliogrāfija
- Vasins V.V. Radiotehnikas mērīšanas sistēmu darbības diapazons. Metodiskā izstrāde. - M.: MIEM 1977.
- Vasins V.V. Mērījumu izšķirtspēja un precizitāte radiotehnikas mērīšanas sistēmās. Metodiskā izstrāde. - M.: MIEM 1977.
- Vasins V.V. Objektu koordinātu un radiālā ātruma mērīšanas metodes radiotehnikas mērīšanas sistēmās. Lekciju piezīmes. - M.: MIEM 1975.
4. Bakuļevs P.A. Radara sistēmas. Mācību grāmata augstskolām. M.: “Radio
Tehnika» 2004
5. Radiotehnikas sistēmas: Mācību grāmata augstskolām / Ju.M.Kazarinovs [un citi]; Ed. Ju. M. Kazarinova. M.: Akadēmija, 2008. 590 lpp.:
Citi saistīti darbi, kas varētu jūs interesēt.vshm> |
|||
| 1029. | Programmatūras izstrāde datormācību sistēmu (CTS) laboratorijas kompleksam "Ekspertu sistēmas" | 4,25 MB | |
| AI jomai ir vairāk nekā četrdesmit gadu attīstības vēsture. No paša sākuma tā izskatīja vairākas ļoti sarežģītas problēmas, kuras kopā ar citām joprojām ir izpētes priekšmets: teorēmu automātiskie pierādījumi ... | |||
| 3242. | Mērīšanas sistēmas primārā pārveidotāja dinamisko raksturlielumu digitālās korekcijas sistēmas izstrāde | 306,75 KB | |
| Laika domēna signālu apstrāde tiek plaši izmantota mūsdienu elektroniskajā oscilogrāfijā un digitālajos osciloskopos. Un digitālie spektra analizatori tiek izmantoti, lai attēlotu signālus privātajā domēnā. Paplašināšanas paketes tiek izmantotas, lai pētītu signālu apstrādes matemātiskos aspektus | |||
| 13757. | Tīkla sistēmas izveide elektronisko kursu atbalsta Operētājsistēmu testēšanai (kā piemēru izmantojot Joomla rīka apvalku) | 1,83 MB | |
| Testu rakstīšanas programma ļaus jums strādāt ar jautājumiem elektroniskā formātā izmantot visu veidu digitālā informācija lai parādītu jautājuma saturu. mērķis kursa darbs ir moderna zināšanu pārbaudes tīmekļa pakalpojuma modeļa izveide, izmantojot tīmekļa izstrādes rīkus un programmatūras ieviešanu efektīvs darbs pārbaudes sistēma aizsardzība pret informācijas kopēšanu un krāpšanos zināšanu kontroles laikā utt. Pēdējie divi nozīmē vienādu apstākļu radīšanu zināšanu kontroles nodošanai visiem apstākļiem, krāpšanās neiespējamību un ... | |||
| 523. | Organisma funkcionālās sistēmas. Nervu sistēmas darbs | 4,53 KB | |
| Organisma funkcionālās sistēmas. Nervu sistēmas darbs Papildus analizatoriem, tas ir, sensorajām sistēmām, organismā darbojas arī citas sistēmas. Šīs sistēmas var skaidri definēt morfoloģiski, tas ir, tām ir skaidra struktūra. Šādas sistēmas ietver, piemēram, elpošanas vai gremošanas asinsrites sistēmu. | |||
| 6243. | 44,47 KB | ||
| CSRP klases sistēmu klientu sinhronizēto resursu plānošana. CRM sistēmas Customer Reltionships Mngement klientu attiecību pārvaldība. EAM klases sistēmas. Neskatoties uz to, ka progresīvie uzņēmumi, lai stiprinātu tirgu, ievieš jaudīgas sistēmas klases ERP ar to jau ir par maz, lai palielinātu uzņēmuma ienākumus. | |||
| 3754. | Skaitļu sistēmas | 21,73 KB | |
| Skaitlis - matemātikas pamatjēdziens, kas parasti nozīmē vai nu daudzumu, izmēru, svaru un tamlīdzīgus, vai sērijas numuru, atrašanās vietu secībā, kodu, šifru un tamlīdzīgi. | |||
| 4228. | sociālās sistēmas | 11,38 KB | |
| Parsons vyznaє kā noliktava lielākai globālai diї sistēmai. Ķermeņa Іnshimi glabājamās sistēmas ir kultūras sistēma un īpašo pazīmju sistēma un uzvedības organisma sistēma. Chotirma un silīcija apakšsistēmu atdalīšanu var veikt atbilstoši to raksturīgajām funkcijām. Lai sistēma di ї varētu іsnuvati vоn mає buti zdatna pielāgot а meti ії і ії ї і sberezhennya vozirtsya є sasniegšanu, lai būtu apmierināti ar chotirem funkcionālo vimog. | |||
| 9218. | MĀCĪBU SISTĒMAS LA | 592,07 KB | |
| Integrēta metode kursa noteikšanai. Gaisa kuģu kursa noteikšanai tika izveidota lielākā kursa instrumentu un sistēmu grupa, kas balstīta uz dažādiem fizikāliem darbības principiem. Tāpēc, mērot kursu, rodas kļūdas Zemes rotācijas un lidmašīnas kustības dēļ attiecībā pret Zemi. Lai samazinātu kļūdas kursa rādījumos, tiek koriģēta žiroskopa puskompasa šķietamā novirze un tiek koriģēts žiroskopa rotora ass horizontālais stāvoklis. | |||
| 5055. | Politiskās sistēmas | 38,09 KB | |
| Politisko sistēmu modernizācijas funkcijas. Aplūkojot politiku kā cilvēka un valsts mijiedarbības sfēru, var izdalīt divus šo saišu veidošanas variantus, kas politiskās dzīves vēsturē pastāvīgi, bet nebūt ne vienmērīgi izplatās. | |||
| 8063. | Daudzbāzu sistēmas | 7,39 KB | |
| Vairāku bāzu sistēmas ļauj galalietotājiem visās vietnēs piekļūt datiem un koplietot tos, neizmantojot esošo datu bāzu fizisku integrāciju. Tie nodrošina lietotājiem iespēju pārvaldīt savu mezglu datu bāzes bez centralizētas kontroles, kas ir izplatīta parastajiem izplatīto DBVS veidiem. Vietējais datu bāzes administrators var atļaut piekļuvi noteiktai savas datu bāzes daļai, izveidojot eksporta shēmu. | |||
RADARA STRUKTŪRAS DIAGRAMMA, DARBĪBAS PRINCIPS UN DARBĪBAS RAKSTUROJUMS
Trešās paaudzes primārā radara strukturālās diagrammas izveidošanai ir vairākas iespējas. Zemāk ir viens no iespējas, kurā izmantoti mūsdienu zinātnes un tehnikas sasniegumi. Kā analogās sistēmas tika izvēlēti sadzīves radari "Skala-M", "Skala-MPR" un "Skala-MPA". Ārvalstu radaru ATSR-22, ATCR-44 uzbūves iezīmes ir aplūkotas šajā nodaļā salīdzinājumā ar vietējiem radariem. Atšķirības maršruta un lidlauka radaru konstrukcijā tiek skaidrotas pēc nepieciešamības /
Uz att. 1.1 parāda primārā impulsa visaptverošā radara blokshēmu. Šīs shēmas galvenās iezīmes ir:
· divu raiduztvērēja kanālu izmantošana ar frekvenču atstarpēm;
· divu staru antenas raksta izmantošana vertikālajā plaknē, lai uztvertu no mērķiem atstarotos signālus;
· kustīgu mērķu atlases patiesi-koherentās metodes pielietošana.
Pirmā radara iezīme ir saistīta ar vienas no metodēm tā enerģijas potenciāla palielināšanai, frekvenču atdalīšanas metodi, kas ir šāda. Divi raidītāji A un B darbojas vienlaicīgi
1.1.att. Primārā radara strukturālā diagramma
uz kopējo antenu impulsu modulācijas režīmā ar dažādām nesējfrekvencēm Fa Un Fv radio impulsu zondēšana. Starp šiem radio impulsiem ir neliela laika nobīde, kas parasti ir 4 -6 μs. Frekvenču atstatums nepārsniedz 40–60 MHz. Signāli, kas atspoguļoti no mērķa ar dažādām frekvencēm, tiek atdalīti, izmantojot mikroviļņu filtrus, un pastiprināti ar diviem uztveršanas kanāliem A Un IN noregulēts uz atbilstošām frekvencēm. Pēc noteikšanas kanālu A un B video signāli tiek apvienoti un tālāk apstrādāti kopā. Vienkāršākajā gadījumā video signāli tiek apvienoti laikā, izmantojot aizkaves līnijas, un summēti amplitūdā.
Sinhronizācija radarā tiek veikta tā, ka viens no kanāliem (A) ir galvenais, bet otrs ir slavenais.
Šāda veida radaru stacijas ar patvaļīgu skaitu frekvenču kanālu sauc par frekvenču daudzkanālu radariem ar kopēju antenu visiem kanāliem. Frekvences daudzkanālu radara priekšrocības salīdzinājumā ar vienkanāla radaru ir šādas:
· radara kopējā starojuma jauda palielinās individuālā raidītāja jaudas ierobežojumu klātbūtnē;
palielināt mērķu noteikšanas diapazonu un mērīšanas koordinātu precizitāti;
· palielināt radara uzticamību un tā trokšņu noturību attiecībā pret mākslīgas un dabiskas izcelsmes traucējumiem.
Atklāšanas diapazona palielināšanās un mērķu koordinātu mērīšanas precizitāte ir izskaidrojama ar to, ka ar pietiekami lielu atstarpi nesēja frekvences izstarotos signālus
f a -f b \u003d Df ³ c / l c,
Kur Ar- radioviļņu izplatīšanās ātrums, l c- mērķa lineārais izmērs.
Saņemtie signāli un traucējumi kanālos A un B izrādās nekorelēti, un šo kanālu izejas spriegumu summai ir raksturīgas daudz mazākas amplitūdas svārstības kompleksa kustīga mērķa novērošanas procesā nekā signāla uztveršanas gadījumā vienā frekvencē. Tas pats svārstību izlīdzināšanas efekts arī izskaidro iespēju efektīvāk novērst traucējošos atstarojumus no zemes virsmas un vietējiem objektiem. Piemēram, radariem ATSR-22 un ATCR-44 divu frekvenču darbības diapazons ir par 20-30% lielāks nekā vienas frekvences režīmā. Radara darbības uzticamība, izmantojot divus kanālus ar frekvenču atstatumu, ir augstāka nekā vienkanāla radaram, jo viens kanāls sabojājas vai tiek izslēgts uz laiku. Apkopešis radars spēj pildīt savas funkcijas ar pieņemamu dažu rādītāju pasliktināšanos (radara darbības rādiusa un pieejamības samazināšanās).
Vēl viena svarīga aplūkojamā radara iezīme ir antenas modeļa papildu staru kūļa izmantošana vertikālajā plaknē, lai uztvertu signālus, kas atspoguļoti no mērķiem lielos pacēluma leņķos. Šajā gadījumā radara noteikšanas zona vertikālajā plaknē tiek veidota, izmantojot divus starus: galveno (apakšējo) staru kūli, kad galvenās antenas padeve darbojas raidīšanas un uztveršanas režīmā, un papildu (augšējo) staru kūli, kad papildu antenas padeve darbojas tikai uztveršanas režīmā. Divu staru DND izmantošana, lai uztvertu signālus, kas atspoguļoti no mērķiem, īsteno vienu no metodēm, kā cīnīties ar traucējošiem atspīdumiem no zemes virsmas un vietējiem objektiem. Šo atspulgu slāpēšana tiek veikta, summējot signālus, ko uztver DND galvenais un papildu stars. Maksimālā starojuma virziens gar augšējo staru atrodas vertikālajā plaknē, parasti par 3-5 ° augstāks nekā gar apakšējo. Izmantojot šo traucējumu novēršanas metodi, tiek panākta vietējo objektu signālu vājināšanās par 15 -20 dB.
Dažos radaru veidos uztveršanas zona vertikālajā plaknē tiek veidota, ņemot vērā saņemto signālu lokālās apstrādes izmantošanu SDC sistēmā. Šāds noteikšanas zonas veidošanas princips uz maršruta radara piemēra ir parādīts att. 1.2. Visa diapazona noteikšanas zona ir sadalīta četrās sadaļās 1-1V. Vietņu robežas tiek noteiktas saskaņā ar stingru programmu, atkarībā no radara atrašanās vietas īpašajiem apstākļiem. Uz att. 1.2 ir atzīmēti:
K 1 - SDC sistēmā apstrādātā papildu stara 2 signālu izmantošanas augšējā robeža (Add. SDC);
Rīsi. 1.2. K-zonas veidošanas princips - maršruta radars: 1 - tālās gaismas; 2 - papildu staru kūlis
K 2 - SDC sistēmā apstrādāto tālās gaismas 1 signālu izmantošanas augšējā robeža (Main. SDC);
A - SDC sistēmā neapstrādāto papildu staru kūļa 2 signālu izmantošanas augšējā robeža (A papildinājums);
D max - radara maksimālais diapazons, kas ir SDC sistēmā neapstrādātu tālās gaismas 1 signālu izmantošanas augšējā robeža.
(Main. A), robežu pozīcija K 1 , K 2 un A tiek regulēta diapazonā attēlā norādītajās robežās. III sadaļai paredzēta divu apakšprogrammu izmantošana, kas noteikta pēc norādīto robežu (pārslēgšanas impulsu) secības; K 1 - A - K 2 vai K 1 - K 2 -A. Šis noteikšanas zonas veidošanas princips ļauj:
· iegūt maksimālu noteikšanu vertikālajā plaknē, lai novērstu traucējumus no lokālajiem objektiem diapazona 1 sākuma daļā;
· Samaziniet gaisa telpas laukumu, kurā tiek izmantota galveno signālu summa. SDC + Pievienot. SDC, tādējādi samazinot SDC sistēmas ātruma raksturlielumu ietekmi (II sadaļa);
"Eņģeļa" tipa traucējumu klātbūtnē, kurus SDC sistēma pilnībā nenovērš, ieteicams izmantot papildu staru signālu (111. sadaļa pie K 2<А).
Kombinēta divu staru AP izmantošana radarā uztveršanai un lokālai signālu apstrādei SDC sistēmā nodrošina pilnīgu vietējo objektu radīto traucējumu novēršanu par 45–56 dB ar dubultu starpperiodu atņemšanu SDC sistēmā un par 50–55 dB ar trīskāršu atņemšanu.
Jāņem vērā, ka aplūkoto noteikšanas zonas veidošanas principu var pielietot gan vienfrekvences, gan divfrekvences radara darbības režīmā ar frekvenču atdalīšanu.
Atšķirība starp divu frekvenču režīmu ir tāda, ka, veidojot noteikšanas zonu, tiek izmantotas SDC sistēmā neapstrādāto signālu summas Main A A + Main B - A un Add a -A + Add b -A, un SDC sistēmā tiek apstrādāti tikai viena frekvences kanāla signāli (vadošais A, 1.1. att.).
Ir viegli saprast, ka aprakstītā noteikšanas zonas veidošanas metode ir balstīta uz ideju kontrolēt radara struktūru un parametrus atkarībā no traucējumu situācijas konkrētos darbības apstākļos. Tajā pašā laikā vadība tiek veikta saskaņā ar stingru programmu. Pēc traucējumu vides iepriekšējas analīzes un K 1 , K 2 robežu noteikšanas. un A starp četriem noteikšanas zonas diapazona posmiem radara struktūra iegūst fiksētu konfigurāciju un radara darbības laikā nemainās.
Citos mūsdienu radaros tiek izmantota elastīgāka noteikšanas zonas veidošanas metode, kas īsteno ideju par radara dinamisku pielāgošanu traucējošai videi. Šo metodi izmanto, piemēram, ATCR-22 un ATCR-44 radaros. Šajā gadījumā visa noteikšanas zona diapazonā ir sadalīta divās vienādās daļās (1 un 11). 1. sadaļa, kurai raksturīga vislielākā vietējo objektu radīto traucējumu ietekme, diapazonā ir sadalīta mazākos elementos (16 elementi). Skata laukums azimutā, kas vienāds ar 360 °, ir sadalīts arī elementārajos sektoros 5,6 ° (64 sektori). Rezultātā viss redzes lauks horizontālajā plaknē radara maksimālā diapazona pirmajā pusē ir sadalīts 16*64=1024 šūnās. Darba cikla laikā, kas vienāds ar trim apsekošanas periodiem, tiek analizēta traucējumu situācija un speciālā radara atmiņas ierīcē tiek veidota aktuālā traucējumu karte, kas satur informāciju par traucējumu līmeni katrā no 1024 šūnām. Pamatojoties uz šo informāciju, tiek atlasīti svara koeficienti, lai veidotu svērto signālu summu, kas saņemta AP galvenajā un papildu starā, katrai no šīm šūnām atsevišķi. Rezultātā radara noteikšanas zona vertikālajā plaknē iegūst sarežģītu konfigurāciju: noteikšanas zonas apakšējai malai dažādās šūnās ir atšķirīgs slīpums (-0,5; 0,1; 0,5 vai 1°). Diapazona otrajā pusē (II sadaļa) tiek izmantots tikai signāls, kas saņemts tālajā gaismā.
Salīdzinot abas aplūkotās radara noteikšanas zonas veidošanas metodes, jāatzīmē, ka DND galveno un papildu staru signālu kombinācija pirmajā metodē tiek veikta ar video frekvenci, bet otrajā metodē - ar augstu frekvenci. Pēdējā gadījumā signālu summēšanas darbība tiek veikta īpašā ierīcē - noteikšanas zonas apakšējās malas formētājā (FNK, 1.1. att.). Šajā gadījumā kopējā signāla tālākai apstrādei tiek izmantots viens uztveršanas kanāls, ieskaitot SDC sistēmu. Pirmajai metodei ir nepieciešami divi uztveršanas kanāli, kas sarežģī iekārtu. Turklāt otrā metode pilnīgāk izmanto SDC sistēmas iespējas, jo šajā sistēmā tiek apstrādāti abu radara frekvenču kanālu signāli, nevis tikai vadošā kanāla signāls, kā tas ir pirmajā metodē. Kopā ar uzskaitītajām priekšrocībām otrajai noteikšanas zonas veidošanas metodei ir būtisks trūkums, kas apgrūtina tās plašu izmantošanu:
signālu summēšana augstā frekvencē prasa augstu šo signālu veidošanās precizitāti un stabilitāti. Šīs prasības pārkāpums radara darbības laikā var samazināt vietējo objektu radīto traucējumu slāpēšanas pakāpi, jo tiek izmantots divu staru antenas modelis.
Apsveriet radara darbības principu, kura blokshēma ir parādīta attēlā. 1.1. Šis radars darbojas visapkārtējā azimuta režīmā, nodrošinot gaisa mērķu noteikšanu un šo mērķu slīpuma diapazona un azimuta mērīšanu. Visapkārt redzamība tiek nodrošināta radara antenas mehāniskās rotācijas dēļ, kas sastāv no paraboliskā atstarotāja un divām ragu padevēm - galvenās un papildu. Kā zondēšanas signāls tiek izmantota periodiska radio impulsu secība ar taisnstūrveida apvalkiem. Šajā gadījumā mērķa azimutu mēra ar amplitūdas metodi, pamatojoties uz radara antenas virziena īpašību izmantošanu horizontālajā plaknē, un diapazonu mēra ar laika metodi, mērot no mērķa atstarotā signāla aizkavi attiecībā pret zondēšanas signāla emisijas brīdi.
Ļaujiet mums sīkāk apsvērt viena radara kanāla darbību. Sinhronizācijas sistēma (SS) ģenerē radara sprūda impulsus, kas tiek ievadīti raidītāja modulatora M ieejā. Modulators M sprūda impulsu ietekmē ģenerē jaudīgus modulējošus impulsus, kas tiek ievadīti radara raidītāja gala pastiprinātājā (OU), kas izgatavots saskaņā ar shēmu "galvenais oscilators - jaudas pastiprinātājs". Radiofrekvenču ģenerators (RFG), stabilizēts ar kvarca rezonatoru, ģenerē nepārtrauktas harmoniskas svārstības ar frekvenci f a, kuras pastiprina gala pastiprinātājā un modulē amplitūdā ar modulatora impulsiem (M). Rezultātā operētājsistēmas pastiprinātāja izejā veidojas jaudīgu koherentu radio impulsu secība ar nesējfrekvenci f a un taisnstūrveida apvalku. Šie radio impulsi caur antenas slēdzi (AP) un BSRS signālu jaudas pievienošanas un atdalīšanas bloku nonāk radara antenas ierīcē, un antena tos izstaro mērķa virzienā.
Radio impulsi, kas atstaroti no mērķa ar nesējfrekvenci f a, kas saņemti pa dibena galveno staru kūli, caur blokiem BSRS, AP un zema trokšņa URC tiek padoti uz vienu no apakšējās malas formētāja (FNK) ieejām. Radio impulsi ar tādu pašu frekvenci fd, kas saņemti, izmantojot papildu DND staru kūli, caur bloku BRS un URC signālu atdalīšanai, tiek ievadīti FNC otrajā ieejā. FNC izejā galvenā un papildu staru signālu svara summēšanas rezultātā veidojas kopējais signāls, kas tiek padots uz radara uztvērēja ieeju. Vadības signāls, kas nosaka svēršanas koeficientu izvēli summēšanas laikā, tiek padots uz FNC vadības ieeju no digitālās signālu apstrādes un radara adaptācijas sistēmas. Uztvērēja ierīcē tiek veikta signāla frekvences pārveidošana, pastiprināšana un frekvences izvēle starpfrekvences pastiprinātājā un noteikšana, izmantojot amplitūdas un fāzes detektorus. Video signāls A no amplitūdas detektora izejas iet tālāk uz digitālās apstrādes sistēmu, apejot FDS sistēmu, un FDS video signāls no fāzes detektora izejas nonāk FDS sistēmas ieejā, kas ir daļa no digitālās signālu apstrādes sistēmas. Frekvences pārveidotāja un uztvērēja fāzes detektora darbībai nepieciešamos signālus ar atskaites frekvencēm f a1 un f a2 veido kopīgs galvenais DFG. Pateicoties tam, šajā radarā tiek ieviesta patiesi saskaņota SDC metode.
Papildus iepriekš aprakstītajiem galvenajiem procesiem, kas notiek radara analogajā daļā, ir vairāki palīgprocesi, kas nodrošina normālu radara darbību. Tie ietver, piemēram, dažāda veida automātiskās uztvērēja pastiprinājuma vadības ierīces:
pagaidu automātiskā pastiprinājuma kontrole,
trokšņa automātiskā pastiprinājuma kontrole,
· automātiska pakāpeniska IF pastiprinājuma kontrole ar adaptīvās trokšņu slāpētāja ķēdes palīdzību.
Šie pielāgojumi, izņemot BALL, nodrošina uztvertā radara signāla dinamiskā diapazona saspiešanu un saskaņošanu ar digitālās signālu apstrādes un adaptācijas sistēmas dinamisko diapazonu. Ar SHARU palīdzību tiek stabilizēts trokšņu līmenis radara uztvērēja izejā.
Radara antenas padeves sistēma nodrošina:
ierīces izstaroto svārstību polarizācijas vienmērīgai regulēšanai,
· Pārraidītās jaudas, zondēšanas signāla frekvences un formas skaitītāji.
Pseidokoherentos radaros, kuros izmanto uz magnetronu balstītus raidītājus, uztvērējs ietver arī magnetrona automātiskās frekvences kontroles sistēmu. Šī sistēma kalpo, lai pielāgotu magnetrona frekvenci un fāzētu koherentu lokālo oscilatoru, kas ģenerē atsauces svārstības SDC sistēmai.
Aplūkotajā patiesi koherentajā radarā, lai nodrošinātu nemainīgu frekvenču starpību f a Un f b divus frekvenču kanālus, tiek izmantots speciāls frekvenču nobīdes ģenerators, ar kura palīdzību kanāla A DRG svārstību ietekmē (sk. 1.1. att.) kanālā B notiek svārstības ar frekvencēm. f b Un f b1, nobīdīts attiecībā pret frekvencēm f a Un f a1 .
Radara digitālā daļa sākas ar ciparu signālu apstrādes un radara pielāgošanas sistēmas ievadi. Šīs sistēmas galvenās funkcijas ir:
saņemtā signāla attīrīšana no dažāda veida traucējumiem,
noderīgas informācijas atlase, lai nodrošinātu noteiktos radara darbības raksturlielumus,
pašreizējās traucējumu situācijas analīze,
automātiska darba režīmu un radara parametru kontrole (adaptācijas funkcija).
Ieejas video signāli A, SDC un Meteo, kas nāk no uztvērēja izejas, tiek pārveidoti ciparu formātā, izmantojot analogo-digitālo pārveidotājus. Šajā gadījumā tiek veikta šo signālu paraugu ņemšana laikā un daudzlīmeņu kvantēšana amplitūdā.
Apstrādes sistēmas pirmā funkcija tiek īstenota, izmantojot šādas digitālās ierīces:
· ierīces SDC sistēmas starpperiodu (dubultā vai trīskāršā) atņemšanai;
· videokorelators nesinhrono traucējumu un iepriekšējā skanēšanas perioda atstaroto signālu slāpēšanai;
· LOG-MPV-AntiLOG ierīces noderīga signāla izolēšanai uz traucējumu fona no mērķiem, kas paplašināti diapazonā un azimutā (jo īpaši, traucējumi no meteoroloģiskiem veidojumiem);
· ierīces signālu iegūšanai, lai iegūtu informāciju par meteoroloģisko veidojumu kontūrām.
Veicot apstrādes sistēmas otro funkciju, tiek izmantotas šādas ierīces:
· sektorizācijas ierīce skata laukuma sadalīšanai šūnās un sistēmas atmiņas piešķiršanai;
· traucējumu kartētājs dinamiskas traucējumu kartes ģenerēšanai;
· saņemto signālu parametru analizatori, ar kuru palīdzību tiek veikta pašreizējās traucējumu situācijas analīze (signāla līmeņa starpfrekvences ceļā, viltus trauksmju frekvences, meteoroloģisko veidojumu signālu parametru analizatori u.c.);
Brīvpiekļuves atmiņa informācijas glabāšanai par pašreizējo traucējumu situāciju;
vadības ierīces kontroles signālu ģenerēšanai radara darbības režīmiem un parametriem, kas nosaka:
svara koeficientu izvēle FNC,
A vai SDC režīma izvēle,
LOG-MPV-AntiLOG ierīces iespējošana vai atspējošana,
noteikšanas sliekšņa pielāgošana, stabilizējot viltus trauksmju līmeni,
· citus signālu apstrādes parametrus katrai skata laukuma sadaļai vai šūnai atsevišķi.
Ierīce S (skat. 1.1. att.) apvieno divu radara frekvenču kanālu signālus. No šīs ierīces izejas uz APOE tiek pārraidīti divi kombinēti signāli: A signāls (vai SDC) un Meteo signāls. Radaros, kuriem nav sava APOS, šie signāli tiek pārveidoti, izmantojot ciparu-analoga pārveidotājus, analogā formā un tiek pārraidīti uz APOC ieejām, kas ir savienoti ar radaru, vadības indikatoru (CI) un platjoslas sakaru līniju SLS. Pēdējais nodrošina radara informācijas pārraidi neapstrādātā veidā, t.i., apejot APOI, uz neautomatizētas ATC sistēmas displeja iekārtu.
Primārās informācijas apstrādes iekārta parasti ir universāla iekārta, kas ir savienota ar dažāda veida radariem. Šajā iekārtā tiek veiktas darbības signālu noteikšanai no gaisa mērķiem un to koordinātu mērīšanai, kā arī primārā radara informācijas apvienošanai ar informāciju no sekundārā radara. No APOI izejas radara informācija tiek pārraidīta digitālā veidā uz ATC centru, izmantojot šaurjoslas datu pārraides iekārtu APD. Turklāt tā pati informācija tiek nosūtīta uz primārā radara kontrollampu CI. Ar SLS pieslēgto APOI, CI un displeja iekārtu sinhronizēšanai tiek izmantoti SS sinhronizācijas sistēmas ģenerētie signāli, kā arī primārā radara dibena pašreizējā azimuta virziena signāls, kas nāk no antenas padeves sistēmas. Universālajos APOE parasti tiek nodrošināts autonoms sinhronizators, kas ļauj apstrādāt un izdot signālus optimālā tempā neatkarīgi no primārā un sekundārā radara darbības laika režīmiem. Lai to izdarītu, APOI ieejā tiek nodrošinātas buferatmiņas, kuras kontrolē nosaukto radaru pulksteņa impulsi un leņķiskās informācijas signāli. Turpmākā apstrāde APOI tiek veikta, izmantojot kontroles signālus, ko ģenerē autonomais APOI sinhronizators.
Svarīga perspektīvā radara iezīme ir automātiskās iebūvētās vadības (AVC) sistēmas izmantošana, kas nodrošina analogo ierīču un radaru sistēmu pielaides kontroli un testa vadību.
Strukturāli radars ir izgatavots no atsevišķām montāžas vienībām - moduļiem, saliekot noteiktās kombinācijās, jūs varat iegūt vairākas radara versijas, kas atšķiras ar diapazonu, uzticamību un izmaksām. Tādējādi tiek panākta radara iekārtu racionāla izmantošana, ņemot vērā īpašos lietošanas apstākļus.
Jebkura radara pārraides ceļš sastāv no raidītāja, padeves sistēmas un antenas. Radioraidīšanas ierīce ir paredzēta zondēšanas signālu veidošanai, pārveidojot enerģijas avotu enerģiju augstfrekvences (HF) svārstību enerģijā un kontrolējot šo svārstību parametrus. Lai to izdarītu, raidītājs parasti ietver barošanas avotu, modulatoru (vadības ierīci) un ģeneratoru.
Barošanas avots nodrošina strāvu maiņstrāvas vai līdzstrāvas veidā. Otrajā gadījumā barošanas avots tiek veikts augstsprieguma taisngrieža formā. Abu veidu avoti ir atraduši pielietojumu gaisa radaros.
Modulators kontrolē RF signāla aploksnes parametrus.
Ģenerators ģenerē jaudīgu RF signālu, kura parametrus nosaka modulatora vadības signāli.
Pirmā grupa - ar nepārtrauktu starojumu (bez modulācijas un ar emitēto svārstību modulāciju amplitūdā, frekvencē un fāzē). Šādus raidītājus izmanto gaisa radaru sistēmās, kas paredzētas gaisa kuģa zemes ātruma un dreifēšanas leņķa noteikšanai (ar Doplera frekvences maiņu), radara informācijas apraidi utt.
Otrā grupa - raidītāji, kas darbojas impulsa starojuma režīmā ar RF impulsu ilgumu no mikrosekundes daļām līdz simtiem milisekundēm un darbības ciklu no dažiem līdz simtiem tūkstošu. Šādos raidītājos RF svārstību amplitūdas, frekvences un fāzes modulāciju var izmantot gan viena impulsa ietvaros, gan impulsu secībā. Turklāt var izmantot arī īpašus modulācijas veidus (impulsa ilgums, impulsa kods utt.).
Raidītāja ar vienpakāpes ģeneratoru strukturālā shēma
Rakstā apskatīts kuģa radara darbības princips un vispārīgā strukturālā shēma. Radara staciju (RLS) darbība balstās uz radioviļņu atstarošanas fenomena izmantošanu no dažādiem šķēršļiem, kas atrodas to izplatīšanās ceļā, t.i., radarā atbalss fenomenu izmanto objektu novietojuma noteikšanai. Lai to izdarītu, radaram ir raidītājs, uztvērējs, īpaša antenas viļņvada ierīce un indikators ar ekrānu atbalss signālu vizuālai novērošanai. Tādējādi radara stacijas darbību var attēlot šādi: radara raidītājs ģenerē noteiktas formas augstfrekvences svārstības, kuras tiek raidītas kosmosā šaurā starā, kas nepārtraukti griežas gar horizontu. Atstarotās vibrācijas no jebkura objekta atbalss signāla veidā uztver uztvērējs un parāda indikatora ekrānā, savukārt ekrānā ir iespējams uzreiz noteikt virzienu (gultni) uz objektu un tā attālumu no kuģa.
Peilēšanu uz objektu nosaka šaura radara stara virziens, kas šobrīd krīt uz objektu un atstarojas no tā.
Attālumu līdz objektam var iegūt, izmērot īsos laika intervālus starp zondēšanas impulsa nosūtīšanu un atstarotā impulsa saņemšanas brīdi, ja radioimpulsi izplatās ar ātrumu c = 3 X 108 m/sek. Kuģu radariem ir visapkārt redzamības indikatori (PPI), uz kuru ekrāna veidojas navigācijas situācijas attēls ap kuģi.
Piekrastes radari, kas uzstādīti ostās, to pieejās un kanālos vai sarežģītos kuģu ceļos, ir atraduši plašu izplatību. Ar to palīdzību radās iespēja ievest ostā kuģus, kontrolēt kuģu kustību pa kuģu ceļu, kanālu sliktas redzamības apstākļos, kā rezultātā ievērojami samazinās kuģu dīkstāves. Šīs stacijas atsevišķās ostās ir papildinātas ar speciālu televīzijas raidīšanas iekārtu, kas pārraida attēlu no radiolokācijas stacijas ekrāna uz kuģiem, kas tuvojas ostai. Pārraidītos attēlus uz kuģa uztver parasts televīzijas uztvērējs, kas ievērojami atvieglo navigatora uzdevumu sliktas redzamības gadījumā ievest kuģi ostā.
Piekrastes (ostas) radarus ostas dispečers var izmantot arī kuģu kustības uzraudzībai ostas akvatorijā vai pieejās tai.
Apskatīsim kuģa radara darbības principu ar apļveida skata indikatoru. Mēs izmantosim vienkāršotu radara blokshēmu, kas izskaidro tā darbību (1. att.).
SI ģeneratora ģenerētais sprūda impulss palaiž (sinhronizē) visas radara vienības.
Kad raidītājam pienāk iedarbināšanas impulsi, modulators (MOD) ģenerē taisnstūrveida impulsu, kura ilgums ir vairākas mikrosekundes desmitdaļas, kas tiek padots magnetrona ģeneratoram (MG).
Magnetrons ģenerē zondēšanas impulsu ar jaudu 70-80 kW, viļņa garums 1=3,2 cm, frekvence /s = 9400 MHz. Magnetrona impulss tiek padots caur īpašu viļņvadu uz antenu caur antenas slēdzi (AP) un izstaro kosmosā ar šauru virziena staru. Sijas platums horizontālajā plaknē ir 1-2°, un vertikāle ir aptuveni 20°. Antena, kas griežas ap vertikālo asi ar ātrumu 12-30 apgr./min, apstaro visu telpu, kas ieskauj trauku.
Atstarotos signālus uztver tā pati antena, tāpēc AP pārmaiņus savieno antenu ar raidītāju, pēc tam ar uztvērēju. Atstarotais impulss caur antenas slēdzi tiek padots maisītājam, kuram ir pievienots klistron ģenerators (KG). Pēdējais ģenerē mazjaudas svārstības ar frekvenci f Г=946 0 MHz.
Mikserī, pievienojot svārstības, tiek piešķirta starpfrekvences fPR \u003d fG-fС \u003d 60 MHz, kas pēc tam nonāk starpfrekvences pastiprinātājā (IFA), tas pastiprina atstarotos impulsus. Ar detektora palīdzību IF izejā pastiprinātie impulsi tiek pārvērsti videoimpulsos, kas caur video mikseri (VS) tiek padoti uz video pastiprinātāju. Šeit tos pastiprina un padod uz katodstaru lampas (CRT) katodu.
Katodstaru lampa ir īpaši izstrādāta vakuumlampa (skat. 1. att.).
Tas sastāv no trim galvenajām daļām: elektronu pistoles ar fokusēšanas ierīci, novirzošās magnētiskās sistēmas un stikla kolbas ar pēcspīdēšanas ekrānu.
Elektronu lielgabals 1-2 un fokusēšanas ierīce 4 veido blīvu, labi fokusētu elektronu staru kūli, un novirzīšanas sistēma 5 kalpo šī elektronu stara vadīšanai.
Izejot cauri novirzīšanas sistēmai, elektronu stars ietriecas ekrānā 8, kas ir pārklāts ar īpašu vielu, kurai ir spēja mirdzēt, kad to bombardē ar elektroniem. Caurules platās daļas iekšējā puse ir pārklāta ar īpašu vadošu slāni (grafītu). Šis slānis ir caurules 7 galvenais anods, un tam ir augsta pozitīvā sprieguma kontakts. Anods 3 - paātrināšanas elektrods.
Kvēlojošā punkta spilgtumu uz CRT ekrāna kontrolē, mainot vadības elektroda 2 negatīvo spriegumu, izmantojot potenciometru "Brightness". Normālā stāvoklī cauruli bloķē vadības elektroda 2 negatīvs spriegums.
Vides attēlu uz apļveida skata indikatora ekrāna iegūst šādi.
Vienlaicīgi ar starojuma sākumu zondēšanas impulsa raidītājs iedarbina slaucīšanas ģeneratoru, kas sastāv no multivibratora (MB) un zāģzobu strāvas ģeneratora (STC), kas ģenerē zāģa zoba impulsus. Šie impulsi tiek pievadīti novirzīšanas sistēmai 5, kurai ir rotācijas mehānisms, kas ir savienots ar uztveršanas sinhrono 6.
Vienlaikus vadības elektrodam 2 tiek pielikts taisnstūra pozitīvs sprieguma impulss, kas to atbloķē. Parādoties pieaugošai (zāģveida) strāvai CRT novirzīšanas sistēmā, elektronu stars sāk vienmērīgi novirzīties no centra uz caurules malu, un ekrānā parādās gaismas slaucīšanas rādiuss. Stara radiālā kustība pāri ekrānam ir redzama ļoti vāji. Atstarotā signāla ienākšanas brīdī palielinās potenciāls starp režģi un vadības katodu, caurule tiek atbloķēta, un ekrānā sāk mirdzēt punkts, kas atbilst staru kūļa pašreizējam stāvoklim, kas veic radiālo kustību. Attālums no ekrāna centra līdz gaismas punktam būs proporcionāls attālumam līdz objektam. Novirzīšanas sistēmai ir rotācijas kustība.
Novirzīšanas sistēmas rotācijas mehānisms ir savienots ar sinhrono pārraidi ar antenas 9 sinhrono sensoru, tāpēc novirzošā spole griežas ap CRT kaklu sinhroni un fāzē ar antenu 12. Rezultātā uz CRT ekrāna parādās rotējošais slaucīšanas rādiuss.
Kad antena tiek pagriezta, skenēšanas līnija griežas un indikatora ekrānā sāk mirdzēt jaunas sekcijas, kas atbilst impulsiem, kas atspoguļoti no dažādiem objektiem, kas atrodas dažādos gultņos. Lai pilnībā apgrieztu antenu, visa CRT ekrāna virsma ir pārklāta ar daudzām radiālām skenēšanas līnijām, kuras tiek izgaismotas tikai tad, ja uz attiecīgajiem gultņiem ir atstarojoši objekti. Tādējādi cauruļu ekrānā tiek reproducēts pilnīgs priekšstats par situāciju ap trauku.
Aptuvenai attāluma mērīšanai līdz dažādiem objektiem CRT ekrānā skalas gredzeni (noteikta diapazona apļi) tiek uzlikti ar elektronisko apgaismojumu, kas ģenerēts PKD blokā. Lai precīzāk izmērītu attālumu radarā, tiek izmantota īpaša attāluma noteikšanas ierīce ar tā saukto kustīgo diapazonu apli (MCD).
Lai izmērītu attālumu līdz jebkuram mērķim uz CRT ekrāna, ir nepieciešams, pagriežot attāluma meklētāja rokturi, apvienot PKD ar mērķa atzīmi un nolasīt jūdzes un desmitdaļas no skaitītāja, kas ir mehāniski savienots ar attāluma meklētāja rokturi.
Papildus atbalsīm un distances gredzeniem CRT ekrānā tiek izgaismota kursa atzīme 10 (sk. 1. att.). To panāk, pieliekot pozitīvu impulsu CRT vadības režģim brīdī, kad maksimālais antenas starojums šķērso virzienu, kas sakrīt ar kuģa diametrālo plakni.
Attēlu CRT ekrānā var orientēt attiecībā pret kuģa DP (virziena stabilizācija) vai attiecībā pret patieso meridiānu (ziemeļu stabilizācija). Pēdējā gadījumā caurules novirzīšanas sistēmai ir arī sinhrons savienojums ar žirokompasu.
6.1. IMPULSA RAIDĪTĀJA DARBĪBAS PRINCIPS
Raidītājs, kas ir daļa no impulsu navigācijas radara, ir paredzēts, lai radītu jaudīgus īstermiņa ultra-augstas frekvences (UHF) elektrisko svārstību impulsus ar stingri noteiktu frekvenci, ko nosaka sinhronizācijas ķēde.
Radara raidītājs satur mikroviļņu frekvences ģeneratoru (UHF), submodulatoru, modulatoru un strāvas avotu. Radara raidītāja blokshēma ir parādīta attēlā. 6.1.
Submodulators- ģenerē noteikta ilguma un amplitūdas impulsus.
Impulsu modulators - paredzēts mikroviļņu ģeneratora svārstību kontrolei. Modulators ģenerē augstsprieguma video impulsus, kas tiek ievadīti magnetrona ieejā, kas ģenerē noteikta ilguma mikroviļņu radio impulsus. Impulsu modulatoru darbības princips ir balstīts uz lēnu enerģijas uzkrāšanos speciālā enerģijas uzkrāšanas ierīcē laika intervālā starp impulsiem un strauju sekojošu enerģijas pārnešanu uz modulatora slodzi, t.i. magnetrona ģenerators uz laiku, kas vienāds ar impulsa ilgumu.
Magnetroni un pusvadītāju mikroviļņu ģeneratori (Gann diodes) tiek izmantoti kā SHHF.
Impulsu modulatora blokshēma ir parādīta attēlā. 6.2.
Kad komutācijas ierīce ir atvērta, uzglabāšanas ierīce tiek uzlādēta no pastāvīga sprieguma avota caur ierobežotāju (rezistoru), kas aizsargā strāvas avotu no pārslodzes. Kad ierīce ir aizvērta, glabāšanas ierīce tiek izlādēta līdz slodzei (magnetronam) un uz tās anoda-katoda skavām tiek izveidots noteikta ilguma un amplitūdas sprieguma impulss.
Kā piedziņu var izmantot kapacitāti kondensatora formā vai atvērtu garas (mākslīgas) līnijas galā. Komutācijas ierīces - elektronu lampa (iepriekš izlaistajiem radariem), tiristors, nelineāra induktivitāte.
Vienkāršākā ir modulatora ķēde ar uzglabāšanas kondensatoru. Šāda modulatora ķēdē ir kā enerģijas uzkrāšanas ierīce: akumulācijas kondensators, kā komutācijas ierīce: pārslēgšanas (modulējošā vai izlādes) lampa, kā arī ierobežojošais rezistors un magnetrona ģenerators. Sākotnējā stāvoklī izlādes lampu bloķē negatīvs spriegums vadības režģī (ķēde ir salauzta), uzglabāšanas kondensators ir uzlādēts.
Pielietojot lampas vadības režģim no apakšmodulatora taisnstūra sprieguma impulsu ar pozitīvu polaritāti ar ilgumu t un izlādes lampa tiek atbloķēta (ķēde ir aizvērta) un uzglabāšanas kondensators tiek izlādēts uz magnetrona. Magnetrona anoda-katoda spailēs tiek izveidots modulējošs sprieguma impulss, kura ietekmē magnetrons ģenerē mikroviļņu svārstību impulsus.
Spriegums uz magnetrona būs tik ilgi, kamēr pozitīvs spriegums iedarbojas uz gāzizlādes lampas vadības režģi. Tāpēc radio impulsu ilgums ir atkarīgs no kontroles impulsu ilguma.
Impulsu modulatoram ar uzglabāšanas kondensatoru ir viens būtisks trūkums. Tā kā kondensatora lādiņš tiek patērēts radioimpulsa ģenerēšanas laikā, spriegums pāri tam strauji krītas un līdz ar to arī augstfrekvences svārstību jauda. Rezultātā tiek ģenerēts smails radio impulss ar maigu samazināšanos. Daudz izdevīgāk ir strādāt ar taisnstūrveida impulsiem, kuru jauda to darbības laikā paliek aptuveni nemainīga. Taisnstūra impulsus ģenerēs aprakstītais ģenerators, ja uzglabāšanas kondensators tiek aizstāts ar mākslīgu garu līniju, kas atvērta brīvajā galā. Līnijas viļņu pretestībai jābūt vienādai ar RF svārstību ģeneratora pretestību no jaudas spaiļu puses, t.i. tā anoda sprieguma attiecība pret anoda strāvu
6.2. LINEĀRI UN MAGNĒTISKIE MODULATORI
Praksē tiek izmantoti modulatori ar akumulācijas enerģiju, saukti lineārie modulatori.Šāda modulatora shēmas shēma (6.3. att.) ietver: uzlādes diode V1, uzlādes induktors L1, uzglabāšanas līnija LC, impulsu transformators T, tiristoru V2, uzlādes ķēde C1, R1.
Kad tiristors ir aizvērts, līnija tiek uzlādēta cauri V1, L1 līdz spriegumam E. Vienlaicīgi tiek uzlādēts kondensators. C1 caur rezistoru R1.
Kad tiristoram tiek pielietots sprūda impulss ( ZI) pozitīvas polaritātes, tiristors tiek atslēgts, caur to plūstošā izlādes strāva samazina tiristora pretestību, un uzglabāšanas līnija tiek izvadīta uz impulsa transformatora primāro tinumu. Modulējošā sprieguma impulss, kas ņemts no sekundārā tinuma, tiek ievadīts magnetronā. Radītā impulsa ilgums ir atkarīgs no parametriem LC rindas:
Praksē komutācijas ierīces nelineāras induktivitātes spoļu veidā, kuras sauc magnētisko impulsu modulatori. Nelineārajam induktoram ir serde, kas izgatavota no īpaša feromagnētiska materiāla ar minimāliem zudumiem. Ir zināms, ka, ja šāds kodols ir piesātināts, tad tā magnētiskā caurlaidība ir maza, un šādas spoles induktīvā pretestība ir minimāla. Gluži pretēji, nepiesātinātā stāvoklī serdeņa magnētiskajai caurlaidībai ir liela vērtība, palielinās spoles induktivitāte un palielinās induktīvā pretestība.
Papildus lineārā modulatora ķēdē izmantotajiem elementiem magnētiskā modulatora ķēde (6.4. att.) satur nelineāro induktors (droseles) L1, uzglabāšanas kondensators C1, nelineārais transformators T1, uzglabāšanas kondensators C2 un impulsu transformators T2.
Kad tiristors ir aizvērts, kondensators tiek uzlādēts C1 no sprieguma avota E un droseļvārsta kodols L1 magnetizēts līdz piesātinājumam. Kad tiristors ir atbloķēts, kondensators C1 izvadīts uz transformatora primāro tinumu T1. Sekundārajā tinumā inducētais spriegums uzlādē kondensatoru C2. Līdz uzlādes beigām kodols T1 piesātināts, un kondensators C2 tiek izvadīts uz impulsa transformatora primāro tinumu.
Modulējošā impulsa ilgumu nosaka kondensatora izlādes laiks C2. Nepieciešamos gadījumos ar impulsa ilgumu, kas pārsniedz 0,1 μs, praksē kondensatora vietā C2 ietver veidojošo līniju. Tad modulējošo impulsu ilgumu noteiks līnijas parametri līdzīgi kā lineārā modulatora ķēdē.
6.3. SUBMODULATORIJAS KASKĀDES
Izlādes (modulējošās) lampas darbību ķēdē ar uzglabāšanas kondensatoru kontrolē speciāla apakšmodulatora ķēde, kas ietver iedarbināšanas impulsu pastiprinātāju; pirmo gaidīšanas režīma bloķējošo oscilatoru, kas darbojas impulsu frekvences dalīšanas režīmā; otrs bloķējošais oscilators, kas ģenerē fiksēta ilguma un amplitūdas vadības sprieguma impulsus, kas kontrolē gāzizlādes lampas darbību. Šāda submodulatora shēma nodrošina raidītāja darbību ar dažādu atkārtošanās ātrumu un dažādu zondēšanas impulsu ilgumu.
Lineāro un magnētisko modulatoru darbību, kur tiristori tiek izmantoti kā vadības elements, kontrolē galvenais oscilators, kas parasti ietver iedarbināšanas impulsu pastiprinātāju, gaidīšanas bloķēšanas ģeneratoru, emitera sekotāju, kas saskaņo tiristora ievades ķēdi ar bloķējošā ģeneratora izeju.
Rīsi. 6.5. Okeāna radara submodulatora shēma
Uz att. 6.5 ir parādīta Okean radara submodulatora shematiska diagramma, kas, neskatoties uz novecojušo elementu bāzi, joprojām darbojas.
Šai shēmai ir četri posmi:
Sprūda pastiprinātājs (lampas kreisā puse L1 tips 6N1P),
Gaidstāves bloķēšanas ģenerators (lampas labā puse L1),
L2 tips TGI1-35/3,
Tiratrona izejas stadija L3 tips TGI1-35/3.
Atkarībā no modulējošo impulsu ilguma (0,1 vai 1 μs) tiratrons darbojas L2 vai tiratrons L3. Pirmajā gadījumā uzglabāšanas līnijas maksa 1 rodas ar uzlādes pretestību R1. Otrajā gadījumā uzglabāšanas līnija 2 uzlādēts caur pretestību R2.
Izejas posmi ir noslogoti ar rezistoriem. R3 Un R4 paralēli savienoti tiratronu katoda ķēdē L1 Un L2. Kad uzglabāšanas līnijas tiek izlādētas, uz šiem rezistoriem tiek izveidots noteikta ilguma sprieguma impulss ar amplitūdu 1250 V.
Bloķējošs oscilators tiek izmantots kā modulatora apakšmodulatora stadija. Lai iegūtu zemu izejas pretestību, bloķējošā ģeneratora izejā ir katoda sekotājs.
6.4. MAGNETRON ĢENERATORU ĪPAŠĪBAS
Magnetrons ir divu elektrodu elektrovakuuma ierīce ar elektromagnētisko vadību. Centimetru viļņu diapazonā tiek izmantoti daudzdobumu magnetroni. Šāda magnetrona ierīce ir parādīta attēlā. 6.6.
 |
|
Rīsi. 6.6. Magnetrona ierīce Fig. 6.7. Iepakots magnetrons
Magnetrona konstrukcijas pamatā ir anoda bloks 1 masīva vara cilindra formā, kurā pa apkārtmēru ir apstrādāts pāra skaits rievu, kas ir cilindriski rezonatori 2.
Bloka centrā atrodas cilindrisks apsildāms oksīda katods. 10 kam ir ievērojams diametrs, lai iegūtu pietiekamu emisijas strāvu. Rezonatori sazinās ar magnetrona iekšējo dobumu, ko sauc par mijiedarbības telpu, izmantojot taisnstūrveida spraugas. 9. Katods ir fiksēts magnetrona iekšpusē ar turētājiem 12 , kas vienlaikus kalpo kā strāvas izejas 11. Turētāji iziet cauri stikla savienojumiem cilindriskās caurulēs, kas uzstādītas uz atloka. Atloka sabiezējumi darbojas kā augstfrekvences drosele, kas novērš augstfrekvences enerģijas izdalīšanos caur kvēldiega vadiem. Aizsargdiski atrodas abās katoda pusēs 4 , kas novērš elektronu noplūdi no mijiedarbības telpas magnetrona gala reģionos. Anoda bloka gala pusē atrodas saišķi-vadītāji 3 savienojošie anoda bloka segmenti.
Lai atdzesētu magnetronu, tā ārējai virsmai ir ventilatora izpūstas spuras. Dzesēšanas ērtībai, apkopes drošībai un augstfrekvences enerģijas noņemšanas atvieglošanai anoda bloks ir iezemēts, un katodam tiek pievadīti augstsprieguma impulsi ar negatīvu polaritāti.
Magnētisko lauku magnetronā rada pastāvīgie magnēti, kas izgatavoti no īpašiem sakausējumiem, kas rada spēcīgu magnētisko lauku.
Magnetrons ir savienots ar ārējo slodzi, izmantojot vara stieples cilpu. 8 , kas vienā galā ir pielodēts pie viena rezonatora sienas, bet otrā galā ir piestiprināts pie iekšējā vada 7 īsa koaksiālā līnija, kas iet caur stikla krustojumu 6 viļņvadā 5 . Mikroviļņu svārstības magnetronā ierosina elektronu plūsma, ko kontrolē pastāvīgi elektriskie un magnētiskie lauki, kas vērsti viens pret otru perpendikulāri.
Magnetronu ģeneratoru radaros izmanto pastāvīgos magnētus, kas izgatavoti no sakausējumiem ar lielu piespiedu spēku. Ir divu veidu magnētiskās sistēmas: ārējās magnētiskās sistēmas un "pakešu" magnētiskās sistēmas. Ārējā magnētiskā sistēma ir stacionāra struktūra ar magnetronu, kas uzstādīts starp tās polu daļām.
Iepakotie magnetroni, kuros magnētiskā sistēma ir neatņemama paša magnetrona konstrukcijas sastāvdaļa, ir kļuvuši plaši izplatīti kuģu navigācijas radaros. Iepakotajiem magnetroniem polu gabali no galiem ieiet magnetronā (6.7. att.). Tas samazina gaisa spraugu starp poliem un līdz ar to arī magnētiskās ķēdes pretestību, kas ļauj samazināt magnētiskās ķēdes izmēru un svaru. Magnetronu ģeneratoru diagrammas ir parādītas attēlā. 6,8, a; 6.8b.
Magnetrona ģeneratora ķēdes struktūrā ietilpst: magnetrons, kvēldiega transformators un dzesēšanas sistēma magnetrona anoda blokam. Magnetrona ģeneratora ķēdē ir trīs ķēdes: mikroviļņu krāsns, anods un kvēldiegs. Mikroviļņu strāvas cirkulē magnetrona rezonanses sistēmā un ar to saistītajā ārējā slodzē. Impulsa anoda strāva plūst no modulatora pozitīvā spailes caur magnetrona anodu-katodu uz negatīvo spaili. To nosaka izteiksme
|
|||
Rīsi. 6.8. Magnetronu ģeneratoru shēmas
Kur es A- anoda strāvas vidējā vērtība, A;
F un - biežums impulsa atkārtošanās, imp / s;
τ un - impulsa ilgums, s;
α – impulsa formas koeficients (taisnstūrveida impulsi ir vienādi ar vienu).
Kvēldiega ķēde sastāv no kvēldiega transformatora sekundārā tinuma Tr un katoda sildīšanas pavedieni. Parasti magnetrona kvēldiega spriegums ir 6,3 V, bet, tā kā katods darbojas uzlabotā elektronu bombardēšanas režīmā, pilns sildīšanas kvēldiega barošanas spriegums ir nepieciešams tikai katoda sildīšanai pirms augsta sprieguma pieslēgšanas magnetrona anodam. Kad ir ieslēgts augstais anoda spriegums, kvēldiega spriegums parasti tiek automātiski samazināts līdz 4 V, izmantojot rezistoru. R, iekļauts kvēldiega transformatora primārajā tinumā. Ķēdē (6.8. att., a) negatīvas polaritātes modulējošs sprieguma impulss tiek padots no modulatora izejas uz magnetrona katodu.
Kvēldiega transformatora sekundārais tinums attiecībā pret ģeneratora korpusu ir zem augsta sprieguma. Līdzīgi ķēdē (6.8. att., b) viens impulsa transformatora sekundārā tinuma gals. ITr savienots ar korpusu, bet otrs gals - ar kvēlspuldžu transformatora sekundārā tinuma spaili. Tāpēc izolācija starp kvēldiega transformatora sekundāro tinumu un korpusu, kā arī starp tinumiem jāprojektē pilnam magnetrona anoda spriegumam. Lai neradītu ievērojamus izkropļojumus modulējošo impulsu formā, kvēldiega transformatora sekundārā tinuma kapacitātei jābūt pēc iespējas mazākai (ne vairāk kā dažiem desmitiem pikofaradu).
6.5. RAIDĪTĀJA IERĪCE RLS "NAYADA-5"
Radara Naiad-5 raidīšanas ierīce ir daļa no P-3 ierīces (uztvērēja) un ir paredzēta:
zondēšanas mikroviļņu impulsu veidošana un ģenerēšana;
visu indikatora, raiduztvērēja, antenas ierīces bloku un mezglu sinhronas un vienfāzes darbības nodrošināšana laikā.
Uz att. 6.9 parāda Naiad-5 radara raiduztvērēja raidītāja blokshēmu.
Raidīšanas ierīces struktūra ietver: īpaši augstas frekvences bloku; raidītāja modulators; modulatora filtrs; pulksteņa ģenerators; taisngriežu ierīces, kas nodrošina strāvas padevi ierīces blokiem un ķēdēm P - 3.
Naiad-5 radara raiduztvērēja blokshēma ietver:
Stabilizācijas signāla ģenerēšanas ceļš, paredzēts sekundāro sinhronizācijas impulsu veidošanai un indikatora ievadīšanai, kā arī palaišanai caur raidītāja modulatora automātiskās stabilizācijas vadības bloku. Ar šo sinhronizācijas impulsu palīdzību zondēšanas impulsi tiek sinhronizēti ar indikatora CRT slaucīšanas sākumu.
Impulsu ģenerēšanas ceļa zondēšana, kas paredzēts mikroviļņu impulsu ģenerēšanai un to pārraidīšanai caur viļņvadu uz antenas ierīci. Tas notiek pēc mikroviļņu ģeneratora impulsa modulācijas veidošanās ar sprieguma modulatoru, kā arī pārošanās bloku un mezglu vadības un sinhronizācijas impulsiem.
Video signāla ģenerēšanas ceļš, kas paredzēts, lai pārveidotu atstarotos mikroviļņu impulsus par starpfrekvences impulsiem, izmantojot lokālo oscilatoru un maisītājus, veido un pastiprina video signālu, kas pēc tam nonāk indikatorā. Kopējais viļņvads tiek izmantots, lai pārraidītu zondēšanas impulsus uz antenas ierīci un atstarotos impulsus uz video signāla ģenerēšanas ceļu.
Vadības un jaudas iestatījumu ceļš, paredzēts barošanas spriegumu ģenerēšanai visiem ierīces blokiem un shēmām, kā arī strāvas avotu, funkcionālo bloku un stacijas bloku, magnetrona, lokālā oscilatora, ierobežotāja u.c.
6.6. RAIDĪTĀJU KONSTRUKCIJAS
Strukturāli radara raidītāji kopā ar uztvērēju var atrasties gan atsevišķā izolētā ierīcē, kas t.s. raiduztvērējs, tātad antenas blokā.
Uz att. 6.10 parādīts modernas viena un divu kanālu automatizētās radiolokācijas stacijas "Row" raiduztvērēju izskats (3,2 un 10 cm no viļņa garuma diapazona), kas atrodas atsevišķā ierīcē. Galvenie tehniskie parametri ir parādīti 6.1. tabulā.
3 cm diapazona raiduztvērēji (P3220 R) ar impulsa jaudu 20 kW vai vairāk ir izgatavoti uz magnetronu bāzes ar lauka katodu bez kvēldiega. Šiem magnetroniem ir vairāk nekā 10 000 darba stundu, tie nodrošina tūlītēju pieejamību un ievērojami vienkāršo raidītāju.
Rīsi. 6.10. Automatizētā radara "Ryad" raiduztvērēji
Plašā mikroelektronikas ieviešana mūsdienu kuģu navigācijas radaros, galvenokārt cietvielu mikroviļņu ierīcēs, mikroprocesoros, ir ļāvusi kombinācijā ar modernām signālu apstrādes metodēm iegūt kompaktus, uzticamus, ekonomiskus un ērti lietojamus raiduztvērējus. Lai izslēgtu apjomīgu viļņvada ierīču izmantošanu un novērstu jaudas zudumus atstaroto signālu pārraidīšanas un uztveršanas laikā viļņvados, raidītājs un uztvērējs strukturāli atrodas antenas blokā atsevišķa moduļa veidā, ko dažreiz sauc skeneris(skat. 7.23. att.). Tas nodrošina ātru raiduztvērēja moduļa atdalīšanu, kā arī remontdarbu veikšanu ar agregāta nomaiņas metodi. Strāvas ieslēgšana un izslēgšana šāda veida raiduztvērējiem tiek nodrošināta attālināti.
Uz att. 6.11 redzama piekrastes radara (BRLS) antenas raidīšanas-uztvērēja ierīce "Baltika-B", kas izgatavota monobloka formā. Radars "Baltika-B" tiek izmantots kā piekrastes radars kuģu satiksmes vadības sistēmās (VTS), kā arī ostu akvatorijā, pieejas kanālos un kuģu ceļos.
Antenas un raiduztvērēja radars "Baltika"
karstais gaidīšanas režīms
Sīkāka informācija par mūsdienu radariem ir sniegta apmācības 11. nodaļā.
