Krievijas radaru stacijas un pretgaisa aizsardzības sistēmas. Radara stacijas: vēsture un darbības pamatprincipi Lidmašīnu radaru raiduztvērēju elektriskās shēmas
Radars ir zinātnisku metožu kopums un tehniskajiem līdzekļiem, kas kalpo objekta koordināšu un raksturlielumu noteikšanai, izmantojot radioviļņus. Pētot objektu bieži sauc par radara mērķi (vai vienkārši mērķi).
Radioiekārtas un instrumenti, kas paredzēti radara uzdevumu veikšanai, tiek saukti par radaru sistēmām vai ierīcēm (radars vai RLU). Radara pamatprincipi ir balstīti uz šādām fizikālām parādībām un īpašībām:
- Izplatīšanās vidē radioviļņi, kas saskaras ar objektiem ar dažādām elektriskām īpašībām, tiek izkliedēti ar 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, emisijas punkta radiālais ātrums attiecībā pret RLU tiek aprēķināts no saņemtā atstarotā signāla frekvences.
Vēsturiska atsauce
Uz radioviļņu atstarošanās spēju 19. gadsimta beigās norādīja izcilais fiziķis G. Hercs un krievu elektroinženieris. gadsimtā. Saskaņā ar patentu no 1904. gada pirmo radaru radīja vācu inženieris K. Hulmeiers. Ierīce, ko viņš nosauca par telemobiloskopu, tika izmantota uz kuģiem, kas kursēja pa Reinu. Saistībā ar izstrādi radara izmantošana izskatījās ļoti daudzsološa kā elements.Pētījumus šajā jomā veica progresīvi speciālisti no daudzām pasaules valstīm.
1932. gadā radara pamatprincipu savos darbos aprakstīja LEFI (Ļeņingradas Elektrofizikas institūta) pētnieks Pāvels Kondratjevičs Oščepkovs. Viņi, sadarbojoties ar kolēģiem B.K. Šembels un V.V. 1934. gada vasarā Tsimbaļins demonstrēja radara instalācijas prototipu, kas atklāja mērķi 150 m augstumā 600 m attālumā. Turpmākais darbs pie radara aprīkojuma uzlabošanas aprobežojās ar to darbības rādiusa palielināšanu un precizitātes palielināšanu. mērķa atrašanās vieta.
Daba elektromagnētiskā radiācija Mērķi ļauj runāt par vairākiem radaru veidiem:
- Pasīvais radars pēta savu starojumu (termisko, elektromagnētisko u.c.), kas ģenerē mērķus (raķetes, lidmašīnas, kosmosa objektus).
- Aktīvs ar aktīvu reakciju tiek veikta, ja objekts ir aprīkots ar savu raidītāju un mijiedarbība ar to notiek pēc “pieprasījuma-atbildes” algoritma.
- Aktīvs ar pasīvu reakciju ietver sekundāra (atspoguļota) radiosignāla izpēti. šajā gadījumā tas 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
Atbilstoši izmantotajai metodei visas radara iekārtas ir sadalītas nepārtrauktā un impulsa starojuma radaros.
Pirmajā ir raidītājs un starojuma uztvērējs, kas darbojas vienlaicīgi un nepārtraukti. Izmantojot šo principu, tika izveidotas pirmās radara ierīces. Šādas sistēmas piemērs ir radio altimetrs (aviācijas ierīce, kas nosaka gaisa kuģa attālumu no zemes virsmas) vai visiem autobraucējiem zināms radars transportlīdzekļa ātruma ierobežojuma noteikšanai.
Izmantojot impulsu metodi, elektromagnētiskā enerģija tiek izstarota īsos impulsos vairāku mikrosekunžu laikā. 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 telpas skenēšana. To veic saskaņā ar stingri noteiktu sistēmu. Ar secīgu pārskatu radara stara kustība var būt apļveida, spirālveida, koniska vai sektorāla. Piemēram, antenas bloks var lēnām griezties pa apli (azimuts), vienlaikus skenējot augstumā (noliecoties uz augšu un uz leju). Izmantojot paralēlo skenēšanu, pārskatīšanu veic radara staru kūlis. Katram ir savs uztvērējs, un vienlaikus tiek apstrādātas vairākas informācijas plūsmas.
Izsekošanas režīms nozīmē, ka antena ir pastāvīgi vērsta pret atlasīto 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.
Ļoti virziena radars tiek izmantots, lai iegūtu informāciju par mērķa atrašanās vietu. Objekta azimuta un pacēluma (paaugstinājuma leņķa vai pacēluma) noteikšanu veic antena ar šauru staru. Mūsdienu radari šim nolūkam izmanto fāzētos antenu blokus (PAA), kas spēj iestatīt šaurāku staru kūli un ko raksturo liels griešanās ātrums. Parasti telpas skenēšanas procesu veic vismaz divi stari.
Sistēmas pamatparametri
No taktiskā un tehniskajiem parametriem aprīkojums lielā mērā ir atkarīgs no risināmo uzdevumu efektivitātes un kvalitātes.
Taktiskā radara indikatori ietver:
- Skatīšanās laukumu ierobežo minimālais un maksimālais mērķa noteikšanas diapazons, pieļaujamais azimuta leņķis un pacēluma leņķis.
- 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.
Norādītie taktiskie parametri tiek noteikti, projektējot ierīces, izmantojot noteiktus tehniskos parametrus, tostarp:
Kaujas postenī
Radars ir universāls instruments, kas ir kļuvis plaši izplatīts militārajā sfērā, zinātnē un valsts ekonomikā. Lietošanas jomas nepārtraukti paplašinās, pateicoties tehnisko līdzekļu un mērīšanas tehnoloģiju attīstībai un pilnveidošanai.
Radara izmantošana militārajā rūpniecībā ļauj atrisināt svarīgas kosmosa novērošanas un kontroles, gaisa, zemes un ūdens mobilo mērķu noteikšanas problēmas. Bez radariem nav iespējams iedomāties izmantoto aprīkojumu informācijas atbalsts navigācijas sistēmas un ieroču uguns vadības sistēmas.
Militārais radars ir stratēģiskās raķešu uzbrukuma brīdināšanas sistēmas un integrētās pretraķešu aizsardzības pamata sastāvdaļa.
Radioastronomija
Radioviļņi, kas tiek sūtīti no zemes virsmas, tiek atstaroti arī no objektiem tuvajā un dziļajā kosmosā, kā arī no Zemei tuviem mērķiem. Daudzus kosmosa objektus nevarēja pilnībā izpētīt, izmantojot tikai optiskos instrumentus, un tikai radaru metožu izmantošana astronomijā ļāva iegūt bagātīgu informāciju par to būtību un uzbūvi. Pirmo reizi pasīvo radaru Mēness pētīšanai 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 (līdzīga optiskā reflektora spogulim). Jo lielāks tā diametrs, jo vairāk vājš signāls antena varēs uztvert. Radioteleskopi bieži darbojas sarežģīti, apvienojot ne tikai ierīces, kas atrodas tuvu viena otrai, bet arī tās, kas atrodas dažādos kontinentos. Mūsdienu radioastronomijas svarīgākie uzdevumi ir pulsāru un galaktiku ar aktīviem kodoliem izpēte un starpzvaigžņu vides izpēte.
Civilpieteikums
Lauksaimniecībā un mežsaimniecībā radiolokācijas ierīces ir neaizstājamas, lai iegūtu informāciju par veģetācijas izplatību un blīvumu, pētītu augšņu struktūru, parametrus un veidus un 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 ar radaru metodēm tiek uzraudzīts valsts galveno ūdensceļu stāvoklis, sniega un ledus sega, kā arī kartēta krasta līnija.
Radars ir neaizstājams meteorologu palīgs. Radars var viegli noteikt atmosfēras stāvokli desmitiem kilometru attālumā, un, pamatojoties uz iegūto datu analīzi, tiek veidota laika apstākļu izmaiņu prognoze noteiktā apgabalā.
Attīstības perspektīvas
Mūsdienīgai radiolokācijas stacijai galvenais vērtēšanas kritērijs ir efektivitātes un kvalitātes attiecība. Efektivitāte attiecas uz aprīkojuma vispārīgajiem taktiskajiem un tehniskajiem parametriem. Perfekta radara izveide ir sarežģīts inženiertehnisks, zinātniski tehnisks uzdevums, kura realizācija iespējama tikai izmantojot jaunākos elektromehānikas un elektronikas, datorzinātņu un datortehnoloģijas, enerģija.
Pēc ekspertu domām, tuvākajā nākotnē galvenais funkcionālās vienības visdažādākā sarežģītības un mērķa stacijās būs cietvielu aktīvās fāzētu bloku antenas (phased array antenas), 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 apsvērt visaptverošu radaru un aprēķināt šī radara taktiskos rādītājus: maksimālais diapazons, ņemot vērā absorbciju; reālā izšķirtspēja diapazonā un azimutā; reālā diapazona un azimuta mērījumu precizitāte. Teorētiskajā daļā ir sniegta impulsa aktīvā radara funkcionālā diagramma gaisa mērķiem gaisa satiksmes vadībai.
Kopīgojiet savus darbus sociālajos tīklos
Ja šis darbs jums neder, lapas apakšā ir līdzīgu darbu saraksts. Varat arī izmantot meklēšanas pogu
Radara sistēmas (radari) ir paredzētas, lai noteiktu 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 apsvērt visaptverošu radaru un aprēķināt šī radara taktiskos rādītājus: maksimālais diapazons, ņemot vērā absorbciju; reālā izšķirtspēja diapazonā un azimutā; reālā diapazona un azimuta mērījumu precizitāte.
Teorētiskajā daļā ir sniegta impulsa aktīvā radara funkcionālā diagramma gaisa mērķiem gaisa satiksmes vadībai. Ir doti arī sistēmas parametri un formulas tās aprēķināšanai.
Aprēķinu daļā tika noteikti šādi parametri: maksimālais diapazons, ņemot vērā absorbciju, reālais diapazons un azimuta izšķirtspēja, diapazona un azimuta mērījumu 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 noteiktu strukturālo vai fizikālo īpašību identificēšanu, izmantojot objektu atstarotos vai atkārtoti izstarotos radioviļņus vai savu radio emisiju. Radara novērošanas laikā iegūto informāciju sauc par radaru. Radiotehniskās radara novērošanas ierīces sauc par radaru stacijām (radariem) vai radariem. Pašus radara novērošanas objektus sauc par radara mērķiem vai vienkārši mērķiem. Izmantojot atstarotos radioviļņus, radara mērķi ir jebkādi pārkāpumi elektriskie parametri vide (dielektriskā un magnētiskā caurlaidība, vadītspēja), kurā izplatās primārais vilnis. Tas ietver lidmašīnas (lidmašīnas, helikopteri, laikapstākļu baloni utt.), hidrometeorus (lietus, sniegs, krusa, mākoņi utt.), upju un jūras kuģus, zemes objektus (ēkas, automašīnas, lidmašīnas lidostās utt.). , visa veida militārie objekti utt. Īpašs radara mērķu veids ir astronomiski objekti.
Radara informācijas avots ir radara signāls. Atkarībā no tā iegūšanas metodēm izšķir šādus radara novērošanas veidus.
- Pasīvās atbildes radars,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 aktīvās pasīvās atbildes radaru.
Aktīvās reaģēšanas radars,sauc par aktīvo radaru ar aktīvu reakciju, to raksturo fakts, ka atbildes signāls netiek atspoguļots, bet tiek atkārtoti izstarots, izmantojot īpašu transponderu - retranslatoru. Tajā pašā laikā radara novērošanas diapazons un kontrasts ievērojami palielinās.
Pasīvā radara pamatā ir pašu mērķu radio emisiju uztveršana, galvenokārt milimetru un centimetru diapazonā. Ja zondēšanas signālu abos iepriekšējos gadījumos var izmantot kā atskaites signālu, kas nodrošina fundamentālu diapazona un ātruma mērīšanas iespēju, tad šajā gadījumā šādas iespējas nav.
Radara sistēmu var uzskatīt par radara kanālu, kas ir līdzīgs radiosakariem vai telemetrijas kanāliem. Galvenās radara sastāvdaļas ir raidītājs, uztvērējs, antenas ierīce un gala ierīce.
Galvenie radara novērošanas posmi ir:noteikšana, mērīšana, izšķirtspēja un atpazīšana.
Atklāšana ir 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 diapazonā, ātrumā 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 kabeli uz kontroles punktu. Atsevišķu mērķu radara izsekošanas process ir automatizēts un tiek veikts, izmantojot datoru.
Gaisa kuģu navigāciju maršrutā nodrošina tie paši radari, kas tiek izmantoti gaisa satiksmes vadībā. Tos izmanto gan, lai uzraudzītu atbilstību noteiktajam maršrutam, gan lai noteiktu atrašanās vietu lidojuma laikā.
Lai veiktu nosēšanos un tās automatizāciju, kopā ar radiobāku sistēmām plaši tiek izmantoti nosēšanās radari, kas nodrošina lidmašīnas novirzes no kursa un slīdēšanas trajektorijas uzraudzību.
Civilajā aviācijā tiek izmantotas arī vairākas gaisa radara ierīces. Tas galvenokārt ietver borta radaru bīstamu laika apstākļu veidojumu un šķēršļu noteikšanai. Parasti tas kalpo arī zemes apsekošanai, lai nodrošinātu autonomas navigācijas iespēju pa raksturīgiem zemes radara orientieriem.
Radara sistēmas (radari) ir paredzētas, lai noteiktu 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.
Apskatīsim impulsa aktīvā radara darbību gaisa mērķu noteikšanai gaisa satiksmes vadībai (ATC), kura uzbūve parādīta 1. attēlā. Skata vadības ierīci (antenas vadību) izmanto, lai apskatītu telpu (parasti apļveida) ar antenas stars, šaurs horizontālajā plaknē un plats vertikāli.
Attiecīgais radars izmanto impulsa starojuma režīmu, tāpēc brīdī, kad beidzas nākamais zondēšanas radio impulss, vienīgā antena pārslēdzas no raidītāja uz uztvērēju un tiek izmantota uztveršanai, līdz sāk ģenerēt nākamo zondēšanas radio impulsu, pēc kura antena atkal ir savienots ar raidītāju utt.
Šo darbību veic raidīšanas-saņemšanas slēdzis (RTS). Sprūda impulsus, kas nosaka zondēšanas signālu atkārtošanās periodu un sinhronizē visu radara apakšsistēmu darbību, ģenerē sinhronizators. Signāls no uztvērēja pēc analogā-digitālā pārveidotāja (ADC) tiek piegādāts informācijas apstrādes iekārtas signālu procesoram, kur tiek veikta primārā informācijas apstrāde, kas sastāv no signāla noteikšanas un mērķa koordinātu maiņas. Mērķa atzīmes un trajektorijas pēdas veidojas sākotnējās informācijas apstrādes laikā datu apstrādātājā.
Ģenerētie signāli kopā ar informāciju par antenas leņķisko stāvokli tiek pārraidīti tālākai apstrādei uz komandpunktu, kā arī uzraudzībai uz vispusīgas redzamības indikatoru (PVI). Plkst akumulatora darbības laiks ICO radars kalpo kā galvenais elements gaisa situācijas novērošanai. Šāds radars parasti apstrādā informāciju digitālā formā. Šim nolūkam ir paredzēta ierīce signāla pārvēršanai par digitālais kods(ADC).
1. attēls Vispusīgā radara funkcionālā diagramma
1.2 Sistēmas definīcijas un galvenie parametri. Aprēķinu formulas
Radara pamata taktiskās īpašības
Maksimālais diapazons
Maksimālais diapazons tiek noteikts ar taktiskajām prasībām un ir atkarīgs no daudziem radara tehniskajiem parametriem, radioviļņu izplatīšanās apstākļiem un mērķa īpašībām, kas ir pakļautas nejaušām izmaiņām reālos staciju lietošanas apstākļos. Tāpēc maksimālais diapazons ir varbūtības raksturlielums.
Brīvās telpas diapazona vienādojums (t.i., neņemot vērā zemes ietekmi un absorbciju atmosfērā) punktveida mērķim nosaka saistību starp visiem galvenajiem radara parametriem.
kur E isl - vienā impulsā izstarotā enerģija;
S a - efektīva antenas zona;
S efo - efektīva atstarojoša mērķa zona;
- viļņa garums;
k p - diskriminācijas koeficients (signāla un trokšņa enerģijas attiecība uztvērēja ieejā, kas nodrošina signālu uztveršanu ar noteiktu pareizas noteikšanas varbūtību W autors un viltus trauksmes iespējamība Wlt);
E sh - uztveršanas laikā iedarbojošā trokšņa enerģija.
Kur R un - un impulsa jauda;
un , - impulsa ilgums.
kur d ag - antenas spoguļa horizontālais izmērs;
d av - antenas spoguļa vertikālais izmērs.
k r = k r.t. ,
kur k r.t. - teorētiskais atšķiramības koeficients.
k r.t. =,
kur q 0 - noteikšanas parametrs;
N - no mērķa saņemto impulsu skaits.
kur Wlt - viltus trauksmes iespējamība;
W autors - pareizas noteikšanas varbūtība.
kur t reģions,
F un - impulsu sūtīšanas frekvence;
Q a0.5 - antenas starojuma shēmas platums 0,5 jaudas līmenī
kur ir antenas griešanās leņķiskais ātrums.
kur T pārskatīšana ir pārskata periods.
kur k =1,38 10 -23 J/deg — Bolcmaņa konstante;
k sh - uztvērēja trokšņa rādītājs;
T - uztvērēja temperatūra Kelvina grādos ( T = 300 K).
Radara maksimālais darbības rādiuss, ņemot vērā radioviļņu enerģijas absorbciju.
kur ēzelis - vājinājuma koeficients;
D - vājinošā slāņa platums.
Minimālais radara darbības rādiuss
Ja antenas sistēma neuzliek 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 atkopšanas laiks.
Radara diapazona izšķirtspēja
Reālā diapazona izšķirtspēja, izmantojot visaptverošas redzamības indikatoru kā izvades ierīci, tiks noteikta pēc formulas
(D)= (D) sviedri + (D) ind,
g de (D) sviedri - potenciālā diapazona izšķirtspēja;
(D) ind - indikatora diapazona izšķirtspēja.
Signālam nesakarīga taisnstūra impulsu vilciena formā:
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 shk - diapazona skalas robežvērtība;
k e = 0,4 — ekrāna izmantošanas koeficients,
Q f - caurules fokusēšanas kvalitāte.
Radara azimuta izšķirtspēja
Faktisko azimuta izšķirtspēju nosaka pēc formulas:
( az) = ( az) sviedri + ( az) ind,
kur ( az ) pods - potenciālā azimuta izšķirtspēja, tuvinot Gausa līknes starojuma modeli;
( az ) ind - indikatora azimuta izšķirtspēja
( az ) sviedri =1,3 Q a 0,5,
( az ) ind = d n M f ,
kur dn - katodstaru caurules punkta diametrs;
Mf mēroga skala.
kur r - atzīmes noņemšana no ekrāna centra.
Precizitāte koordinātu noteikšanai pēc diapazona Un
Diapazona noteikšanas precizitāte ir atkarīga no atstarotā signāla aizkaves mērīšanas precizitātes, kļūdām, kas radušās suboptimālas signāla apstrādes rezultātā, neuzskaitītu signālu kavējumu klātbūtnes pārraides, uztveršanas un indikācijas ceļos un nejaušām kļūdām diapazona mērījumos indikatora ierīcēs.
Precizitāti raksturo mērījumu kļūda. Rezultātā diapazona mērījuma vidējo kvadrātisko kļūdu nosaka pēc formulas:
kur (D) sviedri - potenciālā diapazona mērīšanas kļūda.
(D) sadalījums kļūda izplatīšanās nelinearitātes dēļ;
(D) lietotne — aparatūras kļūda.
kur q 0 - dubultā signāla un trokšņa attiecība.
Azimuta koordinātu noteikšanas precizitāte
Sistemātiskas kļūdas azimuta mērījumos var rasties radara antenas sistēmas neprecīzas orientācijas un neatbilstības dēļ starp antenas pozīciju un elektriskā azimuta skalu.
Nejaušas kļūdas mērķa azimuta mērīšanā rada antenas rotācijas sistēmas nestabilitāte, azimuta marķējuma ģenerēšanas shēmu nestabilitāte, kā arī nolasīšanas kļūdas.
Rezultātā iegūto vidējo kvadrātisko kļūdu azimuta mērījumā nosaka:
Sākotnējie dati (5. iespēja)
- Viļņa garums , [cm] ................................................... .......................... .... 6
- Impulsu jauda R un , [kW] ................................................... .............. 600
- Impulsa ilgums un , [μs] .................................................. ...... ........... 2,2
- Impulsu sūtīšanas frekvence F un , [Hz]................................................ ...... ...... 700
- Antenas spoguļa horizontālais izmērs d ag [m] ........................... 7
- Antenas spoguļa vertikālais izmērs d av , [m] .................. 2.5
- Pārskata perioda T apskats , [Ar] .................................................. ......................... 25
- Uztvērēja trokšņa rādītājs k sh ................................................. ....... 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
- Diapazona mērīšanas atzīmes D , [km] .............................................. 15
- Azimuta mērīšanas atzīmes , [grāds] ...................................................... 4
2. Universālā radara taktisko rādītāju aprēķins
2.1. Maksimālā diapazona aprēķins, ņemot vērā absorbciju
Pirmkārt, radara maksimālo diapazonu aprēķina, neņemot vērā radioviļņu enerģijas vājināšanos izplatīšanās laikā. Aprēķins tiek veikts pēc formulas:
(1)
Aprēķināsim un noteiksim šajā izteiksmē iekļautos daudzumus:
E isl = P un un =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 °
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 sh - uztveršanas laikā iedarbojošā trokšņa enerģija:
E w =kk w T = 1,38 10 -23 5 300 = 2,07 10 -20 [J]
Visas iegūtās vērtības aizstājot ar (1), mēs atrodam 634,38 [km]
Tagad mēs nosakām radara maksimālo diapazonu, ņemot vērā radioviļņu enerģijas absorbciju:
(2)
Vērtība ēzelis mēs to atrodam no grafikiem. Priekš =6 cm ēzelis pieņemts vienāds ar 0,01 dB/km. Pieņemsim, ka vājināšanās notiek visā diapazonā. Saskaņā ar šo nosacījumu formula (2) izpaužas kā transcendentāls vienādojums
(3)
Vienādojumu (3) atrisinām grafiski. Priekš osl = 0,01 dB/km un D maks = aprēķināti 634,38 km D max.osl = 305,9 km.
Secinājums: No iegūtajiem aprēķiniem ir skaidrs, ka radara maksimālais diapazons, ņemot vērā radioviļņu enerģijas vājināšanos izplatīšanās laikā, ir vienāds ar D max.os l = 305,9 [km].
2.2. Faktiskā diapazona un azimuta izšķirtspējas aprēķins
Faktisko diapazona izšķirtspēju, izmantojot visaptverošas redzamības indikatoru kā izvades ierīci, noteiks pēc formulas:
(D) = (D) sviedri + (D) ind
Signālam nesakarīga taisnstūra impulsu vilciena formā
0,33 [km]
D shk1 =50 [km], (D) ind1 =0,31 [km]
D shk2 = 400 [km], (D) ind2 = 2,50 [km]
Reālā diapazona izšķirtspēja:
D ned.1 =50 km (D) 1 = (D) sviedri + (D) ind1 =0,33+0,31=0,64 [km]
D ned.2 =400 km (D) 2 = (D) sviedri + (D) ind2 =0,33+2,50=2,83 [km]
Mēs aprēķinām reālo azimuta izšķirtspēju, izmantojot formulu:
( az) = ( az) sviedri + ( az) ind
( az ) sviedri =1,3 Q a 0,5 =0,663 [deg]
( az ) ind = d n M f
Ņemot r = k e d e / 2 (atzīme uz ekrāna malas), mēs iegūstam
0,717 °
( az ) = 0,663 + 0,717 = 1,38 [deg]
Secinājums: Faktiskā diapazona izšķirtspēja ir:
D shk1 = 0,64 [km], D shk2 = 2,83 [km].
Reālā azimuta izšķirtspēja:
( az )=1,38 [deg].
2.3. Diapazona un azimuta mērījumu reālās precizitātes aprēķins
Precizitāti raksturo mērījumu kļūda. Iegūtā vidējā kvadrātiskā kļūda diapazona mērījumā tiks aprēķināta, izmantojot formulu:
40,86
(D) sviedri = [km]
Kļūda izplatīšanās nelinearitātes dēļ (D) sadalījums atstāta novārtā. Aparatūras kļūdas (D) lietotne tiek samazinātas līdz kļūdām nolasīšanā indikatora skalā (D) ind . Mēs izmantojam skaitīšanas metodi, izmantojot elektroniskās zīmes (skalas gredzenus) visapkārt displeja indikatora ekrānā.
(D) ind = 0,1 D = 1,5 [km], kur D - mēroga dalīšanas cena.
(D) = = 5 [km]
Mēs nosakām iegūto vidējo kvadrātisko kļūdu azimuta mērīšanā līdzīgā veidā:
0,065
( az ) ind =0,1 = 0,4
Secinājums: Aprēķinot iegūto diapazona mērījuma vidējo kvadrātisko kļūdu, mēs iegūstam (D) ( az) =0,4 [deg].
Secinājums
Šajā kursa darbā tika aprēķināti impulsa aktīvā radara parametri (maksimālais diapazons, ņemot vērā absorbciju, reālā izšķirtspēja diapazonā un azimuta, diapazona un azimuta mērījumu precizitāte) gaisa mērķu noteikšanai gaisa satiksmes vadībai.
Aprēķinu laikā tika iegūti šādi dati:
1. Radara maksimālais diapazons, ņemot vērā radioviļņu enerģijas vājināšanos izplatīšanās laikā, ir vienāds ar D max.osl = 305,9 [km];
2. Reālā diapazona izšķirtspēja ir vienāda ar:
par D wk1 = 0,64 [km];
D shk2 = 2,83 [km].
Reālā azimuta izšķirtspēja: ( az )=1,38 [deg].
3. Iegūta diapazona mērījuma vidējā kvadrātiskā kļūda(D) =1,5 [km]. Azimuta mērījuma vidējā kvadrātiskā kļūda ( az ) =0,4 [deg].
Impulsa radaru priekšrocības ietver attāluma mērīšanas vienkāršību līdz mērķiem un to diapazona izšķirtspēju, īpaši, ja skatīšanās zonā 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 nespēja izmērīt mazos attālumos lielu mirušo zonu.
Radari tiek izmantoti visdažādāko problēmu risināšanai: no kosmosa kuģu mīkstas nosēšanās nodrošināšanas uz planētu virsmas līdz cilvēku kustības ātruma mērīšanai, no ieroču vadības pretraķešu un pretgaisa aizsardzības sistēmās līdz personīgajai aizsardzībai.
Bibliogrāfija
- Vasins V.V. Radiotehnikas mērīšanas sistēmu klāsts. Metodiskā izstrāde. - M.:MIEM 1977. gads
- 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. Radio sistēmas: Mācību grāmata augstskolām / Ju.M.Kazarinovs [u.c.]; Ed. Ju. M. Kazarinova. M.: Akadēmija, 2008. 590 lpp.:
Citi līdzīgi darbi, kas jūs varētu interesēt.vshm> |
|||
| 1029. | Programmatūras izstrāde datormācību sistēmas (CTS) laboratorijas kompleksam “Ekspertu sistēmas” | 4,25 MB | |
| AI jomai ir vairāk nekā četrdesmit gadu attīstības vēsture. Jau no paša sākuma tā izskatīja vairākas ļoti sarežģītas problēmas, kuras līdz ar citām joprojām ir izpētes priekšmets: teorēmu automātiskie pierādījumi... | |||
| 3242. | Mērīšanas sistēmas primārā devēja dinamisko raksturlielumu ciparu 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 pakotnes tiek izmantotas, lai pētītu signālu apstrādes matemātiskos aspektus | |||
| 13757. | Tīkla sistēmas izveide elektronisko kursu atbalsta Operētājsistēmu testēšanai (izmantojot Joomla rīka apvalka piemēru) | 1,83 MB | |
| Testu rakstīšanas programma ļaus jums strādāt ar jautājumiem elektroniskā formātā izmantot visus veidus digitālā informācija lai parādītu jautājuma saturu. Mērķis kursa darbs ir izveidot modernu tīmekļa pakalpojuma modeli zināšanu pārbaudei, 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 visai zināšanu kontrolei, krāpšanās neiespējamību un... | |||
| 523. | Organisma funkcionālās sistēmas. Nervu sistēmas darbība | 4,53 KB | |
| Organisma funkcionālās sistēmas. Nervu sistēmas darbs Papildus analizatoriem, tas ir, sensorajām sistēmām, organismā darbojas arī citas sistēmas. Šīs sistēmas var būt skaidri morfoloģiski veidotas, tas ir, tām ir skaidra struktūra. Šādas sistēmas ietver, piemēram, asinsrites, elpošanas vai gremošanas sistēmas. | |||
| 6243. | 44,47 KB | ||
| CSRP klientu sinhronizētās resursu plānošanas klases sistēmas. CRM sistēmas Customer Relationships Mngement klientu attiecību pārvaldība. EAM klases sistēmas. Neskatoties uz to, ka vadošie uzņēmumi ievieš jaudīgākās sistēmas ar ERP klasi vairs nepietiek, lai palielinātu uzņēmuma ienākumus. | |||
| 3754. | Skaitļu sistēmas | 21,73 KB | |
| Skaitlis ir matemātikas pamatjēdziens, kas parasti nozīmē vai nu daudzumu, izmēru, svaru un tamlīdzīgus, vai arī sērijas numuru, izkārtojumu secībā, kodu, šifru un tamlīdzīgi. | |||
| 4228. | Sociālās sistēmas | 11,38 KB | |
| Parsons nozīmē noliktavu, kas ir lielāka par gāzes sistēmu. Citas dzīvības uzglabāšanas sistēmas ir kultūras sistēma, īpatnību sistēma un uzvedības organisma sistēma. Atšķirību starp dažādām pastiprināšanas apakšsistēmām var veikt, pamatojoties uz to raksturīgajām funkcijām. Lai sistēma varētu darboties, to var izdarīt pirms piekļuves pielāgošanas integrācijai un skata saglabāšanas, lai jūs varētu būt apmierināti ar vairākiem funkcionāliem ieguvumiem. | |||
| 9218. | LIDMAŠĪNU KURSU SISTĒMAS | 592,07 KB | |
| Visaptveroša metode kursa noteikšanai. Gaisa kuģu kursa noteikšanai tika izveidota lielākā uz dažādiem fizikāliem darbības principiem balstītu virziena instrumentu un sistēmu grupa. Tāpēc, mērot kursu, kļūdas rodas Zemes rotācijas un gaisa kuģa 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 izšķirt divus variantus šo saikņu veidošanai, kas pastāvīgi, bet nekādā gadījumā ne vienmērīgi izplatās politiskās dzīves vēsturē. | |||
| 8063. | Daudzbāzu sistēmas | 7,39 KB | |
| Vairāku bāzu sistēmas ļauj dažādu vietņu galalietotājiem piekļūt datiem un koplietot tos bez nepieciešamības fiziski integrēt esošās datu bāzes. Tie nodrošina lietotājiem iespēju pārvaldīt savu mezglu datu bāzes bez centralizētas kontroles, kas ir raksturīga parastajiem izplatīto DBVS veidiem. Vietējais datu bāzes administrators var atļaut piekļuvi noteiktai savas datu bāzes daļai, izveidojot eksporta shēmu. | |||
RADARA BLOKSHĒMA, DARBĪBAS PRINCIPS UN TAKTISKĀS UN TEHNISKĀS RAKSTUROJUMS
Primārā trešās paaudzes radara blokshēmas konstruēšanai ir vairākas iespējas. Zemāk ir viens no iespējamie varianti, kurā izmantoti mūsdienu zinātnes un tehnikas sasniegumi. Kā analogās sistēmas tika izvēlēti vietējie radari “Skala-M”, “Skala-MPR” un “Skala-MPA”. Ārvalstu radaru ATCR-22, ATCR-44 uzbūves īpatnības šajā nodaļā aplūkotas salīdzinājumā ar vietējiem radariem. Atšķirības maršruta un lidlauka radaru izbūvē tiek skaidrotas pēc nepieciešamības/
Attēlā 1.1. attēlā parādīta primārā visaptverošā impulsa radara blokshēma. Šīs shēmas galvenās iezīmes ir:
· divu raiduztvērēja kanālu izmantošana ar frekvenču atdalīšanu;
· divu staru antenas raksta izmantošana vertikālā plaknē, lai uztvertu no mērķiem atstarotos signālus;
· patiesi saskaņotas metodes pielietošana kustīgu mērķu atlasei.
Pirmā radara iezīme ir saistīta ar vienas no tā enerģijas potenciāla palielināšanas metodēm - frekvences atdalīšanas metodes izmantošanu, kas ir šāda. Divi raidītāji A un B darbojas vienlaicīgi
1.1.attēls. Primārā radara blokshēma
uz kopējo antenu impulsu modulācijas režīmā ar dažādām nesējfrekvencēm Fa Un Fв skan radio impulsi. Starp šiem radio impulsiem ir neliela laika nobīde, kas parasti ir 4 -6 μs. Frekvenču atdalīšana nepārsniedz 40 -60 MHz. Signāli ar dažādām frekvencēm, kas atspoguļoti no mērķa, 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 pievienoti 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. Daudzfrekvenču radara priekšrocības salīdzinājumā ar viena kanāla radaru ir šādas:
· radara starojuma kopējā jauda palielinās individuālā raidītāja jaudas ierobežojumu klātbūtnē;
· mērķa noteikšanas diapazona un koordinātu mērījumu precizitātes palielināšanās;
· palielinās radara uzticamība un tā trokšņu noturība pret mākslīgas un dabiskas izcelsmes traucējumiem.
Detekcijas diapazona un mērķa koordinātu mērīšanas precizitātes palielināšanās ir izskaidrojama ar to, ka ar pietiekami lielu atstatumu nesēja frekvences izstarotos signālus
f a -f b =Df ³ c/l c,
Kur Ar- radioviļņu izplatīšanās ātrums, l c- mērķa lineārais izmērs.
Saņemtie signāli un troksnis kanālos A un B izrādās nekorelējoši, un šo kanālu izejas spriegumu summai ir raksturīgas daudz mazākas amplitūdas svārstības kompleksa kustīga mērķa novērošanas procesā nekā signāla uztveršanas gadījumā. vienā frekvencē. Tāda pati izlīdzināšanas svārstību ietekme arī izskaidro iespēju efektīvāk nomākt traucējošos atstarojumus no zemes virsmas un vietējiem objektiem. Piemēram, radariem ATCR-22 un ATCR-44 darbības diapazons divu frekvenču režīmā 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, Apkopešis radars spēj pildīt savas funkcijas ar noteiktu rādītāju pieņemamu 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 galvenā antenas padeve darbojas raidīšanas un uztveršanas režīmos, un papildu (augšējo) staru kūli, kad tiek veikta papildu antenas padeve. darbojas tikai saņemšanas režīmā. Izmantojot divu staru staru kūli, lai uztvertu signālus, kas atspoguļoti no mērķiem, tiek īstenota viena no metodēm, kā apkarot traucējošos atstarojumus no zemes virsmas un vietējiem objektiem. Šo atspīdumu slāpēšana tiek veikta, summējot signālus, kas saņemti pa galveno un papildu staru kūli. Maksimālā starojuma virziens gar augšējo staru atrodas vertikālajā plaknē, parasti par 3 -5° augstāk nekā pa apakšējo. Izmantojot šo traucējumu novēršanas metodi, tiek panākts signālu no vietējiem objektiem vājināšanās par 15-20 dB.
Dažos radaru veidos uztveršanas zona vertikālajā plaknē tiek veidota, ņemot vērā saņemto signālu lokālās apstrādes izmantošanu SDC sistēmā. Šis noteikšanas zonas veidošanas princips, izmantojot maršruta radara piemēru, ir parādīts attēlā. 1.2. Visa diapazona noteikšanas zona ir sadalīta četrās sadaļās 1-1V. Teritorijas robežas tiek noteiktas pēc stingras programmas atkarībā no radara atrašanās vietas konkrētajiem apstākļiem. Attēlā 1.2 ir atzīmēti:
K 1 ir augšējā robeža signālu izmantošanai no papildu stara 2, kas apstrādāts SDC sistēmā (Papildu SDC);
Rīsi. 1.2. K-zonas veidošanas princips - trases radars: 1 - tālās gaismas; 2 - papildu staru kūlis
K 2 - SDC sistēmā (Main SDC) apstrādāto tālās gaismas 1 signālu izmantošanas augšējā robeža;
A ir SDC sistēmā neapstrādātu papildu staru 2 signālu izmantošanas augšējā robeža (papildu A);
D max ir radara maksimālais diapazons, kas ir SDC sistēmā neapstrādātu tālās gaismas 1 signālu izmantošanas augšējā robeža.
(Pamata A), robežu pozīcija K 1, K 2 un A tiek pielāgota diapazonā attēlā norādītajās robežās. III sadaļai paredzēta divu apakšprogrammu izmantošana, ko nosaka doto robežu (pārslēgšanas impulsu) secība; 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 vietējiem objektiem 1. diapazona sākotnējā sadaļā;
· minimizējiet 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, ko SDC sistēma pilnībā nenovērš, vēlams izmantot papildu staru signālu (111. sadaļa pie K 2<А).
Kombinēta divu staru staru kūļa shēmas izmantošana radarā uztveršanai un lokālai signālu apstrādei SDC sistēmā nodrošina vispārēju vietējo objektu traucējumu nomākšanu par 45–56 dB, ja SDC sistēmā tiek veikta dubulta starpperiodu atņemšana. un par 50 -55 dB trīskāršas atņemšanas gadījumā.
Jāņem vērā, ka aplūkoto noteikšanas zonas veidošanas principu var izmantot gan vienas frekvences, 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 Galvenā A A + Galvenais B - A un Papildus a -A + Papildus b -A summas, bet SDC. sistēma tikai viena frekvences kanāla signālus (vads A, 1.1. att.).
Ir viegli pamanīt, ka aprakstītā noteikšanas zonas veidošanas metode ir balstīta uz ideju kontrolēt radara struktūru un parametrus atkarībā no traucējumu situācijas konkrētos darbības apstākļos. Šajā gadījumā kontrole tiek veikta saskaņā ar stingru programmu. Pēc traucējumu situācijas iepriekšējas analīzes un robežu noteikšanas K 1, K 2. un Un starp četrām noteikšanas zonas diapazona sekcijām radara struktūra iegūst fiksētu konfigurāciju un radara darbības laikā nemainās.
Citi mūsdienu radari izmanto elastīgāku noteikšanas zonas veidošanas metodi, kas īsteno ideju dinamiski pielāgot radaru traucējošai videi. Šo metodi izmanto, piemēram, ATCR-22 un ATCR-44 radaros. Šajā gadījumā visa noteikšanas zona pēc diapazona ir sadalīta divās vienādās daļās (1 un 11). 1. sadaļa, kurai raksturīga vislielākā vietējo objektu radīto traucējumu ietekme, ir sadalīta mazākos elementos gar diapazonu (16 elementi). Azimuta skata laukums, kas vienāds ar 360°, ir sadalīts arī elementārajos sektoros 5,6° (64 sektori) . Rezultātā viss skata laukums horizontālajā plaknē radara maksimālā diapazona pirmajā pusē ir sadalīts 16*64=1024 šūnās. Darba cikla laikā, kas vienāds ar trim pārskata periodiem, tiek analizēta traucējumu situācija un speciālā radara glabāšanas ierīcē tiek ģenerēta aktuālā traucējumu karte, kas satur informāciju par traucējumu līmeni katrā no 1024 šūnām. Pamatojoties uz šo informāciju, tiek atlasīti svēršanas koeficienti, lai veidotu svērto signālu summu, kas saņemta pa galveno un papildu staru kūli, 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 pa tālo gaismu.
Salīdzinot abas aplūkotās radara noteikšanas zonas veidošanas metodes, jāatzīmē, ka signālu kombinācija no apakšējā stara galvenā un papildu stara pirmajā metodē tiek veikta video frekvencē, bet otrajā metodē - plkst. augsta frekvence. Pēdējā gadījumā signālu summēšanas darbība tiek veikta īpašā ierīcē - pirmajā no noteikšanas zonas apakšējās malas (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 noved pie sarežģītāka aprīkojuma. Turklāt ar otro metodi tiek pilnīgāk izmantotas SDC sistēmas iespējas, jo šajā sistēmā tiek apstrādāti abu radara frekvenču kanālu signāli, nevis tikai vadošā kanāla signāls, kā ar pirmo metodi. . Kopā ar uzskaitītajām priekšrocībām otrajai noteikšanas zonas veidošanas metodei ir būtisks trūkums, kas sarežģī tās plašo izmantošanu:
Summējot signālus augstās frekvencēs, ir nepieciešama augsta šo signālu veidošanās precizitāte un stabilitāte. Šīs prasības pārkāpums radara darbības laikā var samazināt vietējo objektu radīto traucējumu slāpēšanas pakāpi, jo tiek izmantots divu staru antenas modelis.
Apskatīsim radara darbības principu, kura blokshēma ir parādīta attēlā. 1.1. Šis radars darbojas visaptverošā azimuta skatīšanās 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 azimuta mērīšanu veic ar amplitūdas metodi, pamatojoties uz radara antenas virziena īpašību izmantošanu horizontālajā plaknē, un diapazona mērīšanu veic ar laika metodi, mērot. no mērķa atstarotā signāla aizkave attiecībā pret zondēšanas signāla emisijas brīdi.
Apskatīsim tuvāk viena radara kanāla darbību. Sinhronizācijas sistēma (SS) ģenerē radara sprūda impulsus, kas tiek ievadīti raidierīces modulatora M ieejā. Modulators M sprūda impulsu ietekmē rada spēcīgus modulējošus impulsus, kas nonāk radara raidītāja galīgajā pastiprinātājā (OA), kas izgatavots saskaņā ar ķēdi “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 nonāk radara antenas ierīcē caur antenas slēdzi (AS) un BSRS jaudas pievienošanas un signāla atdalīšanas bloku, un antena tos izstaro mērķa virzienā.
Radio impulsi ar nesējfrekvenci f a, kas atspoguļoti no mērķa, kas saņemti pa apakšējā stara galveno staru kūli, caur BSRS, AP un zema trokšņa līmeņa RF blokiem tiek piegādāti uz vienu no apakšējās malas veidotāja (FNK) ieejām. Radio impulsi ar tādu pašu frekvenci fd, kas saņemti caur papildu apakšējā stara staru kūli, tiek piegādāti FNC otrajai ieejai caur bloku BRS un URCH signālu atdalīšanai. FNC izejā galvenā un papildu staru signālu svara summēšanas rezultātā veidojas kopējais signāls, kas tiek padots uz radara uztvērēja ieeju. Vadības signāls, kas nosaka svara koeficientu izvēli summēšanas laikā, tiek piegādāts uz FNC vadības ieeju no digitālās signālu apstrādes un radara adaptācijas sistēmas. Uztvērēja ierīce veic signāla frekvences pārveidošanu, pastiprināšanu un frekvences izvēli starpfrekvences pastiprinātājā un noteikšanu, izmantojot amplitūdas un fāzes detektorus. Video signāls A no amplitūdas detektora izejas iet tālāk uz digitālo apstrādes sistēmu, apejot DTS sistēmu, un SDC video signāls no fāzes detektora izejas nonāk DTS sistēmas ieejā, kas ir daļa no digitālās sistēmas. signālu apstrādes sistēma. Frekvences pārveidotāja un uztvērēja fāzes detektora darbībai nepieciešamos signālus ar atskaites frekvencēm f a1 un f a2 ģenerē kopīgs galvenās frekvences ģenerators. 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, dažādu veidu automātiskās uztvērēja pastiprinājuma regulēšanas iespējas:
· pagaidu automātiskā pastiprinājuma kontrole,
trokšņa automātiskā pastiprinājuma kontrole,
· pastiprinātāja automātiska pakāpeniska pastiprinājuma kontrole, izmantojot adaptīvo trokšņu slāpētāja ķēdi.
Iepriekš minētie pielāgojumi, izņemot SHARA, nodrošina uztvertā radara signāla dinamiskā diapazona saspiešanu un tā koordināciju ar digitālās signālu apstrādes un adaptācijas sistēmas dinamisko diapazonu. Ar SHARU palīdzību tiek nodrošināta trokšņa līmeņa stabilizācija radara uztvērēja izejā.
Radara antenas padeves sistēma nodrošina:
· ierīces emitēto vibrāciju polarizācijas vienmērīgai regulēšanai,
· metri raidītās jaudas, zondēšanas signāla frekvences un formas.
Pseidokoherentos radaros, kuros izmanto raidierīces, kas izgatavotas uz magnetrona, uztvērējs ietver arī sistēmu magnetrona frekvences automātiskai regulēšanai. Šī sistēma kalpo magnetrona frekvences regulēšanai un koherentā lokālā oscilatora fāzei, 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 frekvenču diapazona svārstību ietekmē (sk. 1.1. att.) kanālā B tiek ģenerētas 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 taktiskos un tehniskos parametrus,
· 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 digitālā formā, izmantojot analogo-digitālo pārveidotājus. Šajā gadījumā tiek veikta laika paraugu ņemšana un daudzlīmeņu kvantēšana pēc šo signālu amplitūdas.
Apstrādes sistēmas pirmā funkcija tiek īstenota, izmantojot šādas digitālās ierīces:
· SDC sistēmas starpperiodu (dubultās vai trīskāršās) atņemšanas ierīces;
· video korelators asinhrono traucējumu un iepriekšējā zondēšanas 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);
· signālu ieguves ierīces informācijas iegūšanai par meteoroloģisko veidojumu kontūrām.
Veicot apstrādes sistēmas otro funkciju, tiek izmantotas šādas ierīces:
· sektorizācijas ierīce skatīšanās laukuma sadalīšanai šūnās un sistēmas atmiņas sadalei;
· traucējumu kartētājs dinamiskas traucējumu kartes ģenerēšanai;
· saņemto signālu parametru analizatori, ar kuru palīdzību tiek veikta pašreizējās traucējumu situācijas analīze (signāla līmeņa analizatori starpfrekvences ceļā, viltus trauksmju biežums, meteoroloģisko veidojumu signālu parametri utt.) ;
· brīvpiekļuves atmiņas ierīces informācijas glabāšanai par pašreizējo traucējumu situāciju;
· vadības ierīces vadības signālu ģenerēšanai darba režīmiem un radara parametriem, kas nosaka:
· FNC svara koeficientu izvēle,
· A vai SDC režīma izvēle,
· iespējot vai atspējot LOG-MPV-AntiLOG ierīci,
· 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 APOI tiek pārraidīti divi kombinēti signāli: signāls A (vai SDC) un Meteo signāls. Radaros, kas nesatur savu APOI, šie signāli tiek pārveidoti, izmantojot ciparu-analogos pārveidotājus, analogā formā un tiek pārraidīti uz APOI ieejām, kas savienotas ar radaru, vadības indikatoru (CI) un platjoslas sakaru līniju SLS. Pēdējais nodrošina radara informācijas pārraidi neapstrādātā veidā, t.i., apejot APOI, uz manuālas ATC sistēmas displeja iekārtu.
Primārā informācijas apstrādes iekārta parasti ir universāla iekārta, kas savienota ar dažāda veida radariem. Šī iekārta veic gaisa mērķu signālu noteikšanas un to koordinātu mērīšanas operācijas, kā arī primārā radara informācijas apvienošanu ar informāciju no sekundārā radara. No APOI izejas radara informācija tiek digitāli pārsūtīta uz gaisa satiksmes vadības centru, izmantojot šaurjoslas ADF datu pārraides aprīkojumu. Turklāt tā pati informācija tiek nosūtīta uz primārā radara CI kontroles indikatoru. Lai sinhronizētu caur ShLS pieslēgto APOI, CI un displeja aprīkojumu, tiek izmantoti CC sinhronizācijas sistēmas ģenerētie signāli, kā arī primārā radara dibena pašreizējā azimutālā virziena signāls, kas nāk no antenas padeves sistēmas. Universālajos APOI parasti tiek nodrošināts autonoms sinhronizators, kas ļauj apstrādāt un izdot signālus optimālā tempā, neatkarīgi no primārā un sekundārā radara darbības laika režīmiem. Šim nolūkam pie APOI ieejas tiek nodrošinātas buferatmiņas ierīces, kuras vada ar pulksteņa impulsiem un minēto radaru leņķiskās informācijas signāliem. Turpmāka apstrāde APOI tiek veikta, izmantojot vadības signālus, ko ģenerē autonoms APOI sinhronizators.
Svarīga perspektīvā radara iezīme ir automātiskās iebūvētās vadības (AVC) sistēmas izmantošana, kas nodrošina analogo un digitālo radaru ierīču un sistēmu testa vadību.
Strukturāli radars ir izgatavots no atsevišķām montāžas vienībām - moduļiem, kurus saliekot noteiktās kombinācijās, var radīt vairākas radara iespējas, kas atšķiras pēc diapazona, uzticamības un izmaksām. Tādējādi tiek panākta racionāla radara iekārtu izmantošana, ņemot vērā specifiskos lietošanas apstākļus.
Jebkura radara raidīšanas ceļš sastāv no raidierīces, padeves sistēmas un antenas. Radioraidīšanas ierīce ir paredzēta skaņas signālu ģenerēšanai, pārvēršot enerģijas avotu enerģiju augstfrekvences (HF) svārstību enerģijā un kontrolējot šo svārstību parametrus. Lai to izdarītu, raidierīce parasti ietver barošanas avotu, modulatoru (vadības ierīci) un ģeneratoru.
Barošanas avots nodrošina enerģiju maiņstrāvas vai līdzstrāvas veidā. Otrajā gadījumā strāvas avots ir izgatavots augstsprieguma taisngrieža formā. Abu veidu avoti ir atraduši pielietojumu gaisa radaros.
Modulators kontrolē RF signāla aploksnes parametrus.
Ģenerators rada jaudīgu RF signālu, kura parametrus nosaka modulatora vadības signāli.
Pirmā grupa ir ar nepārtrauktu starojumu (bez modulācijas un ar emitēto svārstību modulāciju amplitūdā, frekvencē un fāzē). Šādas raidierīces tiek izmantotas borta radaru sistēmās, kas paredzētas gaisa kuģa zemes ātruma un dreifēšanas leņķa noteikšanai (pamatojoties uz Doplera frekvences izmaiņām), radara informācijas pārraidei utt.
Otrā grupa ir raidītāji, kas darbojas impulsa starojuma režīmā ar RF impulsu ilgumu no mikrosekundes daļām līdz simtiem milisekundēm un darbības ciklu no vienībām līdz simtiem tūkstošu. Šādas raidīšanas ierīces var izmantot RF svārstību amplitūdas, frekvences un fāzes modulāciju gan viena impulsa ietvaros, gan impulsu secībā. Turklāt var izmantot īpašus modulācijas veidus (impulsa ilgums, impulsa kods utt.).
Raidītāja ar vienpakāpes ģeneratoru blokshēma
Rakstā apskatīts kuģa radara darbības princips un vispārīgā uzbūves shēma. Radara staciju (radaru) darbība balstās uz radioviļņu atstarošanas fenomena izmantošanu no dažādiem šķēršļiem, kas atrodas to izplatīšanās ceļā, t.i., radarā atbalss fenomens tiek izmantots objektu novietojuma noteikšanai. Šim nolūkam radaram ir raidītājs, uztvērējs, speciāla 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.
Peilingu uz objektu nosaka šaura radara stara virziens, kas šobrīd krīt uz objektu un atstarojas no tā.
Attālumu līdz objektam var iegūt, mērot īsus 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 vispusīgie indikatori (PSI), uz kuru ekrāna veidojas kuģa apkārtnes navigācijas vides attēls.
Plaši tiek izmantoti piekrastes radari, kas uzstādīti ostās, to pieejās un kanālos vai sarežģītos kuģu ceļos. Ar to palīdzību radās iespēja ievest kuģus ostā, 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 attēlus no radiolokācijas stacijas ekrāna uz ostai tuvojošiem kuģiem. Pārsūtītos attēlus uz kuģa uztver parasts televīzijas uztvērējs, kas ievērojami atvieglo kuģa ieiešanu ostā navigatoram sliktas redzamības apstākļos.
Piekrastes (ostas) radarus ostas dispečers var izmantot arī, lai uzraudzītu kuģu kustību, kas atrodas ostas akvatorijā vai pieejās tiem.
Apskatīsim kuģa radara darbības principu ar vispusīgas redzamības indikatoru. Lai izskaidrotu tā darbību, izmantosim radara vienkāršotu blokshēmu (1. att.).
SI ģeneratora ģenerētais iedarbināšanas 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 piegādāts antenai caur antenas slēdzi (AS) caur īpašu viļņvadu un izstaro kosmosā šaurā virzītā starā. Sijas platums horizontālajā plaknē ir 1-2°, bet vertikālajā plaknē 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 vispirms ar raidītāju un pēc tam ar uztvērēju. Atstaroto impulsu caur antenas slēdzi padod maisītājam, kuram ir pievienots klistron oscilators (KG). Pēdējais ģenerē mazjaudas svārstības ar frekvenci f Г=946 0 MHz.
Mikserī svārstību pievienošanas rezultātā tiek atbrīvota starpfrekvences fPR=fГ-fС=60 MHz, kas pēc tam nonāk starpfrekvences pastiprinātājā (IFA), kas pastiprina atstarotos impulsus. Izmantojot detektoru, kas atrodas pastiprinātāja izejā, pastiprinātie impulsi tiek pārveidoti par video impulsiem, kas caur video mikseri (VS) tiek ievadīti video pastiprinātājā. Šeit tie tiek pastiprināti un nosūtīti uz katodstaru lampas (CRT) katodu.
Katodstaru lampa ir īpaši izstrādāta vakuumlampa (sk. 1. att.).
Tas sastāv no trim galvenajām daļām: elektronu pistoles ar fokusēšanas ierīci, novirzošās magnētiskās sistēmas un stikla spuldzes ar ekrānu, kam ir pēcspīdēšanas īpašība.
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 kontakts, kuram tiek pielikts augsts pozitīvais spriegums. Anods 3 ir paātrināšanas elektrods.
CRT ekrāna gaismas punkta spilgtums tiek regulēts, mainot negatīvo spriegumu uz vadības elektroda 2, izmantojot potenciometru “Brightness”. Normālā stāvoklī caurule ir bloķēta ar negatīvu spriegumu pie vadības elektroda 2.
Apkārtējās vides attēls visaptverošā skata indikatora ekrānā tiek iegūts šādi.
Vienlaicīgi ar zondes impulsu raidītāja starojuma sākšanu tiek iedarbināts slaucīšanas ģenerators, kas sastāv no multivibratora (MB) un zāģzobu strāvas ģeneratora (RCG), kas ģenerē zāģa zoba impulsus. Šie impulsi tiek ievadīti novirzīšanas sistēmai 5, kurai ir rotācijas mehānisms, kas ir savienots ar uztveršanas sinhronizatoru 6.
Tajā pašā laikā vadības elektrodam 2 tiek pielietots taisnstūra pozitīvs sprieguma impulss un tas tiek atbloķēts. Parādoties pieaugošai (zāģveida) strāvai CRT novirzes sistēmā, elektronu stars sāk vienmērīgi novirzīties no centra uz caurules malu, un ekrānā parādās gaismas skenēšanas rādiuss. Stara radiālā kustība pa ekrānu ir ļoti vāji redzama. Brīdī, kad pienāk atstarots signāls, palielinās potenciāls starp režģi un vadības katodu, caurule tiek atbloķēta un uz ekrāna sāk mirdzēt punkts, kas atbilst staru kūļa pašreizējai pozīcijai, kas veic radiālu kustību. Attālums no ekrāna centra līdz gaismas punktam būs proporcionāls attālumam līdz objektam. Novirzes sistēmai ir rotācijas kustība.
Novirzes sistēmas rotācijas mehānisms ir savienots ar sinhrono pārraidi ar antenas 9 sinhrono sensoru, tāpēc novirzes spole griežas ap CRT kaklu sinhroni un fāzē ar antenu 12. Rezultātā parādās rotējošais skenēšanas rādiuss. CRT ekrānā.
Kad antena tiek pagriezta, skenēšanas līnija griežas un indikatora ekrānā sāk iedegties jauni apgabali, kas atbilst impulsiem, kas atspoguļoti no dažādiem objektiem, kas atrodas dažādos gultņos. Lai pilnībā pagrieztu 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 kuģi.
Aptuvenai attāluma mērīšanai līdz dažādiem objektiem uz CRT ekrāna tiek uzlikti mēroga gredzeni (noteikta diapazona apļi), izmantojot elektronisko apgaismojumu, kas ģenerēts PCD blokā. Lai precīzāk izmērītu attālumu, radars izmanto īpašu attāluma mērītāju ar tā saukto kustīgo diapazona apli (MRC).
Lai izmērītu attālumu līdz jebkuram mērķim CRT ekrānā, ir jāpagriež attāluma mērītāja rokturis, jāsaskaņo PCD ar mērķa atzīmi un jānolasa jūdzes un desmitdaļas no skaitītāja, kas ir mehāniski savienots ar tālmēra rokturi.
Papildus atbalss signāliem un attāluma gredzeniem CRT ekrānā tiek izgaismota virziena atzīme 10 (sk. 1. att.). To panāk, pieliekot pozitīvu impulsu CRT vadības režģim brīdī, kad maksimālais antenas starojums iet virzienā, kas sakrīt ar kuģa viduslīnijas plakni.
Attēlu CRT ekrānā var orientēt attiecībā pret kuģa DP (virziena stabilizācija) vai attiecībā pret patieso meridiānu (ziemeļu stabilizācija). Pēdējā gadījumā caurules novirzes sistēmai ir arī sinhrons savienojums ar žirokasu.
6.1. IMPULSA RAIDĪTĀJA DARBĪBAS PRINCIPS
Raidītājs, kas ir daļa no impulsa navigācijas radara, ir paredzēts, lai radītu jaudīgus īstermiņa ultraaugstas frekvences (mikroviļņu) elektrisko svārstību impulsus ar stingri noteiktu frekvenci, ko nosaka sinhronizācijas ķēde.
Radara raidītājs satur īpaši augstas frekvences ģeneratoru (UHF), apakšmodulatoru, 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 ražo augstsprieguma video impulsus, kas tiek ievadīti magnetrona ieejā, kas ģenerē noteikta ilguma mikroviļņu radio impulsus. Impulsu modulatoru darbības princips ir balstīts uz lēnu enerģijas rezervju uzkrāšanu speciālā enerģijas uzkrāšanas ierīcē laika intervālā starp impulsiem un strauju sekojošu enerģijas atbrīvošanu modulatora slodzei, t.i. magnetrona ģenerators laikā, kas vienāds ar impulsa ilgumu.
Magnetroni un pusvadītāju mikroviļņu ģeneratori (Gunn diodes) tiek izmantoti kā MSHF.
Impulsu modulatora blokshēma ir parādīta attēlā. 6.2.
Atverot komutācijas ierīci, uzglabāšanas ierīce tiek uzlādēta no pastāvīga sprieguma avota caur ierobežotāju (rezistoru), kas aizsargā strāvas avotu no pārslodzes. Kad ierīce ir aizvērta, uzglabāšanas ierīce tiek izlādēta līdz slodzei (magnetronam), un tās anoda-katoda spailēs tiek izveidots noteikta ilguma un amplitūdas sprieguma impulss.
Kā uzglabāšanas ierīci var izmantot kapacitāti kondensatora formā vai atvērtu garas (mākslīgas) līnijas galā. Komutācijas ierīces - vakuuma caurule (iepriekš izlaistajiem radariem), tiristors, nelineārā induktivitāte.
Vienkāršākā ir modulatora ķēde ar uzglabāšanas kondensatoru. Šāda modulatora ķēdē kā enerģijas uzkrāšanas ierīce ir: uzglabāšanas kondensators, kā komutācijas ierīce: pārslēgšanas (modulatora vai izlādes) lampa, kā arī ierobežojošais rezistors un magnetrona ģenerators. Sākotnējā stāvoklī izlādes spuldze ir bloķēta ar negatīvu spriegumu vadības režģī (ķēde ir salauzta), uzglabāšanas kondensators ir uzlādēts.
Kad taisnstūrveida pozitīvas polaritātes sprieguma impulss ar ilgumu t Un izlādes lampa tiek atbloķēta (ķēde ir aizvērta) un uzglabāšanas kondensators tiek izlādēts magnetronā. Magnetrona anoda-katoda spailēs tiek izveidots modulējošs sprieguma impulss, kura ietekmē magnetrons ģenerē mikroviļņu svārstību impulsus.
Spriegums uz magnetrona būs tik ilgi, kamēr uz gāzizlādes lampas vadības režģa ir pozitīvs spriegums. Līdz ar to radio impulsu ilgums ir atkarīgs no kontroles impulsu ilguma.
Impulsu modulatoram ar uzglabāšanas kondensatoru ir viens būtisks trūkums. Tā kā, ģenerējot radio impulsu, kondensatora lādiņš tiek patērēts, spriegums uz tā strauji krītas un līdz ar to arī augstfrekvences svārstību jauda. Rezultātā tiek ģenerēts asas malas 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 raksturīgajai pretestībai jābūt vienādai ar RF oscilatora pretestību strāvas spaiļu pusē, t.i. tā anoda sprieguma attiecība pret anoda strāvu
6.2. LINEĀRI UN MAGNĒTISKIE MODULATORI
Praksē modulatori ar akumulācijas enerģiju, ko sauc lineārie modulatori.Šāda modulatora shēmas shēma (6.3. att.) ietver: uzlādes diode V1, uzlādes induktora spole L1, uzkrājošā līnija L.C., impulsu transformators T, tiristoru V2, uzlādes ķēde C1, R1.
Kad tiristors ir bloķēts, līnija tiek uzlādēta cauri V1, L1 uz spriedzi E. Tajā pašā laikā kondensators tiek uzlādēts C1 caur rezistoru R1.
Kad tiristoram tiek pielietots sprūda impulss ( ZI) pozitīva polaritāte, tiristors tiek atslēgts, caur to plūstošā izlādes strāva samazina tiristora pretestību, un uzglabāšanas līnija tiek izvadīta uz impulsa transformatora primāro tinumu. Modulējošais sprieguma impulss, kas noņemts no sekundārā tinuma, tiek ievadīts magnetronā. Radītā impulsa ilgums ir atkarīgs no parametriem L.C. rindas:
Praksē komutācijas ierīces nelineāras induktivitātes spoļu veidā, kuras sauc magnētisko impulsu modulatori. Nelineārās induktivitātes spolei ir serde, kas izgatavota no īpaša feromagnētiska materiāla ar minimāliem zudumiem. Ir zināms, ka, ja šāds kodols ir piesātināts, tad tā magnētiskā caurlaidība ir zema, un šādas spoles induktīvā pretestība ir minimāla. Gluži pretēji, nepiesātinātā stāvoklī serdeņa magnētiskā caurlaidība ir lielāka, palielinās spoles induktivitāte un palielinās induktīvā pretestība.
Papildus lineārā modulatora ķēdē izmantotajiem elementiem magnētiskā modulatora ķēde (6.4. att.) satur nelineāras induktivitātes spoli (droseles) L1, uzglabāšanas kondensators C1, nelineārais transformators T1, uzglabāšanas kondensators C2 un impulsu transformators T2.
Kad tiristors ir izslēgts, 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 ir piesātināts, un kondensators C2 izvadīts uz impulsa transformatora primāro tinumu.
Modulējošā impulsa ilgumu nosaka kondensatora izlādes laiks C2. Nepieciešamos gadījumos, kad impulsu ilgums 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. APAKŠMODULATORU KASKĀDES
Izlādes (modulatora) lampas darbību ķēdē ar uzglabāšanas kondensatoru kontrolē speciāla apakšmodulatora ķēde, kas ietver sprūda impulsa pastiprinātāju; pirmais gaidstāves bloķēšanas oscilators, kas darbojas impulsa atkārtošanās ātruma dalīšanas režīmā; otrais bloķējošais ģenerators, kas ģenerē fiksēta ilguma un amplitūdas vadības sprieguma impulsus, kas kontrolē gāzizlādes spuldzes darbību. Šī submodulatora shēma nodrošina, ka raidītājs darbojas ar dažādiem atkārtošanās ātrumiem un dažādu zondēšanas impulsu ilgumu.
Lineāro un magnētisko modulatoru darbību, kur tiristori tiek izmantoti kā vadības elements, kontrolē galvenais oscilators, kas parasti ietver sprūda impulsa pastiprinātāju, gaidīšanas režīma bloķēšanas ģeneratoru un emitera sekotāju, kas saskaņo tiristora ievades ķēdi ar bloķēšanu. ģeneratora izeja.
Rīsi. 6.5. Okeāna radara submodulatora ķēde
Attēlā 6.5. attēlā parādīta Ocean 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),
Gaida bloķējošs oscilators (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 lādēšanas pretestības dēļ R1. Otrajā gadījumā akumulatīvā līnija 2 uzlādēts caur pretestību R2.
Izejas posmu slodze ir rezistori R3 Un R4, kas savienots paralēli tiratronu katoda ķēdei 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 oscilatora izejā ir katoda sekotājs.
6.4. MAGNETRON ĢENERATORU ĪPAŠĪBAS
Magnetrons ir divu elektrodu elektrovakuuma ierīce ar elektromagnētisko vadību. Centimetru viļņu garuma diapazonā tiek izmantoti vairāku dobumu magnetroni. Šāda magnetrona struktūra ir parādīta attēlā. 6.6.
 |
|
Rīsi. 6.6. Magnetrona dizains Att. 6.7. Sakrauts magnetrons
Magnetrona konstrukcijas pamatā ir anoda bloks 1 masīva vara cilindra formā, kurā ap apkārtmēru ir apstrādāts pāra skaits rievu, kas attēlo cilindriskus rezonatorus 2.
Bloka centrā atrodas cilindrisks oksīda apsildāms katods 10 , kam ir ievērojams diametrs, lai iegūtu pietiekamu emisijas strāvu. Rezonatori sazinās ar magnetrona iekšējo dobumu, ko sauc par mijiedarbības telpu, izmantojot taisnstūrveida rievas 9. Katods tiek fiksēts magnetrona iekšpusē, izmantojot turētājus 12 , kas vienlaikus kalpo kā strāvas izvadi 11. Turētāji iziet cauri stikla savienojumiem cilindriskās caurulēs, kas uzstādītas uz atloka. Atloka sabiezējumi darbojas kā augstfrekvences droselis, neļaujot augstfrekvences enerģijai izkļūt caur kvēldiega spailēm. Abās katoda pusēs ir aizsargdiski 4 , novēršot elektronu noplūdi no mijiedarbības telpas magnetrona gala reģionos. Anoda bloka gala pusē ir vadītāju saišķi 3 , kas savieno anoda bloka segmentus.
Lai atdzesētu magnetronu, uz tā ārējās virsmas ir spuras, kuras izpūš ventilators. Lai atvieglotu dzesēšanu, apkopes drošību un augstfrekvences enerģijas noņemšanas vienkāršību, 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 otrs ir savienots ar iekšējo vadu 7 īsa koaksiālā līnija, kas iet caur stikla krustojumu 6 viļņvadā 5 . Ultraaugstas frekvences svārstības magnetronā ierosina elektronu plūsma, ko kontrolē pastāvīgi elektriskie un magnētiskie lauki, kas vērsti savstarpēji perpendikulāri.
Magnetronu ģeneratoru radaros izmanto pastāvīgos magnētus, kas izgatavoti no sakausējumiem ar augstu koercivitāti. Ir divu veidu magnētiskās sistēmas: ārējās magnētiskās sistēmas un magnētiskās sistēmas. Ārējā magnētiskā sistēma ir stacionāra struktūra ar magnetronu, kas uzstādīts starp polu daļām.
Kuģu navigācijas radaros ir kļuvuši plaši izplatīti salikti magnetroni, kuros magnētiskā sistēma ir neatņemama paša magnetrona konstrukcijas sastāvdaļa. Sakrautiem 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 shēmas ir parādītas attēlā. 6,8, a; 6.8, b.
Magnetrona ģeneratora ķēdē 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 anodu - magnetrona katodu uz negatīvo spaili. To nosaka izteiksme
|
|||
Rīsi. 6.8. Magnetronu ģeneratoru ķēdes
Kur es A - anoda strāvas vidējā vērtība, A;
F I - biežums impulsu secības, imp/s;
τ es – impulsa ilgums, s;
α – impulsa formas koeficients (taisnstūrveida impulsu skaits ir vienāds ar vienu).
Kvēldiega ķēde sastāv no kvēldiega transformatora sekundārā tinuma Tr un katoda sildīšanas pavedieni. Parasti magnetrona kvēldiega spriegums ir 6,3 V, taču, ņemot vērā to, ka katods darbojas uzlabotā elektronu bombardēšanas režīmā, pilns sildīšanas kvēldiega barošanas spriegums ir nepieciešams tikai, lai uzsildītu katodu pirms augsta sprieguma pieslēgšanas magnetrona anodam. . Kad ir ieslēgts augstais anoda spriegums, kvēldiega spriegums parasti tiek automātiski samazināts līdz 4 V, izmantojot rezistoru R, savienots ar kvēldiega transformatora primāro tinumu. Ķēdē (6.8.a att.) magnetrona katodam tiek pievadīts negatīvas polaritātes modulējošais sprieguma impulss no modulatora izejas.
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 otru galu - 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 modulējošo impulsu formas izkropļojumus, kvēldiega transformatora sekundārā tinuma kapacitātei jābūt pēc iespējas mazākai (ne vairāk kā dažiem desmitiem pikofaradu).
6.5. RAIDĪŠANAS IERĪCES radars "NAYADA-5"
Radara raidītājs Nayada-5 ir daļa no P-3 ierīces (uztvērēja) un ir paredzēts:
mikroviļņu zondēšanas impulsu veidošana un ģenerēšana;
nodrošina visu indikatora, raiduztvērēja un antenas ierīces bloku un mezglu sinhronu un vienfāzu darbību laikā.
Attēlā 6.9. attēlā parādīta Nayada-5 radara raiduztvērēja raidierīces blokshēma.
Raidīšanas ierīce ietver: īpaši augstas frekvences ierīci; raidītāja modulators; modulatora filtrs; pulksteņa impulsu ģenerators; taisngriežu ierīces, kas nodrošina strāvas padevi ierīces P – 3 blokiem un ķēdēm.
Nayada-5 radara raiduztvērēja blokshēma ietver:
Stabilizācijas signāla ģenerēšanas ceļš, paredzēts sekundāro sinhronizācijas impulsu ģenerēšanai, kas nonāk indikatorā, kā arī palaišanai caur raidītāja modulatora vadības automātisko stabilizācijas bloku. Ar šo sinhronizācijas impulsu palīdzību tiek nodrošināta zondēšanas impulsu sinhronizācija ar skenēšanas sākumu uz CRT indikatora.
Impulsu ģenerēšanas ceļa zondēšana, kas paredzēts mikroviļņu impulsu ģenerēšanai un pārsūtīšanai pa viļņvadu uz antenas ierīci. Tas notiek pēc tam, kad sprieguma modulators ģenerē mikroviļņu ģeneratora impulsu modulāciju, kā arī pārošanās bloku un mezglu vadības un sinhronizācijas impulsus.
Video signāla ģenerēšanas ceļš, kas paredzēts, lai pārveidotu atstarotos mikroviļņu impulsus starpfrekvences impulsos, izmantojot lokālo oscilatoru un maisītājus, veidojot un pastiprinot 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 konfigurācijas ceļš, paredzēts barošanas spriegumu ģenerēšanai visiem ierīces blokiem un shēmām, kā arī barošanas bloku, funkcionālo bloku un stacijas komponentu, magnetrona, lokālā oscilatora, dzirksteļu spraugas u.c.
6.6. RAIDĪTĀJU KONSTRUKCIJAS
Strukturāli radara raidītāji kopā ar uztverošo ierīci var atrasties atsevišķā izolētā ierīcē, ko sauc raiduztvērējs, tātad antenas blokā.
Attēlā 6.10. attēlā parādīts modernās viena un divu kanālu automatizētās radiolokācijas stacijas “Ryad” raiduztvērēju izskats (3,2 un 10 cm viļņa garums), 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 neapsildāma lauka katodu. Šiem magnetroniem ir bezatteices darbības laiks darba apstākļos, kas pārsniedz 10 000 stundas, tie nodrošina tūlītēju gatavību darbam un ievērojami vienkāršo raidītāju.
Rīsi. 6.10. Automatizētā radara "Ryad" raiduztvērēji
Plašā mikroelektronikas ieviešana mūsdienu kuģu navigācijas radaros, galvenokārt cietvielu mikroviļņu ierīcēs un mikroprocesoros, ir ļāvusi kombinācijā ar modernām signālu apstrādes metodēm iegūt kompaktas, uzticamas, ekonomiskas un viegli lietojamas raidīšanas un uztveršanas ierīces. . Lai novērstu apjomīgu viļņvada ierīču izmantošanu un novērstu jaudas zudumus, pārraidot un saņemot atstarotos signālus viļņvados, raidītājs un uztvērējs strukturāli atrodas antenas blokā atsevišķa moduļa veidā, ko dažreiz sauc par skeneris(skat. 7.23. att.). Tas nodrošina ātru raiduztvērēja moduļa noņemšanu, kā arī remontu, izmantojot agregāta nomaiņas metodi. Strāvas ieslēgšana un izslēgšana šāda veida raiduztvērējiem tiek veikta attālināti.
Attēlā 6.11. attēlā redzama piekrastes radara (BRLS) antenas raidīšanas-uztvērēja ierīce "Baltika-B", kas izgatavota monobloka formā. Baltika-B radars tiek izmantots kā piekrastes radars kuģu satiksmes vadības sistēmās (VTCS), kā arī ostu akvatorijā, pieejas kanālos un kuģu ceļos.
Baltika radara antena un raiduztvērējs
karstais gaidīšanas režīms
Sīkāka informācija par mūsdienu radariem ir aprakstīta mācību grāmatas 11. nodaļā.
