Radarstasjoner og luftforsvarssystemer i Russland. Radarstasjoner: historie og grunnleggende operasjonsprinsipper Elektriske kretsdiagrammer for sender/mottakere for flyradarer
Radar er en kombinasjon av vitenskapelige metoder og tekniske midler, tjener til å bestemme koordinatene og egenskapene til objektet ved hjelp av radiobølger. Objektet som undersøkes blir ofte referert til som et radarmål (eller ganske enkelt et mål).
Radioutstyr og verktøy designet for å utføre radaroppgaver kalles radarsystemer eller enheter (radar eller radar). Det grunnleggende om radar er basert på følgende fysiske fenomener og egenskaper:
- I forplantningsmediet er radiobølger, som møter gjenstander med forskjellige elektriske egenskaper, spredt på dem. Bølgen som reflekteres fra målet (eller dets egen stråling) gjør at radarsystemer kan oppdage og identifisere målet.
- På store avstander antas forplantningen av radiobølger å være rettlinjet, med konstant hastighet i et kjent medium. Denne forutsetningen gjør det mulig å nå målet og dets vinkelkoordinater (med en viss feil).
- Basert på Doppler-effekten, beregner frekvensen til det mottatte reflekterte signalet den radielle hastigheten til strålingspunktet i forhold til radaren.
Historisk referanse
Radiobølgenes evne til å reflektere ble påpekt av den store fysikeren G. Hertz og den russiske elektroingeniøren allerede på slutten av 1800-tallet. århundre. I følge et patent datert 1904 ble den første radaren laget av den tyske ingeniøren K. Hulmeier. Enheten, som han kalte et telemobiloskop, ble brukt på skip som pløyde Rhinen. I forbindelse med utviklingen så bruken av radar svært lovende ut som et element Forskning på dette området ble utført av ledende spesialister fra mange land i verden.
I 1932 beskrev Pavel Kondratievich Oshchepkov, en forsker ved LEFI (Leningrad Electrophysical Institute), det grunnleggende prinsippet for radar i sine arbeider. Han, i samarbeid med kolleger B.K. Shembel og V.V. Tsimbalin demonstrerte sommeren 1934 en prototype radarinstallasjon som oppdaget et mål i en høyde av 150 m i en avstand på 600 m. Ytterligere arbeid for å forbedre radarutstyret var å øke rekkevidden deres og øke nøyaktigheten ved å bestemme plasseringen av målet .
Natur elektromagnetisk stråling mål lar oss snakke om flere typer radar:
- passiv radar utforsker sin egen stråling (termisk, elektromagnetisk, etc.), som genererer mål (raketter, fly, romobjekter).
- Aktiv med aktiv respons utføres hvis objektet er utstyrt med en egen sender og interaksjon med den skjer i henhold til "request-response"-algoritmen.
- Aktiv med passiv respons involverer studiet av det sekundære (reflekterte) radiosignalet. i dette tilfellet består av en sender og en mottaker.
- semi-aktiv radar- dette er et spesielt tilfelle av aktiv, i tilfelle når mottakeren av reflektert stråling er plassert utenfor radaren (for eksempel er det et strukturelt element i et målsøkende missil).
Hver type har sine egne fordeler og ulemper.
Metoder og utstyr
Alle radarmidler i henhold til metoden som brukes er delt inn i radarer med kontinuerlig og pulsert stråling.
Førstnevnte inneholder i sin sammensetning en sender og en strålingsmottaker, som virker samtidig og kontinuerlig. I henhold til dette prinsippet ble de første radarenhetene opprettet. Et eksempel på et slikt system er en radiohøydemåler (en flyenhet som bestemmer avstanden til et fly fra jordens overflate) eller en radar kjent for alle bilister for å bestemme hastigheten til et kjøretøy.
I pulsmetoden sendes elektromagnetisk energi ut i korte pulser på noen få mikrosekunder. Etter det fungerer stasjonen kun for mottak. Etter å ha fanget og registrert de reflekterte radiobølgene, sender radaren en ny puls og syklusene gjentas.
Radardriftsmoduser
Det er to hovedmoduser for drift av radarstasjoner og enheter. Den første er romskanning. Det utføres i henhold til et strengt definert system. Med en sekvensiell gjennomgang kan bevegelsen til radarstrålen være sirkulær, spiralformet, konisk, sektoriell av natur. For eksempel kan en antennegruppe sakte rotere i en sirkel (i asimut) mens den samtidig skanner i høyde (vipper opp og ned). Ved parallell skanning utføres gjennomgangen av en stråle av radarstråler. Hver har sin egen mottaker, flere informasjonsstrømmer behandles samtidig.
Sporingsmodusen gjør at antennen hele tiden er rettet mot det valgte objektet. For å snu den, i henhold til banen til et bevegelig mål, brukes spesielle automatiserte sporingssystemer.
Algoritme for å bestemme rekkevidde og retning
Utbredelseshastigheten til elektromagnetiske bølger i atmosfæren er 300 tusen km/s. Derfor er det lett å beregne avstanden til objektet ved å kjenne til tiden som brukes av kringkastingssignalet for å overvinne avstanden fra stasjonen til målet og tilbake. For å gjøre dette er det nødvendig å nøyaktig registrere tidspunktet for sending av pulsen og øyeblikket for mottak av det reflekterte signalet.
For å få informasjon om plasseringen av målet brukes høyretningsradar. Bestemmelsen av asimut og høyde (høyde eller høyde) av et objekt gjøres av en antenne med en smal stråle. Moderne radarer bruker phased antenna arrays (PAR) for dette, i stand til å stille inn en smalere stråle og preges av høy rotasjonshastighet. Som regel utføres prosessen med romskanning av minst to stråler.
Hovedsystemparametere
Fra taktisk og spesifikasjoner utstyr avhenger i stor grad av effektiviteten og kvaliteten på oppgavene.
De taktiske indikatorene til radaren inkluderer:
- Et synsfelt begrenset av minimum og maksimum måldeteksjonsrekkevidde, tillatt asimut og høydevinkler.
- Oppløsning i rekkevidde, asimut, høyde og hastighet (evnen til å bestemme parametrene til nærliggende mål).
- Målenøyaktighet, som måles ved tilstedeværelsen av grove, systematiske eller tilfeldige feil.
- Støyimmunitet og pålitelighet.
- Graden av automatisering av utvinning og behandling av den innkommende strømmen av informasjonsdata.
De gitte taktiske egenskapene er fastsatt ved utforming av enheter ved hjelp av visse tekniske parametere, inkludert:
Ved slagposten
Radar er et universelt verktøy som har blitt utbredt i militæret, vitenskapen og den nasjonale økonomien. Bruksområdene utvides stadig på grunn av utvikling og forbedring av tekniske midler og måleteknologier.
Bruk av radar i militærindustrien gjør det mulig å løse de viktige oppgavene med å kartlegge og kontrollere rom, oppdage luft-, bakke- og vannmobile mål. Uten radar er det umulig å se for seg utstyr som tjener til informasjonsstøtte navigasjonssystemer og våpenkontrollsystemer.
Militær radar er den grunnleggende komponenten i det strategiske varslingssystemet for missilangrep og integrert missilforsvar.
radioastronomi
Radiobølger som sendes fra jordoverflaten reflekteres også fra objekter i nær og fjern rom, samt fra nære jordmål. Mange romobjekter kunne ikke undersøkes fullstendig bare ved bruk av optiske instrumenter, og bare bruken av radarmetoder i astronomi gjorde det mulig å få rik informasjon om deres natur og struktur. Passiv radar for måneutforskning ble først brukt av amerikanske og ungarske astronomer i 1946. Omtrent på samme tid ble også radiosignaler fra verdensrommet mottatt ved et uhell.
I moderne radioteleskoper har mottaksantennen formen av en stor konkav sfærisk bolle (som speilet til en optisk reflektor). Jo større diameter, jo mer svakt signal antenne kan motta. Radioteleskoper fungerer ofte på en kompleks måte, og kombinerer ikke bare enheter som er plassert nær hverandre, men også plassert på forskjellige kontinenter. Blant de viktigste oppgavene til moderne radioastronomi er studiet av pulsarer og galakser med aktive kjerner, studiet av det interstellare mediet.
Sivil søknad
I landbruk og skogbruk er radarenheter uunnværlige for å få informasjon om fordelingen og tettheten av plantemasser, studere strukturen, parameterne og jordtypene og rettidig oppdagelse av branner. I geografi og geologi brukes radar til å utføre topografisk og geomorfologisk arbeid, bestemme strukturen og sammensetningen av bergarter og søke etter mineralforekomster. Innen hydrologi og oseanografi brukes radarmetoder for å overvåke tilstanden til landets hovedvassdrag, snø- og isdekke, og kartlegge kystlinjen.
Radar er en uunnværlig assistent for meteorologer. Radaren kan enkelt finne ut tilstanden til atmosfæren i en avstand på titalls kilometer, og ved å analysere dataene som er oppnådd, lages en prognose for endringer i værforholdene i et bestemt område.
Utviklingsutsikter
For en moderne radarstasjon er hovedvurderingskriteriet forholdet mellom effektivitet og kvalitet. Effektivitet refererer til de generelle ytelsesegenskapene til utstyr. Opprettelsen av en perfekt radar er en kompleks ingeniørmessig og vitenskapelig og teknisk oppgave, hvis implementering kun er mulig ved bruk av de siste prestasjonene innen elektromekanikk og elektronikk, informatikk og informatikk, energi.
Ifølge eksperter, i nær fremtid den viktigste funksjonelle enheter Stasjoner med ulike nivåer av kompleksitet og formål vil være solid-state aktive fasede antenner (fasede antenne arrays) som konverterer analoge signaler til digitale. Utviklingen av datakomplekset vil gjøre det mulig å fullautomatisere radarens kontroll og grunnleggende funksjoner, og gi sluttbrukeren en omfattende analyse av den mottatte informasjonen.
Radaren sender ut elektromagnetisk energi og oppdager ekko som kommer fra reflekterte objekter og bestemmer også deres egenskaper. Formålet med kursprosjektet er å vurdere all-round radaren og beregne de taktiske indikatorene til denne radaren: maksimal rekkevidde, tatt i betraktning absorpsjon; reell oppløsning i rekkevidde og asimut; reell nøyaktighet av rekkevidde- og asimutmålinger. Den teoretiske delen presenterer et funksjonsdiagram av en pulsert aktiv luftbåren radar for flygekontroll.
Del arbeid på sosiale nettverk
Hvis dette verket ikke passer deg, er det en liste over lignende verk nederst på siden. Du kan også bruke søkeknappen
Radarsystemer (RLS) er designet for å oppdage og bestemme gjeldende koordinater (rekkevidde, hastighet, høyde og asimut) til reflekterte objekter.
Radaren sender ut elektromagnetisk energi og oppdager ekko som kommer fra reflekterte objekter, og bestemmer også deres egenskaper.
Formålet med kursprosjektet er å vurdere all-round radaren og beregne de taktiske indikatorene til denne radaren: maksimal rekkevidde, tatt i betraktning absorpsjon; reell oppløsning i rekkevidde og asimut; reell nøyaktighet av rekkevidde- og asimutmålinger.
Den teoretiske delen presenterer et funksjonsdiagram av en pulsert aktiv luftbåren radar for flygekontroll. Parametrene til systemet og formler for beregningen er også gitt.
I beregningsdelen ble følgende parametere bestemt: maksimal rekkevidde tatt i betraktning absorpsjon, reell oppløsning i rekkevidde og asimut, nøyaktigheten av måleområde og asimut.
1. Teoretisk del
1.1 Funksjonsdiagram av radarenutsikt hele veien
Radar et felt innen radioteknikk som gir radarobservasjon av forskjellige objekter, det vil si deres deteksjon, måling av koordinater og bevegelsesparametere, samt identifisering av noen strukturelle eller fysiske egenskaper ved å bruke radiobølger som reflekteres eller gjenutstråles av objekter eller deres eget radioutslipp. Informasjonen som innhentes i prosessen med radarovervåking kalles radar. Radiotekniske radarovervåkingsenheter kalles radarstasjoner (RLS) eller radarer. Objektene for radarobservasjon i seg selv kalles radarmål eller ganske enkelt mål. Ved bruk av reflekterte radiobølger er radarmål enhver inhomogenitet elektriske parametere medium (permeabilitet, permeabilitet, ledningsevne) der primærbølgen forplanter seg. Dette inkluderer fly (fly, helikoptre, meteorologiske sonder, etc.), hydrometeorer (regn, snø, hagl, skyer, etc.), elve- og sjøfartøyer, bakkeobjekter (bygninger, biler, fly på flyplasser osv. ), alle typer militære anlegg osv. En spesiell type radarmål er astronomiske objekter.
Kilden til radarinformasjon er et radarsignal. Avhengig av metodene for å oppnå det, skilles følgende typer radarovervåking.
- Radar med passiv respons,basert på det faktum at svingningene som sendes ut av radarsondesignalet reflekteres fra målet og kommer inn i radarmottakeren i form av et reflektert signal. Denne typen overvåking blir noen ganger også referert til som passiv respons aktiv radar.
Radar med aktiv respons,kalt aktiv radar med aktiv respons, kjennetegnes ved at responssignalet ikke reflekteres, men re-utstråles ved hjelp av en spesiell transponderrepeater. Dette øker rekkevidden og kontrasten til radarobservasjon betydelig.
Passiv radar er basert på mottak av eget radioutslipp av mål, hovedsakelig millimeter og centimeter områder. Hvis sonderingssignalet i de to foregående tilfellene kan brukes som referanse, som gir den grunnleggende muligheten for å måle rekkevidde og hastighet, så er det i dette tilfellet ingen slik mulighet.
Radarsystemet kan betraktes som en radarkanal som radiokommunikasjonskanaler eller telemetri. Hovedkomponentene til radaren er senderen, mottakeren, antenneenheten, terminalenheten.
De viktigste stadiene av radarovervåking erdeteksjon, måling, oppløsning og gjenkjenning.
Oppdagelse Prosessen med å ta en beslutning om tilstedeværelsen av mål med en akseptabel sannsynlighet for en feilaktig beslutning kalles.
Mål lar deg estimere koordinatene til mål og parametrene for deres bevegelse med akseptable feil.
Tillatelse består i å utføre oppgavene med å oppdage og måle koordinatene til ett mål i nærvær av andre som er tett plassert i rekkevidde, hastighet, etc.
Anerkjennelse gjør det mulig å etablere noen karakteristiske trekk ved målet: enten det er punkt eller gruppe, flytting eller gruppe, etc.
Radarinformasjon som kommer fra radaren sendes over en radiokanal eller via kabel til kontrollpunktet. Prosessen med å spore radaren for individuelle mål er automatisert og utføres ved hjelp av en datamaskin.
Flynavigasjon langs ruten leveres av de samme radarene som brukes i ATC. De brukes både til å kontrollere vedlikeholdet av en gitt rute, og til å bestemme plasseringen under flyturen.
For å utføre landing og dens automatisering, sammen med radiofyrsystemer, brukes landingsradarer mye, som gir sporing av flyets avvik fra kurs- og glidebaneplanlegging.
I sivil luftfart brukes også en rekke luftbårne radarapparater. Først av alt inkluderer dette luftbåren radar for å oppdage farlige meteorologiske formasjoner og hindringer. Vanligvis tjener den også til å kartlegge jorden for å gi muligheten for autonom navigering langs de karakteristiske landemerkene for bakkeradar.
Radarsystemer (RLS) er designet for å oppdage og bestemme gjeldende koordinater (rekkevidde, hastighet, høyde og asimut) til reflekterte objekter. Radaren sender ut elektromagnetisk energi og oppdager ekko som kommer fra reflekterte objekter, og bestemmer også deres egenskaper.
Tenk på driften av en pulserende aktiv radar for å oppdage luftmål for lufttrafikkkontroll (ATC), hvis struktur er vist i figur 1. Visningskontrollanordningen (antennekontroll) tjener til å se rommet (vanligvis sirkulært) med en antennestråle som er smal i horisontalplanet og bred i vertikalplanet.
I den aktuelle radaren brukes en pulserende strålingsmodus, derfor, ved slutten av neste sonderingsradiopuls, skifter den eneste antennen fra senderen til mottakeren og brukes til mottak inntil neste sonderingsradiopuls genereres, etter som antennen kobles til senderen igjen og så videre.
Denne operasjonen utføres av en sender-mottaksbryter (TPP). Triggerpulsene som setter repetisjonsperioden for sonderingssignalene og synkroniserer driften av alle radarundersystemer, genereres av synkronisatoren. Signalet fra mottakeren etter analog-til-digital-omformeren (ADC) går til signalprosessor, hvor den primære behandlingen av informasjon utføres, som består i å detektere signalet og endre koordinatene til målet. Målmerker og banespor dannes under primærbehandlingen av informasjon i databehandleren.
De genererte signalene, sammen med informasjon om vinkelposisjonen til antennen, overføres for videre behandling til kommandoposten, samt for kontroll til all-round visibility indicator (PPI). På batteritid IKO-radaren fungerer som hovedelementet for å observere luftsituasjonen. En slik radar behandler vanligvis informasjon i digital form. For dette, en enhet for å konvertere signalet til digital kode(ADC).
Figur 1 Funksjonsdiagram av all-round radaren
1.2 Definisjoner og grunnleggende parametre for systemet. Formler for beregning
De viktigste taktiske egenskapene til radaren
Maksimal rekkevidde
Maksimal rekkevidde er satt av taktiske krav og avhenger av mange tekniske egenskaper ved radaren, forholdene for forplantning av radiobølger og egenskapene til mål, som er gjenstand for tilfeldige endringer i reelle bruksforhold for stasjonene. Derfor er det maksimale området en sannsynlighetskarakteristikk.
Friroms rekkeviddeligningen (dvs. uten å ta hensyn til bakkens påvirkning og atmosfærisk absorpsjon) for et punktmål etablerer et forhold mellom alle hovedparametrene til radaren.
hvor E izl - energi som sendes ut i én puls;
S a - effektivt antenneområde;
S efo - effektivt reflekterende målområde;
- bølgelengde;
til r - skillebarhetsforhold (energisignal-til-støyforhold ved mottakerinngangen, som sikrer mottak av signaler med en gitt sannsynlighet for korrekt deteksjon W av og sannsynlighet for falsk alarm W lt );
Æsj - energien til støyene som virker i resepsjonen.
Hvor R og - og pulsstyrke;
og , - pulsvarighet.
Hvor d ag - horisontal dimensjon på antennespeilet;
dav - vertikal dimensjon på antennespeilet.
k p \u003d k r.t. ,
hvor k r.t. - teoretisk skillebarhetskoeffisient.
k r.t. =,
hvor q0 - deteksjonsparameter;
N - antall pulser mottatt fra målet.
hvor W lt - sannsynlighet for falsk alarm;
W av - sannsynlighet for riktig deteksjon.
hvor t region,
F og - pulsfrekvens;
Qa0,5 - antennestrålebredde på nivået 0,5 når det gjelder effekt
hvor er vinkelhastigheten til antennen.
hvor T obz - gjennomgangsperiode.
hvor k \u003d 1,38 10 -23 J/grad - Boltzmanns konstant;
k w - støytall til mottakeren;
T - mottakertemperatur i grader Kelvin ( T = 300K).
Den maksimale rekkevidden til radaren, tatt i betraktning absorpsjonen av radiobølgeenergi.
hvor osl - dempningsfaktor;
D - dempende lagbredde.
Minste rekkevidde for radaren
Hvis antennesystemet ikke innfører restriksjoner, bestemmes minimumsrekkevidden til radaren av pulsvarigheten og gjenopprettingstiden til antennebryteren.
hvor c er forplantningshastigheten elektromagnetisk bølge i vakuum, c = 3∙10 8 ;
og , - pulsvarighet;
τ inn - gjenopprettingstid for antennebryter.
Avstandsoppløsning for radaren
Den reelle rekkeviddeoppløsningen når du bruker all-round synlighetsindikatoren som utgangsenhet bestemmes av formelen
(D) \u003d (D) svette + (D) ind,
d de (d) svette - potensiell rekkeviddeoppløsning;
(D ) ind - rekkeviddeoppløsning for indikatoren.
For et signal i form av et usammenhengende utbrudd av rektangulære pulser:
hvor c er forplantningshastigheten til en elektromagnetisk bølge i vakuum; c = 3∙10 8 ;
og , - pulsvarighet;
(D ) ind - rekkeviddeoppløsningen til indikatoren beregnes av formelen
g de d sk - grenseverdien for rekkeviddeskalaen;
k e = 0,4 - skjermbruksfaktor,
Q f - Kvaliteten på rørfokusering.
Radaroppløsning i asimut
Den virkelige oppløsningen i asimut bestemmes av formelen:
( az) \u003d ( az) svette + ( az) ind,
hvor ( az) svette - potensiell oppløsning i asimut når man tilnærmer det Gaussiske strålingsmønsteret;
( az) ind - oppløsning av indikatoren i asimut
( az) svette \u003d 1,3 Q a 0,5,
( az ) ind = d n M f ,
hvor dn - diameter på katodestrålerørpunktet;
Mf skala skala.
hvor r - fjerning av merket fra midten av skjermen.
Nøyaktighet ved bestemmelse av koordinater etter rekkevidde Og
Nøyaktigheten for å bestemme rekkevidden avhenger av nøyaktigheten av å måle forsinkelsen til det reflekterte signalet, feil på grunn av ikke-optimal signalbehandling, på tilstedeværelsen av uforklarlige signalforsinkelser i overførings-, mottaks- og indikasjonsveier, på tilfeldige avstandsfeil i indikatorenheter.
Nøyaktighet er preget av målefeil. Den resulterende rot-middel-kvadratfeilen for områdemålingen bestemmes av formelen:
hvor (D) svette - potensiell avstandsfeil.
(D ) fordeling feil på grunn av ikke-rett forplantning;
(D) app - maskinvarefeil.
hvor q0 - dobbelt signal-til-støy-forhold.
Azimutkoordinatnøyaktighet
Systematiske feil i asimutmålinger kan oppstå på grunn av unøyaktig orientering av radarantennesystemet og på grunn av misforhold mellom posisjonen til antennen og den elektriske skalaen til asimuten.
Tilfeldige feil ved måling av målasimut er forårsaket av ustabiliteten til antennerotasjonssystemet, ustabiliteten til skjemaene for generering av asimutmerker, samt lesefeil.
Den resulterende rotmiddelkvadratfeilen for asimutmålingen er gitt av:
Opprinnelige data (alternativ 5)
- Bølgelengde , [cm] ................................................... .......................... .... 6
- Pulskraft R og , [kW] ........................................................ ................. 600
- Puls varighet og , [µs] ........................................................ ............ 2,2
- Pulsfrekvens F og , [Hz] ........................................................ ....... 700
- Horisontal dimensjon på antennespeilet d ar [m] ............................ 7
- Vertikal dimensjon på antennespeilet dav , [m] ................................... 2.5
- Gjennomgang periode T gjennomgang , [Med] ........................................................ ................................... 25
- Mottakers støytall k w ................................................. ....... 5
- Sannsynlighet for riktig deteksjon W av ............................. .......... 0,8
- Sannsynlighet for falsk alarm W lt.. ................................................ ....... 10 -5
- Rundt visningsindikator skjermdiameter d e , [mm] .................... 400
- Effektivt reflekterende målområde S efo, [m 2 ] …...................... 30
- Fokuser kvalitet Q f ............................................................... ...... 400
- Rekkeviddeskalagrense D shk1 , [km] ...................... 50 D shk2 , [km] .......... 400
- AvstandsmålemerkerD , [km] ........................................ 15
- Azimutmålemerker , [grader] .............................................. 4
2. Beregning av taktiske indikatorer for all-round radaren
2.1 Beregning av maksimal rekkevidde med absorpsjon
Først beregnes radarens maksimale rekkevidde uten å ta hensyn til dempningen av energien til radiobølger under forplantning. Beregningen utføres i henhold til formelen:
(1)
La oss beregne og angi verdiene som er inkludert i dette uttrykket:
E izl \u003d P og og \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 [grader]
14,4 [grader/s]
Ved å erstatte de oppnådde verdiene vil vi ha:
t-region = 0,036 [s], N = 25 pulser og k r.t. = 2,02.
La = 10, så k P =20.
Æsj - energien til støyen som virker under mottak:
E w \u003d kk w T \u003d 1,38 10 -23 5 300 \u003d 2,07 10 -20 [J]
Ved å erstatte alle de oppnådde verdiene i (1), finner vi 634,38 [km]
La oss nå bestemme den maksimale rekkevidden til radaren, under hensyntagen til absorpsjonen av radiobølgeenergi:
(2)
Verdi osl finne fra diagrammene. Til \u003d 6 cm osl tatt lik 0,01 dB/km. Anta at demping skjer over hele området. Under denne betingelsen tar formel (2) form av en transcendental ligning
(3)
Ligning (3) vil bli løst ved en grafanalytisk metode. Til osl = 0,01 dB/km og D maks = 634,38 km beregner vi D maks osl = 305,9 km.
Konklusjon: Det kan sees fra beregningene at radarens maksimale rekkevidde, tatt i betraktning dempningen av energien til radiobølger under forplantning, er lik D max.os l = 305,9 [km].
2.2 Beregning av reell rekkevidde og asimutoppløsning
Den reelle rekkeviddeoppløsningen ved bruk av all-round synlighetsindikatoren som utgangsenhet bestemmes av formelen:
(D) = (D) svette + (D) ind
For et signal i form av et usammenhengende utbrudd av rektangulære pulser
0,33 [km]
for D sh1 =50 [km], (D) ind1 =0,31 [km]
for D shk2 =400 [km], (D) ind2 =2,50 [km]
Reell rekkeviddeoppløsning:
for D sc1 = 50 km (D) 1 = (D) svette + (D) ind1 = 0,33+0,31=0,64 [km]
for D w2 =400 km
Den virkelige oppløsningen i asimut beregnes med formelen:
( az) \u003d ( az) svette + ( az) ind
( az) svette \u003d 1,3 Q a 0,5 \u003d 0,663 [deg]
( az) ind = d n M f
Tar r = k e d e / 2 (merke på kanten av skjermen), får vi
0,717 [grader]
( az)=0,663+0,717=1,38 [grader]
Konklusjon: Den reelle rekkeviddeoppløsningen er lik:
for D wk1 = 0,64 [km], for D wk2 = 2,83 [km].
Virkelig oppløsning i asimut:
( az)=1,38 [grader].
2.3 Beregning av faktisk nøyaktighet av rekkevidde- og asimutmålinger
Nøyaktighet er preget av målefeil. Den resulterende rot-middel-kvadratfeilen for områdemålingen beregnes ved hjelp av formelen:
40,86
(D ) svette = [km]
Feil på grunn av ikke-rett spredning (D ) fordeling vi neglisjerer. Maskinvarefeil (D ) app reduseres til lesefeil på indikatorskalaen (D ) ind . Vi aksepterer metoden for telling ved hjelp av elektroniske etiketter (skaleringer) på skjermen til indikatoren for all-round visning.
(D ) ind = 0,1 D =1,5 [km] , hvor D - prisinndeling av skalaen.
(D ) = = 5 [km]
Den resulterende rot-middel-kvadratfeilen for asimutmålingen er definert på samme måte:
0,065
( az) ind \u003d 0,1 \u003d 0,4
Konklusjon: Etter å ha beregnet den resulterende rotmiddelkvadratfeilen for rekkeviddemålingen, får vi (D) ( az) \u003d 0,4 [grader].
Konklusjon
I dette kursarbeidet utføres beregningen av parametrene til en pulsert aktiv radar (maksimal rekkevidde, tatt i betraktning absorpsjon, reell oppløsning i rekkevidde og asimut, nøyaktighet av måleområde og asimut) deteksjon av luftmål for flygekontroll.
Under beregningene ble følgende data innhentet:
1. Radarens maksimale rekkevidde, tatt i betraktning dempningen av energien til radiobølger under forplantning, er D maks.sl = 305,9 [km];
2. Den virkelige rekkeviddeoppløsningen er:
for D shk1 = 0,64 [km];
for D shk2 = 2,83 [km].
Virkelig oppløsning i asimut: ( az)=1,38 [grader].
3. Den resulterende rot-middel-kvadrat-feilen for områdemålingen oppnås(D) =1,5 [km]. RMS feil ved asimutmåling ( az) \u003d 0,4 [grader].
Fordelene med pulsradarer inkluderer enkelheten ved å måle avstander til mål og deres rekkeviddeoppløsning, spesielt når det er mange mål i synsfeltet, samt den nesten fullstendige tidsavkoblingen mellom mottatte og utsendte oscillasjoner. Sistnevnte forhold gjør det mulig å bruke samme antenne for både sending og mottak.
Ulempen med pulserende radarer er behovet for å bruke en stor toppeffekt av de utsendte oscillasjonene, samt umuligheten av å måle korte avstander - en stor dødsone.
Radarer brukes til å løse et bredt spekter av oppgaver: fra å sikre en myk landing av romfartøyer på overflaten av planeter til å måle hastigheten til en person, fra å kontrollere våpen i anti-missil- og antiluftvernsystemer til personlig beskyttelse.
Bibliografi
- Vasin V.V. Driftsområde for radiotekniske målesystemer. Metodisk utvikling. - M.: MIEM 1977.
- Vasin V.V. Oppløsning og nøyaktighet av målinger i radiotekniske målesystemer. Metodisk utvikling. - M.: MIEM 1977.
- Vasin V.V. Metoder for måling av koordinater og radiell hastighet til objekter i radiotekniske målesystemer. Forelesningsnotater. - M.: MIEM 1975.
4. Bakulev P.A. Radarsystemer. Lærebok for universiteter. M.: «Radio
Teknikk» 2004
5. Radiotekniske systemer: Lærebok for universiteter / Yu. M. Kazarinov [og andre]; Ed. Yu. M. Kazarinova. M.: Akademiet, 2008. 590 s.:
Andre relaterte verk som kan interessere deg.vshm> |
|||
| 1029. | Utvikling av programvare for laboratoriekomplekset til dataopplæringssystem (CTS) "Ekspertsystemer" | 4,25 MB | |
| AI-feltet har mer enn førti års utviklingshistorie. Helt fra begynnelsen vurderte den en rekke svært komplekse problemer, som sammen med andre fortsatt er gjenstand for forskning: automatiske bevis på teoremer ... | |||
| 3242. | Utvikling av et digitalt korreksjonssystem for de dynamiske egenskapene til primæromformeren til målesystemet | 306,75 KB | |
| Tidsdomenesignalbehandling er mye brukt i moderne elektronisk oscillografi og digitale oscilloskop. Og digitale spektrumanalysatorer brukes til å representere signaler i det private domenet. Utvidelsespakker brukes til å studere de matematiske aspektene ved signalbehandling | |||
| 13757. | Oppretting av et nettverkssystem for testing av elektronisk kursstøtte Operativsystemer (bruker Joomla verktøyskallet som eksempel) | 1,83 MB | |
| Programmet for å skrive tester lar deg jobbe med spørsmål i i elektronisk format bruke alle slags digital informasjon for å vise innholdet i spørsmålet. mål semesteroppgave er etableringen av en moderne modell av en kunnskapstesting webtjeneste som bruker webutviklingsverktøy og programvareimplementering for effektivt arbeid testsystem beskyttelse mot kopiering av informasjon og juks under kunnskapskontroll osv. De to siste betyr opprettelsen av like vilkår for å bestå kunnskapskontroll for alle forhold, umuligheten av juks og ... | |||
| 523. | Kroppens funksjonelle systemer. Arbeidet til nervesystemet | 4,53 KB | |
| Kroppens funksjonelle systemer. Nervesystemets arbeid I tillegg til analysatorer, det vil si sensoriske systemer, fungerer andre systemer i kroppen. Disse systemene kan tydelig defineres morfologisk, det vil si ha en klar struktur. Slike systemer inkluderer for eksempel sirkulasjonssystemet for respirasjon eller fordøyelse. | |||
| 6243. | 44,47KB | ||
| CSRP Class Systems Customer Synchronized Resource Planning. CRM-systemer Customer Relationships Mngement customer relationship management. EAM klassesystemer. Til tross for at avanserte bedrifter for å styrke markedet introduserer kraftige systemer klasse ERP dette er allerede ikke nok til å øke inntekten til bedriften. | |||
| 3754. | Tallsystemer | 21,73 KB | |
| Tall - det grunnleggende begrepet matematikk, som vanligvis betyr enten mengde, størrelse, vekt og lignende, eller serienummer, plassering i en sekvens, kode, chiffer og lignende. | |||
| 4228. | sosiale systemer | 11,38KB | |
| Parsons vyznaє som et lager for et større globalt system av diї. De Іnshimi-lagringssystemene i kroppen er kultursystemet og systemet med spesielle funksjoner og systemet til atferdsorganismen. Separasjon mellom chotirma- og silisiumundersystemer kan utføres i henhold til deres karakteristiske funksjoner. Slik at systemet av di ї kunne іsnuvati vоn mає buti zdatna å tilpasse oppnåelse av en meti ії і ії ї і sberezhennya vozirtsya є å være fornøyd med chotirem funksjonell vimog. | |||
| 9218. | LÆRINGSSYSTEMER LA | 592,07 KB | |
| En integrert metode for å bestemme kurset. For å bestemme kursen til fly ble den største gruppen av kursinstrumenter og systemer basert på ulike fysiske operasjonsprinsipper opprettet. Derfor, når du måler kursen, oppstår det feil på grunn av jordens rotasjon og flyets bevegelse i forhold til jorden. For å redusere feil i kursavlesninger, korrigeres den tilsynelatende driften til gyro-semi-kompasset og den horisontale posisjonen til gyroskopets rotorakse korrigeres. | |||
| 5055. | Politiske systemer | 38,09 KB | |
| Funksjoner for modernisering av politiske systemer. Med tanke på politikk som en sfære for samhandling mellom en person og staten, kan man trekke frem to alternativer for å bygge disse båndene som stadig, men på ingen måte, sprer seg jevnt i det politiske livets historie. | |||
| 8063. | Multibase systemer | 7,39 KB | |
| Multi-base systemer lar sluttbrukere på tvers av nettsteder få tilgang til og dele data uten behov for fysisk integrasjon av eksisterende databaser. De gir brukerne muligheten til å administrere databasene til sine egne noder uten den sentraliserte kontrollen som er vanlig med konvensjonelle typer distribuert DBMS. Den lokale databaseadministratoren kan gi tilgang til en bestemt del av databasen sin ved å lage et eksportskjema. | |||
STRUKTURDIAGRAM, DRIFTSPRINSIPP OG YTELSESKARAKTERISTIKA FOR RADAREN
Det er flere alternativer for å konstruere et strukturelt diagram av den primære radaren til tredje generasjon. Nedenfor er en av alternativer, som bruker moderne prestasjoner av vitenskap og teknologi. Innenriksradarer "Skala-M", "Skala-MPR" og "Skala-MPA" ble valgt som analoge systemer. Funksjoner ved konstruksjonen av utenlandske radarer ATSR-22, ATCR-44 er diskutert i dette kapittelet når det gjelder sammenligning med innenlandske radarer. Forskjeller i konstruksjonen av rute- og flyplassradarer er forklart etter behov /
På fig. 1.1 viser et blokkskjema over den primære pulsede all-round radaren. Hovedtrekkene i denne ordningen er:
· bruk av to transceiverkanaler med frekvensavstand;
· bruk av et to-stråle antennemønster i vertikalplanet for å motta signaler reflektert fra mål;
· anvendelse av den sanne koherente metoden for valg av bevegelige mål.
Den første funksjonen til radaren er forbundet med bruken av en av metodene for å øke energipotensialet, frekvensseparasjonsmetoden, som er som følger. To sendere A og B fungerer samtidig
Fig 1.1. Strukturdiagram av primærradaren
til en fellesantenne i pulsmodulasjonsmodus med forskjellige bærefrekvenser Fa Og Fв sondering av radiopulser. Mellom disse radiopulsene er det en liten tidsforskyvning, som vanligvis er 4 -6 μs. Frekvensavstanden overstiger ikke 40 -60 MHz. Signalene som reflekteres fra målet med forskjellige frekvenser separeres ved hjelp av mikrobølgefiltre og forsterkes av to mottakskanaler EN Og I innstilt på de riktige frekvensene. Etter deteksjon blir videosignalene til kanalene A og B kombinert og behandlet videre sammen. I det enkleste tilfellet kombineres videosignaler i tid ved hjelp av forsinkelseslinjer og summeres i amplitude.
Synkronisering i radaren utføres på en slik måte at en av kanalene (A) er master og den andre er slave.
Radarstasjoner av denne typen med et vilkårlig antall frekvenskanaler kalles frekvens-flerkanalsradarer med felles antenne for alle kanaler. Fordelene med en frekvens-flerkanalsradar fremfor en enkanals radar er som følger:
· den totale strålingseffekten til radaren øker i nærvær av effektbegrensninger til en individuell sender;
øke rekkevidden for deteksjon av mål og nøyaktigheten til å måle koordinater;
· øke påliteligheten til radaren og dens støyimmunitet i forhold til forstyrrelser av kunstig og naturlig opprinnelse.
Økningen i deteksjonsområdet og nøyaktigheten av å måle koordinatene til mål forklares av det faktum at med en tilstrekkelig stor avstand bærefrekvenser utsendte signaler
f a -f b \u003d Df ³ c / l c,
Hvor Med- forplantningshastigheten til radiobølger, l c- lineær størrelse på målet.
De mottatte signalene og interferensen i kanalene A og B viser seg å være ukorrelerte, og summen av utgangsspenningene til disse kanalene er preget av mye mindre amplitudefluktuasjoner i prosessen med å observere et komplekst bevegelig mål enn ved mottak av et signal på én frekvens. Den samme fluktuasjonsutjevningseffekten forklarer også muligheten for mer effektiv undertrykking av interfererende refleksjoner fra jordoverflaten og lokale objekter. For eksempel, for ATSR-22 og ATCR-44 radarer, er rekkevidden i tofrekvensdrift 20-30 % større enn ved enkeltfrekvens. Påliteligheten til radardriften ved bruk av to kanaler med frekvensavstand er høyere enn for en enkanalsradar, på grunn av det faktum at hvis en kanal svikter eller er slått av for Vedlikehold denne radaren er i stand til å utføre sine funksjoner med en akseptabel forverring i enkelte indikatorer (reduksjoner i rekkevidden og tilgjengeligheten til radaren).
Et annet viktig trekk ved radaren som vurderes er bruken av en ekstra stråle av antennemønsteret i vertikalplanet for å motta signaler reflektert fra mål i høye høydevinkler. I dette tilfellet dannes radardeteksjonssonen i vertikalplanet ved hjelp av to stråler: hovedstrålen (nedre) når hovedantennematingen opererer i sende- og mottaksmodus, og den ekstra (øvre) strålen når den ekstra antennen mates fungerer kun i mottaksmodus. Bruken av en to-stråle DND for å motta signaler reflektert fra mål implementerer en av metodene for å bekjempe interfererende refleksjoner fra jordoverflaten og lokale objekter. Undertrykkelsen av disse refleksjonene utføres ved vektsummering av signalene mottatt av hoved- og tilleggsstrålene til DND. Retningen til maksimal stråling langs den øvre strålen er plassert i vertikalplanet, vanligvis 3-5 ° høyere enn langs den nedre. Med denne metoden for å håndtere interferens oppnås demping av signaler fra lokale objekter med 15 -20 dB.
I noen typer radar dannes deteksjonssonen i vertikalplanet under hensyntagen til bruk av lokal behandling av mottatte signaler i SDC-systemet. Et slikt prinsipp for dannelse av deteksjonssonen på eksemplet med en ruteradar er vist i fig. 1.2. Hele områdedeteksjonssonen er delt inn i fire seksjoner 1 -1V. Områdenes grenser er satt i henhold til et rigid program, avhengig av de spesifikke forholdene for plassering av radaren. På fig. 1.2 er merket med:
K 1 - den øvre grensen for bruken av signalene til den ekstra strålen 2, behandlet i SDC-systemet (Add. SDC);
Ris. 1.2. K-prinsippet for sonedannelse - ruteradar: 1 - fjernlys; 2 - ekstra bjelke
K 2 - den øvre grensen for bruken av signalene til hovedstrålen 1, behandlet i SDC-systemet (Main. SDC);
A - den øvre grensen for bruk av signaler til ekstra stråle 2, ikke behandlet i SDC-systemet (Add. A);
D max - radarens maksimale rekkevidde, som er den øvre grensen for bruk av signaler fra fjernlys 1 ubehandlet i SDC-systemet.
(Hoved. A), posisjonen til grensene K 1 , K 2 og A reguleres i rekkevidde innenfor grensene angitt i figuren. For seksjon III er bruken av to underprogrammer gitt, bestemt av rekkefølgen til de spesifiserte grensene (svitsjeimpulser); K 1 - A - K 2 eller K 1 - K 2 -A. Dette prinsippet for dannelse av deteksjonssonen tillater:
· oppnå maksimal deteksjon i vertikalplanet for å undertrykke interferens fra lokale objekter i den innledende delen av området 1;
· Minimer området av luftrom der summen av hovedsignalene brukes. SDC + Legg til. SDC, og derved redusere påvirkningen av hastighetsegenskapene til SDC-systemet (seksjon II);
I nærvær av interferenser av typen "engel" som ikke elimineres fullstendig av SDC-systemet, anbefales det å bruke et ekstra strålesignal (seksjon 111 ved K 2<А).
Den kombinerte bruken i radaren av en to-stråle AP for mottak og lokal signalbehandling i SDC-systemet gir en total undertrykkelse av interferens fra lokale objekter med 45-56 dB med en dobbel inter-periode subtraksjon i SDC-systemet og med 50 -55 dB med tre ganger subtraksjon.
Det skal bemerkes at det betraktede prinsippet for dannelse av deteksjonssonen kan brukes både i enkeltfrekvens og i dobbelfrekvensmodus for radardrift med frekvensseparasjon.
Forskjellen mellom to-frekvensmodusen er at når man danner deteksjonssonen, brukes summene av de ubehandlede signalene i SDC-systemet Main A A + Main B - A og Add a -A + Add b -A, og i SDC systemsignaler kun på én frekvenskanal (ledende A, fig. 1.1).
Det er lett å se at den beskrevne metoden for å danne deteksjonssonen er basert på ideen om å kontrollere strukturen og parametrene til radaren, avhengig av interferenssituasjonen under spesifikke driftsforhold. Samtidig utføres ledelsen etter et strengt program. Etter en foreløpig analyse av interferensmiljøet og å sette grensene for K 1 , K 2 . og A mellom fire seksjoner av rekkevidden til deteksjonssonen, får strukturen til radaren en fast konfigurasjon og endres ikke under driften av radaren.
I andre moderne radarer brukes en mer fleksibel metode for å danne en deteksjonssone, som implementerer ideen om dynamisk tilpasning av radaren til et jamming-miljø. Denne metoden brukes for eksempel i radarene ATCR-22 og ATCR-44. I dette tilfellet er hele deteksjonssonen innenfor rekkevidde delt inn i to like seksjoner (1 og 11). Seksjon 1, som er preget av størst påvirkning av interferens fra lokale objekter, er delt inn i mindre elementer i rekkevidde (16 elementer). Betraktningsområdet i asimut lik 360° er også delt inn i elementære sektorer på 5,6° (64 sektorer). . Som et resultat er hele synsfeltet i horisontalplanet innenfor første halvdel av radarens maksimale rekkevidde delt inn i 16*64=1024 celler. I løpet av en arbeidssyklus som tilsvarer tre undersøkelsesperioder, analyseres interferenssituasjonen og et gjeldende interferenskart som inneholder informasjon om interferensnivået i hver av 1024 celler, dannes i en spesiell minneenhet til radaren. Basert på denne informasjonen velges vektkoeffisienter for å danne en vektet sum av signaler mottatt på hoved- og tilleggsstrålene til AP, for hver av disse cellene separat. Som et resultat får radardeteksjonssonen i vertikalplanet en kompleks konfigurasjon: den nedre kanten av deteksjonssonen i forskjellige celler har en annen helning (-0,5; 0,1; 0,5 eller 1°). I andre halvdel av området, (seksjon II), brukes kun signalet mottatt på fjernlys.
Ved å sammenligne de to betraktede metodene for å danne radardeteksjonssonen, bør det bemerkes at kombinasjonen av signalene til hoved- og tilleggsstrålene til DND i den første metoden utføres ved en videofrekvens, og i den andre metoden - kl. en høy frekvens. I sistnevnte tilfelle utføres operasjonen med å summere signalene i en spesiell enhet - formeren av den nedre kanten av deteksjonssonen (FNK, fig. 1.1). I dette tilfellet brukes én mottakskanal, inkludert SDC-systemet, for videre behandling av det totale signalet. Den første metoden krever to mottakskanaler, noe som kompliserer utstyret. I tillegg bruker den andre metoden egenskapene til SDC-systemet mer fullstendig, siden signalene til begge frekvenskanalene til radaren behandles i dette systemet, og ikke bare signalet til den ledende kanalen, som i den første metoden. Sammen med de listede fordelene har den andre metoden for å danne deteksjonssonen en betydelig ulempe som gjør det vanskelig å bruke den bredt:
summering av signaler ved en høy frekvens krever høy nøyaktighet og stabilitet for dannelsen av disse signalene. Brudd på dette kravet under drift av radaren kan føre til en reduksjon i graden av undertrykkelse av interferens fra lokale objekter på grunn av bruken av et tostrålet antennemønster.
Vurder prinsippet for drift av radaren, hvis blokkdiagram er vist i fig. 1.1. Denne radaren opererer i all-round asimut-modus, gir deteksjon av luftmål og måler skrårekkevidden og asimut til disse målene. All-round synlighet utføres på grunn av den mekaniske rotasjonen av radarantennen, bestående av en parabolsk reflektor og to hornmater - de viktigste og ekstra. En periodisk sekvens av radiopulser med rektangulære konvolutter brukes som et sonderingssignal. I dette tilfellet måles målasimut ved amplitudemetoden basert på bruk av retningsegenskapene til radarantennen i horisontalplanet, og rekkevidden måles ved tidsmetoden ved å måle forsinkelsen til signalet som reflekteres fra målet i forhold til øyeblikket for sonderingssignalutsendelse.
La oss vurdere mer detaljert driften av en radarkanal. Synkroniseringssystemet (SS) genererer radartriggerpulser som mates til inngangen til modulatoren M på senderen. Modulatoren M, under påvirkning av triggerpulser, genererer kraftige modulerende pulser som mates til den endelige forsterkeren (OU) til radarsenderen, laget i henhold til skjemaet "master oscillator - effektforsterker". En radiofrekvensgenerator (RFG), stabilisert av en kvartsresonator, genererer kontinuerlige harmoniske oscillasjoner med en frekvens f a, som forsterkes i den endelige forsterkeren og moduleres i amplitude av modulatorpulser (M). Som et resultat dannes en sekvens av kraftige koherente radiopulser med en bærefrekvens f a og en rektangulær konvolutt ved utgangen av op-ampen. Disse radiopulsene gjennom antennebryteren (AP) og krafttilleggs- og separasjonsenheten til BSRS-signalene kommer inn i radarantenneenheten og sendes ut av antennen i retning av målet.
Radiopulsene som reflekteres fra målet med en bærefrekvens fa, mottatt langs hovedstrålen på bunnen, gjennom blokkene BSRS, AP og lavstøy-URC mates til en av inngangene til formeren til den nedre kanten (FNK) . Radiopulser med samme frekvens fd, mottatt via en ekstra stråle av DND, gjennom blokken for å separere signalene til BRS og URC mates til den andre inngangen til FNC. Ved utgangen til FNC, som et resultat av vektsummeringen av signalene til hoved- og tilleggsstrålene, dannes et totalt signal som mates til inngangen til radarmottakeren. Styresignalet, som bestemmer valget av vektingskoeffisienter under summering, mates til kontrollinngangen til FNC fra det digitale signalbehandlings- og radartilpasningssystemet. I mottaksanordningen utføres frekvenskonvertering, forsterkning og frekvensvalg av signalet i mellomfrekvensforsterkeren og deteksjon ved hjelp av amplitude- og fasedetektorer. Videosignalet A fra utgangen til amplitudedetektoren går videre til det digitale prosesseringssystemet, forbi FDS-systemet, og FDS-videosignalet fra utgangen til fasedetektoren går inn i inngangen til FDS-systemet, som er en del av det digitale signalbehandlingssystem. Signaler med referansefrekvensene f a1 og f a2 som er nødvendige for driften av frekvensomformeren og fasedetektoren til mottakeren, dannes av en felles master DFG. På grunn av dette er en virkelig koherent SDC-metode implementert i denne radaren.
I tillegg til hovedprosessene beskrevet ovenfor som skjer i den analoge delen av radaren, er det en rekke hjelpeprosesser som sikrer normal funksjon av radaren. Disse inkluderer for eksempel ulike typer automatiske mottakerforsterkningskontroller:
midlertidig automatisk forsterkningskontroll,
støy automatisk forsterkningskontroll,
· automatisk trinnvis forsterkningskontroll av IF ved hjelp av en adaptiv støydemperkrets.
Disse justeringene, unntatt BALL, gir komprimering av det dynamiske området til det mottatte radarsignalet og samsvar med det dynamiske området til det digitale signalbehandlings- og tilpasningssystemet. Ved hjelp av SHARU stabiliseres støynivået ved utgangen av radarmottakeren.
Radarantennematersystemet gir:
enheter for jevn justering av polarisasjonen av utstrålte oscillasjoner,
· Målere med overført kraft, frekvens og form på sonderingssignalet.
I pseudo-koherente radarer som bruker magnetronbaserte sendere, inkluderer mottakeren også et magnetron automatisk frekvenskontrollsystem. Dette systemet tjener til å justere frekvensen til magnetronen og fase den koherente lokale oscillatoren som genererer referanseoscillasjoner for SDC-systemet.
I den betraktede virkelig sammenhengende radaren, for å sikre en konstant frekvensforskjell f a Og f b to frekvenskanaler brukes en spesiell frekvensskiftgenerator, ved hjelp av hvilken, under påvirkning av svingningene til DRG-en til kanal A (se fig. 1.1), i kanal B, oscillasjoner med frekvenser f b Og f b1, forskjøvet med hensyn til frekvenser f a Og f a1.
Den digitale delen av radaren begynner med inngangen til det digitale signalbehandlings- og radartilpasningssystemet. Hovedfunksjonene til dette systemet er:
rense det mottatte signalet fra ulike typer forstyrrelser,
utvalg av nyttig informasjon for å sikre de spesifiserte ytelsesegenskapene til radaren,
analyse av den nåværende interferenssituasjonen,
automatisk kontroll av driftsmodi og radarparametere (tilpasningsfunksjon).
Inngangsvideosignaler A, SDC og Meteo som kommer fra mottakerens utgang, konverteres ved hjelp av analog-til-digital-omformere til digital form. I dette tilfellet utføres sampling i tid og flernivåkvantisering i amplitude av disse signalene.
Den første funksjonen til behandlingssystemet implementeres ved hjelp av følgende digitale enheter:
· enheter for interperiod (dobbel eller trippel) subtraksjon av SDC-systemet;
· videokorrelator for undertrykkelse av ikke-synkron interferens og reflekterte signaler fra forrige lydperiode;
· LOG-MPV-AntiLOG-enheter for å isolere et nyttig signal mot bakgrunnen av interferens fra mål utvidet i rekkevidde og asimut (spesielt interferens fra meteorologiske formasjoner);
· enheter for å trekke ut signaler for å få informasjon om konturene til meteorologiske formasjoner.
Når du utfører den andre funksjonen til behandlingssystemet, brukes følgende enheter:
· sektoriseringsenhet for å dele visningsområdet inn i celler og allokere systemminne;
· interferenskart for å generere et dynamisk interferenskart;
· analysatorer av parametere for mottatte signaler, ved hjelp av hvilke analysen av den nåværende interferenssituasjonen utføres (analysatorer av signalnivået i mellomfrekvensbanen, frekvensen av falske alarmer, parameterne for signaler fra meteorologiske formasjoner, etc. .);
Random access memory for lagring av informasjon om gjeldende interferenssituasjon;
kontrollenheter for å generere kontrollsignaler for driftsmodusene og parameterne til radaren, som bestemmer:
valg av vektkoeffisienter for FNC,
valg av modus A eller SDC,
aktivere eller deaktivere LOG-MPV-AntiLOG-enheten,
justere deteksjonsterskelen når nivået av falske alarmer stabiliseres,
· andre parametere for signalbehandling for hver seksjon eller celle i visningsområdet separat.
Enhet S (se fig. 1.1) kombinerer signalene til to radarfrekvenskanaler. Fra utgangen til denne enheten blir to kombinerte signaler overført til APOE: A-signalet (eller SDC) og Meteo-signalet. I radarer som ikke inneholder sin egen APOS, konverteres disse signalene ved hjelp av digital-til-analog-omformere til analog form og overføres til inngangene til APOC, koblet til radaren, kontrollindikatoren (CI) og bredbåndskommunikasjonslinjen SLS. Sistnevnte sikrer overføring av radarinformasjon i rå form, dvs. forbikjøring av APOI, til visningsutstyret til et ikke-automatisert ATC-system.
Utstyret for primær informasjonsbehandling er vanligvis et universelt utstyr som kobles til ulike typer radarer. I dette utstyret utføres operasjoner for å detektere signaler fra luftmål og måle deres koordinater, samt å kombinere informasjon fra primærradaren med informasjon fra sekundærradaren. Fra utgangen av APOI blir radarinformasjonen overført i digital form til ATC-senteret ved bruk av smalbåndsdataoverføringsutstyr APD. I tillegg sendes den samme informasjonen til kontrollindikatoren CI til primærradaren. For å synkronisere APOI-, CI- og visningsutstyret koblet via SLS, brukes signalene generert av SS-synkroniseringssystemet, samt signalet for gjeldende asimutretning til primærradarbunnen, som kommer fra antennematersystemet. I universelle APOEer er det vanligvis en autonom synkronisator som gjør det mulig å behandle og utstede signaler i et optimalt tempo, uavhengig av driftsmodusene til primær- og sekundærradarene. For å gjøre dette tilveiebringes bufferminner ved inngangen til APOI, kontrollert av klokkepulser og vinkelinformasjonssignaler fra de navngitte radarene. Videre prosessering i APOI utføres ved å bruke kontrollsignaler generert av den autonome APOI-synkronisatoren.
En viktig funksjon ved den potensielle radaren som vurderes er bruken av et automatisk innebygd kontrollsystem (AVC) som gir toleransekontroll av analog og testkontroll av digitale enheter og radarsystemer.
Strukturelt er radaren laget av separate monteringsenheter - moduler, når de er satt sammen i visse kombinasjoner, kan du få flere versjoner av radaren, forskjellig i rekkevidde, pålitelighet og pris. Dette oppnår rasjonell bruk av radarutstyr, tatt i betraktning de spesifikke bruksforholdene.
Sendeveien til enhver radar består av en sender, et matesystem og en antenne. Radiosendeanordningen er designet for å danne sonderende signaler ved å konvertere energien fra strømkilder til energien til høyfrekvente (HF) oscillasjoner og kontrollere parameterne til disse svingningene. For å gjøre dette inkluderer senderen vanligvis en strømkilde, en modulator (kontrollenhet) og en generator.
Strømforsyningen gir strøm i form av AC eller DC. I det andre tilfellet er strømforsyningen laget i form av en høyspent likeretter. Begge typer kilder har funnet anvendelse i luftbårne radarer.
Modulatoren kontrollerer parametrene til RF-signalomhyllingen.
Generatoren genererer et kraftig RF-signal, hvis parametere bestemmes av styresignalene til modulatoren.
Den første gruppen - med kontinuerlig stråling (uten modulasjon og med modulering av de utsendte oscillasjonene i amplitude, frekvens og fase). Slike sendere brukes i luftbårne radarsystemer designet for å bestemme bakkehastigheten og driftvinkelen til et fly (ved endring av dopplerfrekvens), kringkasting av radarinformasjon, etc.
Den andre gruppen - sendere som opererer i en pulsert strålingsmodus med en varighet på RF-pulser fra brøkdeler av et mikrosekund til hundrevis av millisekunder og en driftssyklus fra noen få til hundretusener. I slike sendere kan amplitude-, frekvens- og fasemodulasjon av RF-oscillasjoner brukes både innenfor en enkelt puls og i en sekvens av pulser. I tillegg kan spesifikke typer modulasjon (pulsvarighet, pulskode osv.) også brukes.
Strukturdiagram av en sender med en ett-trinns generator
Artikkelen tar for seg operasjonsprinsippet og det generelle strukturelle diagrammet for skipets radar. Driften av radarstasjoner (RLS) er basert på bruken av fenomenet refleksjon av radiobølger fra forskjellige hindringer som befinner seg i veien for deres forplantning, dvs. i radar brukes ekkofenomenet til å bestemme posisjonen til objekter. For å gjøre dette har radaren en sender, en mottaker, en spesiell antenne-bølgelederenhet og en indikator med en skjerm for visuell observasjon av ekkosignaler. Dermed kan driften av en radarstasjon representeres som følger: radarsenderen genererer høyfrekvente svingninger av en bestemt form, som sendes ut i rommet i en smal stråle som kontinuerlig roterer langs horisonten. Reflekterte vibrasjoner fra ethvert objekt i form av et ekkosignal mottas av mottakeren og vises på indikatorskjermen, mens det er mulig å umiddelbart bestemme retningen (peilingen) til objektet og dets avstand fra skipet på skjermen.
Peilingen til et objekt bestemmes av retningen til en smal radarstråle, som for øyeblikket faller inn på objektet og reflekteres fra det.
Avstanden til objektet kan oppnås ved å måle de korte tidsintervallene mellom sending av en sonderingspuls og øyeblikket for mottak av den reflekterte pulsen, forutsatt at radiopulsene forplanter seg med en hastighet på c = 3 X 108 m/sek. Skipsbårne radarer har all-round synlighetsindikatorer (PPI), på skjermen som dannes et bilde av navigasjonssituasjonen rundt skipet.
Kystradarer installert i havner, på tilnærminger til dem og på kanaler eller på komplekse farleder har funnet bred utbredelse. Med deres hjelp ble det mulig å bringe skip inn i havnen, for å kontrollere bevegelsen av skip langs farleden, kanal under forhold med dårlig sikt, som et resultat av at demurrage av skip er betydelig redusert. Disse stasjonene i noen havner er supplert med spesielt fjernsynssendeutstyr, som overfører bildet fra skjermen på radarstasjonen til skip som nærmer seg havnen. De overførte bildene mottas på skipet av en konvensjonell fjernsynsmottaker, noe som i stor grad letter navigatørens oppgave med å bringe skipet inn i havnen ved dårlig sikt.
Kystradarer (havne) kan også brukes av havneekspeditøren til å overvåke bevegelsene til skip i havnens vannområde eller på innseilingene til det.
La oss vurdere prinsippet om drift av et skips radar med en sirkulær visningsindikator. Vi vil bruke et forenklet radarblokkdiagram som forklarer driften (fig. 1).
Triggerpulsen generert av SI-generatoren starter (synkroniserer) alle radarenheter.
Når utløsende pulser ankommer senderen, genererer modulatoren (MOD) en rektangulær puls med en varighet på flere tideler av mikrosekunder, som mates til en magnetrongenerator (MG).
Magnetronen genererer en sonderingspuls med en effekt på 70-80 kW, bølgelengde 1=3,2 cm, frekvens /s = 9400 MHz. Magnetronpulsen mates gjennom en spesiell bølgeleder til antennen gjennom en antennebryter (AP) og utstråles ut i rommet av en smal retningsstråle. Bredden på bjelken i horisontalplanet er 1-2°, og vertikalen er ca. 20°. Antennen, som roterer rundt den vertikale aksen med en hastighet på 12-30 rpm, bestråler hele rommet rundt fartøyet.
De reflekterte signalene mottas av den samme antennen, så AP kobler vekselvis antennen til senderen og deretter til mottakeren. Den reflekterte pulsen gjennom antennebryteren føres til blanderen, som klystrongeneratoren (KG) er koblet til. Sistnevnte genererer laveffektsvingninger med en frekvens f Г=946 0 MHz.
I mikseren, som et resultat av tillegg av oscillasjoner, tildeles en mellomfrekvens fPR \u003d fG-fС \u003d 60 MHz, som deretter går til mellomfrekvensforsterkeren (IFA), den forsterker de reflekterte pulsene. Ved hjelp av en detektor ved utgangen av IF blir de forsterkede pulsene konvertert til videopulser, som mates gjennom en videomikser (VS) til en videoforsterker. Her blir de forsterket og matet til katoden til et katodestrålerør (CRT).
Katodestrålerøret er et spesialdesignet vakuumrør (se fig. 1).
Den består av tre hoveddeler: en elektronkanon med en fokuseringsanordning, et avbøyende magnetisk system og en glasskolbe med en etterglødende skjerm.
Elektronkanonen 1-2 og fokuseringsanordningen 4 danner en tett, godt fokusert elektronstråle, og avbøyningssystemet 5 tjener til å styre denne elektronstrålen.
Etter å ha passert gjennom avbøyningssystemet, treffer elektronstrålen skjermen 8, som er dekket med et spesielt stoff som har evnen til å gløde når den bombarderes med elektroner. Den indre siden av den brede delen av røret er dekket med et spesielt ledende lag (grafitt). Dette laget er hovedanoden til røret 7 og har en høy positiv spenningskontakt. Anode 3 - akselererende elektrode.
Lysstyrken til den glødende prikken på CRT-skjermen styres ved å endre den negative spenningen på kontrollelektroden 2 ved hjelp av potensiometeret "Brightness". I normal tilstand er røret blokkert av en negativ spenning på kontrollelektroden 2.
Bildet av miljøet på skjermen til den sirkulære visningsindikatoren oppnås som følger.
Samtidig med starten av strålingen starter senderen av sonderingspulsen sveipegeneratoren, som består av en multivibrator (MB) og en sagtannstrømgenerator (STC), som genererer sagtannpulser. Disse pulsene tilføres avbøyningssystemet 5, som har en rotasjonsmekanisme, som er koblet til mottakssynkronen 6.
Samtidig påføres en rektangulær positiv spenningspuls til kontrollelektroden 2 og låser den opp. Med utseendet til en økende (sagtann) strøm i CRT-avbøyningssystemet, begynner elektronstrålen å avvike jevnt fra midten til kanten av røret, og en lysende sveiperadius vises på skjermen. Den radielle bevegelsen til strålen over skjermen ses veldig svakt. Ved ankomst av det reflekterte signalet øker potensialet mellom gitteret og kontrollkatoden, røret låses opp, og et punkt som tilsvarer den nåværende posisjonen til strålen som gjør radiell bevegelse begynner å lyse på skjermen. Avstanden fra midten av skjermen til den lysende prikken vil være proporsjonal med avstanden til objektet. Avbøyningssystemet har en rotasjonsbevegelse.
Rotasjonsmekanismen til avbøyningssystemet er forbundet ved synkron overføring med synkronsensoren til antennen 9, derfor roterer avbøyningsspolen rundt halsen på CRT-en synkront og i fase med antennen 12. Som et resultat, en roterende sveip radius vises på CRT-skjermen.
Når antennen roteres, roterer skannelinjen og nye seksjoner begynner å gløde på indikatorskjermen, tilsvarende impulser som reflekteres fra ulike objekter plassert i forskjellige peilinger. For en fullstendig omdreining av antennen er hele overflaten av CRT-skjermen dekket med mange radielle skannelinjer, som bare lyser opp hvis det er reflekterende objekter på de tilsvarende lagrene. Dermed blir et fullstendig bilde av situasjonen rundt fartøyet gjengitt på rørskjermen.
For en omtrentlig måling av avstander til forskjellige objekter på CRT-skjermen, påføres skaleringer (sirkler med fast rekkevidde) av elektronisk belysning generert i PKD-enheten. For mer nøyaktig å måle avstanden i radaren, brukes en spesiell avstandsmåleranordning, med den såkalte moving range circle (MCD).
For å måle avstanden til ethvert mål på CRT-skjermen, er det nødvendig, ved å rotere avstandsmålerhåndtaket, å kombinere PKD med målmerket og ta en avlesning i miles og tiendedeler av telleren som er mekanisk koblet til avstandsmålerhåndtaket.
I tillegg til ekko og avstandsringer er kursmerket 10 opplyst på CRT-skjermen (se fig. 1). Dette oppnås ved å påføre en positiv puls til kontrollnettet til CRT i det øyeblikket når den maksimale strålingen fra antennen passerer retningen som sammenfaller med fartøyets diametralplan.
Bildet på CRT-skjermen kan være orientert i forhold til skipets DP (kursstabilisering) eller i forhold til den sanne meridianen (nordstabilisering). I sistnevnte tilfelle har rørets avbøyningssystem også en synkron forbindelse med gyrokompasset.
6.1. DRIFTSPRINSIPP FOR EN PULSSENDER
Senderen, som er en del av pulsnavigasjonsradaren, er designet for å generere kraftige kortsiktige pulser av elektriske svingninger med ultrahøy frekvens (UHF) med en strengt definert frekvens, satt av synkroniseringskretsen.
Radarsenderen inneholder en mikrobølgefrekvensgenerator (UHF), en submodulator, en modulator og en strømkilde. Blokkskjemaet til radarsenderen er vist i fig. 6.1.
Submodulator- genererer pulser av en viss varighet og amplitude.
Pulsmodulator - designet for å kontrollere svingningene til mikrobølgegeneratoren. Modulatoren genererer høyspente videopulser som mates til inngangen til en magnetron som genererer mikrobølgeradiopulser av en gitt varighet. Prinsippet for drift av pulsmodulatorer er basert på langsom akkumulering av energi i en spesiell energilagringsenhet i tidsintervallet mellom pulser og den raske påfølgende overføringen av energi til modulatorens belastning, dvs. magnetrongenerator, i en tid lik pulsvarigheten.
Magnetroner og halvledermikrobølgegeneratorer (Gann-dioder) brukes som SHHF.
Blokkskjemaet til pulsmodulatoren er vist i fig. 6.2.
Når bryterenheten åpnes, lades lagringsenheten fra en konstant spenningskilde gjennom en begrenser (motstand) som beskytter strømkilden mot overbelastning. Når enheten er lukket, utlades lagringsenheten til belastningen (magnetron) og en spenningspuls av en gitt varighet og amplitude dannes på dens anode-katodeklemmer.
Som stasjon kan en kapasitans i form av en kondensator eller åpen i enden av en lang (kunstig) linje brukes. Bytteenheter - et elektronrør (for tidligere utgitte radarer), en tyristor, en ikke-lineær induktans.
Den enkleste er modulatorkretsen med en lagringskondensator. Kretsen til en slik modulator inneholder som en energilagringsenhet: en lagringskondensator, som en svitsjenhet: en svitsjingslampe (modulerende eller utladning), samt en begrensende motstand og en magnetrongenerator. I starttilstanden er utladningslampen blokkert av en negativ spenning på kontrollnettet (kretsen er brutt), lagringskondensatoren lades.
Ved bruk på kontrollnettet til lampen fra submodulatoren til en rektangulær spenningspuls med positiv polaritet med en varighet t og utladningslampen låses opp (kretsen er lukket) og lagringskondensatoren utlades på magnetronen. Ved anode-katodeterminalene til magnetronen dannes en modulerende spenningspuls, under påvirkning av hvilken magnetronen genererer mikrobølgeoscillasjonspulser.
Spenningen på magnetronen vil være så lang som en positiv spenning virker på kontrollnettet til utladningslampen. Derfor avhenger varigheten av radiopulsene av varigheten av kontrollpulsene.
Pulsmodulatoren med en lagringskondensator har en betydelig ulempe. Ettersom ladningen til kondensatoren forbrukes under genereringen av en radiopuls, faller spenningen over den raskt, og med den kraften til høyfrekvente oscillasjoner. Som et resultat genereres det en spiss radiopuls med et svakt forfall. Det er mye mer lønnsomt å jobbe med rektangulære pulser, hvis kraft forblir omtrent konstant under varigheten. Rektangulære pulser vil bli generert av den beskrevne generatoren hvis lagringskondensatoren erstattes med en kunstig lang linje åpen i den frie enden. Bølgeimpedansen til linjen må være lik motstanden til RF-oscillasjonsgeneratoren fra siden av strømterminalene, dvs. forholdet mellom dens anodespenning og anodestrøm
6.2. LINEÆRE OG MAGNETISKE MODULATORER
I praksis brukes modulatorer med lagringsenergi, kalt lineære modulatorer. Kretsskjemaet til en slik modulator (fig. 6.3) inkluderer: ladediode V1, ladeinduktor L1, akkumuleringslinje LC, pulstransformator T, tyristor V2, ladekjede C1,R1.
Når tyristoren er lukket, lades ledningen gjennom V1,L1 opp til spenning E. Kondensatoren lades samtidig. C1 gjennom en motstand R1.
Når en triggerpuls påføres tyristoren ( ZI) med positiv polaritet, låses tyristoren opp, utladningsstrømmen som strømmer gjennom den reduserer motstanden til tyristoren, og lagringslinjen utlades til primærviklingen til pulstransformatoren. Den modulerende spenningspulsen tatt fra sekundærviklingen mates til magnetronen. Varigheten av den genererte pulsen avhenger av parametrene LC linjer:
I praksis, bryter enheter i form av ikke-lineære induktans spoler, som kalles magnetiske pulsmodulatorer. Den ikke-lineære induktoren har en kjerne laget av et spesielt ferromagnetisk materiale med minimale tap. Det er kjent at hvis en slik kjerne er mettet, er dens magnetiske permeabilitet liten, og den induktive motstanden til en slik spole er minimal. Tvert imot, i umettet tilstand har den magnetiske permeabiliteten til kjernen stor verdi, induktansen til spolen øker, og den induktive motstanden øker.
I tillegg til elementene som brukes i den lineære modulatorkretsen, inneholder den magnetiske modulatorkretsen (fig. 6.4) en ikke-lineær induktor (choke) L1, lagringskondensator C1, ikke-lineær transformator T1, lagringskondensator C2 og pulstransformator T2.
Når tyristoren er lukket, lades kondensatoren C1 fra spenningskilden E og gasskjernen L1 magnetisert til metning. Når tyristoren er låst opp, kondensatoren C1 utlades til transformatorens primærvikling T1. Spenningen indusert i sekundærviklingen lader kondensatoren C2. Ved slutten av ladningen, kjernen T1 mettet, og kondensatoren C2 utlades til primærviklingen til pulstransformatoren.
Varigheten av den modulerende pulsen bestemmes av tidspunktet for utladingen av kondensatoren C2. I nødvendige tilfeller, med en pulsvarighet over 0,1 μs, i praksis, i stedet for en kondensator C2 inkludere en formingslinje. Deretter vil varigheten av modulasjonspulsene bli bestemt av linjeparametrene på samme måte som den lineære modulatorkretsen.
6.3. SUBMODULERENDE KASKADER
Driften av en utladnings (modulerende) lampe i en krets med en lagringskondensator styres av en spesiell submodulatorkrets, som inkluderer en utløsende pulsforsterker; en første standby-blokkerende oscillator som arbeider i pulsfrekvensdelingsmodus; den andre blokkeringsoscillatoren, som genererer styrespenningspulser med fast varighet og amplitude, som styrer driften av utladningslampen. Et slikt submodulatorskjema sikrer driften av senderen med forskjellige repetisjonshastigheter og forskjellige varigheter av sonderingspulser.
Driften av lineære og magnetiske modulatorer, hvor tyristorer brukes som et kontrollelement, styres av en masteroscillator, som vanligvis inkluderer en utløsende pulsforsterker, en ventende blokkeringsgenerator, en emitterfølger som matcher tyristorinngangskretsen med blokkeringsgeneratoren produksjon.
Ris. 6.5. Opplegg for submodulatoren til havradaren
På fig. 6.5 viser et skjematisk diagram av Okean-radarsubmodulatoren, som til tross for den utdaterte elementbasen fortsatt er i drift.
Denne kretsen har fire trinn:
Triggerforsterker (venstre halvdel av lampen L1 type 6N1P),
Standby blokkerende generator (høyre halvdel av lampen L1),
L2 type TGI1-35/3,
Utgangstrinnet på tyratron L3 type TGI1-35/3.
Avhengig av varigheten av de modulerende pulsene (0,1 eller 1 μs), fungerer tyratronen L2 eller tyratron L3. I det første tilfellet, ladningen av lagringslinjen 1 oppstår gjennom lademotstanden R1. I det andre tilfellet, lagringslinjen 2 ladet gjennom motstand R2.
Utgangstrinnene er belastet med motstander. R3 Og R4 koblet parallelt i katodekretsen til tyratroner L1 Og L2. Når lagringslinjene utlades, dannes en spenningspuls av en gitt varighet med en amplitude på 1250 V på disse motstandene.
En blokkerende oscillator brukes som et submodulatortrinn for modulatoren. For å oppnå lav utgangsmotstand har blokkeringsgeneratoren en katodefølger ved utgangen.
6.4. FUNKSJONER TIL MAGNETRONGENERATORER
Magnetronen er en elektrovakuumenhet med to elektroder med elektromagnetisk kontroll. I centimeterbølgeområdet brukes multikavitetsmagnetroner. Enheten til en slik magnetron er vist i fig. 6.6.
 |
|
Ris. 6.6. Magnetronenhet Fig. 6.7. Pakket magnetron
Grunnlaget for utformingen av magnetronen er anodeblokken 1 i form av en massiv kobbersylinder, hvor et jevnt antall spor er maskinert rundt omkretsen, som er sylindriske resonatorer 2.
En sylindrisk oppvarmet oksidkatode er plassert i midten av blokken. 10 ha en betydelig diameter for å oppnå tilstrekkelig emisjonsstrøm. Resonatorene kommuniserer med det indre hulrommet til magnetronen, kalt interaksjonsrommet, ved hjelp av rektangulære spor. 9. Katoden er festet inne i magnetronen med holdere 12 , som fungerer samtidig som strømutganger 11. Holderne går gjennom glasskryss i sylindriske rør montert på en flens. Fortykkelsene på flensen fungerer som en høyfrekvent drossel som hindrer frigjøring av høyfrekvent energi gjennom glødetrådene. Beskyttelsesskiver er plassert på begge sider av katoden 4 , som forhindrer lekkasje av elektroner fra interaksjonsrommet inn i endeområdene til magnetronen. På endesiden av anodeblokken er det bunter-ledere 3 forbindende segmenter av anodeblokken.
For å avkjøle magnetronen har den ytre overflaten finner blåst av en vifte. For bekvemmeligheten av kjøling, sikkerhet ved vedlikehold og for å lette fjerning av høyfrekvent energi, er anodeblokken jordet, og høyspentpulser med negativ polaritet påføres katoden.
Magnetfeltet i magnetronen skapes av permanente magneter laget av spesielle legeringer som skaper et sterkt magnetfelt.
Magnetronen er koblet til den eksterne lasten ved hjelp av en kobbertrådsløyfe. 8 , som er loddet i den ene enden til veggen til en av resonatorene, og i den andre enden er festet til den indre ledningen 7 en kort koaksial linje som går gjennom et glasskryss 6 inn i bølgelederen 5 . Mikrobølgeoscillasjoner i magnetronen eksiteres av en elektronstrøm kontrollert av konstante elektriske og magnetiske felt rettet gjensidig vinkelrett på hverandre.
Magnetrongeneratorradarer bruker permanentmagneter laget av legeringer med høy tvangskraft. Det er to design av magnetiske systemer: eksterne magnetiske systemer og "pakke" magnetiske systemer. Det eksterne magnetiske systemet er en stasjonær struktur med en magnetron installert mellom polstykkene.
Pakkede magnetroner, der det magnetiske systemet er en integrert del av utformingen av selve magnetronen, har blitt utbredt i skipsnavigasjonsradarer. For pakkede magnetroner går polstykkene fra endene inn i magnetronen (fig. 6.7). Dette reduserer luftgapet mellom polene, og følgelig motstanden til den magnetiske kretsen, noe som gjør det mulig å redusere størrelsen og vekten til den magnetiske kretsen. Diagrammer over magnetrongeneratorer er presentert i fig. 6,8, a; 6.8b.
Strukturen til magnetrongeneratorkretsen inkluderer: en magnetron, en filamenttransformator og et kjølesystem for anodeblokken til magnetronen. Magnetrongeneratorkretsen inneholder tre kretser: mikrobølge, anode og filament. Mikrobølgestrømmer sirkulerer i resonanssystemet til magnetronen og i den eksterne belastningen knyttet til den. Den pulserte anodestrømmen flyter fra den positive terminalen til modulatoren gjennom anode-katoden til magnetronen til den negative terminalen. Det er definert av uttrykket
|
|||
Ris. 6.8. Ordninger av magnetrongeneratorer
Hvor jeg A- gjennomsnittlig verdi av anodestrøm, A;
F og - Frekvens pulsrepetisjon, imp / s;
τ og - pulsvarighet, s;
α – pulsformfaktor (for rektangulær impulser er lik én).
Filamentkretsen består av sekundærviklingen til filamenttransformatoren Tr og katodevarmefilamenter. Vanligvis er spenningen for magnetronglødetråden 6,3 V, men siden katoden opererer i den forbedrede elektronbombardementsmodusen, kreves den fulle forsyningsspenningen til varmeglødetråden kun for å varme opp katoden før det påføres en høyspenning til magnetronanoden. Når den høye anodespenningen er slått på, reduseres glødetrådspenningen vanligvis automatisk til 4 V ved hjelp av en motstand. R, inkludert i primærviklingen til filamenttransformatoren. I kretsen (fig. 6.8, a) mates en modulerende spenningspuls med negativ polaritet fra modulatorutgangen til magnetronkatoden.
Sekundærviklingen til filamenttransformatoren i forhold til generatorhuset er under høy spenning. Tilsvarende, i kretsen (fig. 6.8, b), den ene enden av sekundærviklingen til pulstransformatoren ITr koblet til kroppen, og den andre enden - til terminalen til sekundærviklingen til glødelampetransformatoren. Derfor må isolasjonen mellom sekundærviklingen til filamenttransformatoren og huset, så vel som mellom viklingene, utformes for hele anodespenningen til magnetronen. For ikke å forårsake en merkbar forvrengning i formen av de modulerende pulsene, bør kapasitansen til sekundærviklingen til filamenttransformatoren være så liten som mulig (ikke mer enn noen få titalls picofarads).
6.5. SENDEENHET RLS "NAYADA-5"
Sendeenheten til Naiad-5-radaren er en del av P-3-enheten (transceiver) og er beregnet på:
dannelse og generering av sonderende mikrobølgepulser;
sikre synkron og i-fase drift i tide av alle blokker og noder til indikatoren, transceiveren, antenneenheten.
På fig. 6.9 viser et blokkskjema over senderen til Naiad-5 radar-sender/mottaker.
Strukturen til sendeanordningen inkluderer: en blokk med ultrahøy frekvens; sender modulator; modulator filter; klokke generator; likeretterenheter som gir strøm til blokkene og kretsene til enheten P - 3.
Blokkskjemaet til Naiad-5 radartransceiver inkluderer:
Stabiliseringssignalgenereringsveien, beregnet for dannelse av sekundære synkroniseringspulser og inn i indikatoren, samt for lansering gjennom den automatiske stabiliseringskontrollenheten til sendermodulatoren. Ved hjelp av disse synkroniseringspulsene synkroniseres sonderingspulsene med begynnelsen av sveipet på indikatoren CRT.
Undersøke impulsgenereringsvei, designet for å generere mikrobølgepulser og overføre dem gjennom bølgelederen til antenneenheten. Dette skjer etter dannelsen av pulsmodulasjon av mikrobølgegeneratoren av spenningsmodulatoren, samt kontroll- og synkroniseringspulser til paringsblokkene og nodene.
Videosignalgenereringsbane, designet for å konvertere reflekterte mikrobølgepulser til mellomfrekvenspulser ved hjelp av en lokal oscillator og miksere, danne og forsterke et videosignal, som deretter går inn i indikatoren. En felles bølgeleder brukes til å overføre sonderingspulser til antenneanordningen og reflekterte pulser til videosignalgenereringsbanen.
Kontroll- og strøminnstillingsbane, designet for å generere forsyningsspenninger for alle blokker og kretser i enheten, samt å overvåke ytelsen til strømkilder, funksjonelle blokker og enheter til stasjonen, magnetron, lokaloscillator, avleder, etc.
6.6. DESIGNFUNKSJONER TIL SENDERE
Strukturelt kan radarsendere sammen med en mottaker plasseres både i en separat isolert enhet, som kalles sender/mottaker, altså i antenneenheten.
På fig. 6.10 viser utseendet til transceivere til en moderne en- og to-kanals automatisert radarstasjon "Row" (3,2 og 10 cm av bølgelengdeområdet), som er plassert i en egen enhet. De viktigste tekniske egenskapene er vist i tabell 6.1.
Transceivere i 3 cm-området (P3220 R) med en pulseffekt på 20 kW eller mer er bygget på basis av magnetroner med en ikke-filamentfeltkatode. Disse magnetronene har mer enn 10 000 timers oppetid i drift, gir umiddelbar tilgjengelighet og forenkler senderen betydelig.
Ris. 6.10. Transceivere av den automatiserte radaren "Ryad"
Den utbredte introduksjonen av mikroelektronikk i moderne skipsnavigasjonsradarer, først og fremst solid-state mikrobølgeenheter, mikroprosessorer, har gjort det mulig, i kombinasjon med moderne signalbehandlingsmetoder, å oppnå kompakte, pålitelige, økonomiske og brukervennlige transceivere. For å eliminere bruken av voluminøse bølgelederenheter og eliminere effekttap under overføring og mottak av reflekterte signaler i bølgeledere, er senderen og mottakeren strukturelt plassert i antenneenheten i form av en separat modul, som noen ganger kalles skanner(se fig.7.23). Dette sikrer rask løsgjøring av sender/mottakermodulen, i tillegg til å utføre reparasjoner ved metoden for aggregatutskifting. Slå av og på strømmen for disse typene transceivere leveres eksternt.
På fig. 6.11 viser antenne-sende-mottaker-enheten til kystradaren (BRLS) "Baltika-B", laget i form av en monoblokk. Radar "Baltika-B" brukes som kystradar i fartøytrafikkkontrollsystemer (VTS), samt i havnefarvann, innflygingskanaler og farleder.
Antenne og transceiver radar "Baltika"
varm standby
Flere detaljer om moderne radarer er gitt i kapittel 11 i veiledningen.
