Radarstasjoner og luftforsvarssystemer i Russland. Radarstasjoner: historie og grunnleggende operasjonsprinsipper Elektriske kretsdiagrammer for sender/mottakere for flyradarer
Radar er et sett med vitenskapelige metoder og tekniske midler, tjener til å bestemme koordinatene og egenskapene til et objekt via radiobølger. Objektet som studeres kalles ofte et radarmål (eller ganske enkelt et mål).
Radioutstyr og verktøy designet for å utføre radaroppgaver kalles radarsystemer, eller enheter (radar eller RLU). Det grunnleggende ved radar er basert på følgende fysiske fenomener og egenskaper:
- I forplantningsmediet spres radiobølger som møter gjenstander med forskjellige elektriske egenskaper. 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, beregnes den radielle hastigheten til emisjonspunktet i forhold til RLU fra frekvensen til det mottatte reflekterte signalet.
Historisk referanse
Radiobølgenes evne til å reflektere ble påpekt av den store fysikeren G. Hertz og den russiske elektroingeniøren på slutten av 1800-tallet. århundre. I følge et patent fra 1904 ble den første radaren laget av den tyske ingeniøren K. Hulmeier. Enheten, som han kalte et telemobiloskop, ble brukt på skip som seilte på Rhinen. I forbindelse med utviklingen så bruk av radar svært lovende ut som et element.Forsking på dette området ble utført av avanserte spesialister fra mange land rundt om i verden.
I 1932 ble det grunnleggende prinsippet for radar beskrevet i hans arbeider av Pavel Kondratyevich Oshchepkov, en forsker ved LEFI (Leningrad Electrophysical Institute). De, i samarbeid med kolleger B.K. Shembel og V.V. Sommeren 1934 demonstrerte Tsimbalin en prototype av en radarinstallasjon som oppdaget et mål i en høyde av 150 m i en avstand på 600 m. Videre arbeid med å forbedre radarutstyret var begrenset til å øke rekkevidden og øke nøyaktigheten for å bestemme målsted.
Natur elektromagnetisk stråling mål lar oss snakke om flere typer radar:
- Passiv radar utforsker sin egen stråling (termisk, elektromagnetisk, etc.), som genererer mål (missiler, fly, romobjekter).
- Aktiv med aktiv respons utføres hvis objektet er utstyrt med sin egen sender og interaksjon med den skjer i henhold til "request-response"-algoritmen.
- Aktiv med passiv respons innebærer studiet av et sekundært (reflektert) radiosignal. i dette tilfellet består den av en sender og en mottaker.
- Semiaktiv 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
Alt radarutstyr er etter metoden som brukes, delt inn i kontinuerlige og pulserende strålingsradarer.
Den første inneholder en sender og en strålingsmottaker som opererer samtidig og kontinuerlig. De første radarenhetene ble laget ved å bruke dette prinsippet. Et eksempel på et slikt system er en radiohøydemåler (en luftfartsenhet som bestemmer avstanden til et fly fra jordoverflaten) eller en radar kjent for alle bilister for å bestemme fartsgrensen til et kjøretøy.
Med pulsmetoden sendes elektromagnetisk energi ut i korte pulser over en periode på flere mikrosekunder. Etterpå 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 å skanne plassen. Det utføres i henhold til et strengt definert system. Med en sekvensiell gjennomgang kan bevegelsen til radarstrålen være sirkulær, spiralformet, konisk eller sektoriell. For eksempel kan en antennegruppe sakte rotere i en sirkel (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, og flere informasjonsstrømmer behandles samtidig.
Sporingsmodusen innebærer at antennen hele tiden er rettet mot det valgte objektet. For å rotere den i samsvar med banen til et bevegelig mål, brukes spesielle automatiserte sporingssystemer.
Algoritme for å bestemme rekkevidde og retning
Forplantningshastigheten til elektromagnetiske bølger i atmosfæren er 300 tusen km/s. Derfor er det lett å beregne avstanden til objektet ved å vite hvor lang tid kringkastingssignalet bruker på å dekke avstanden fra stasjonen til målet og tilbake. For å gjøre dette er det nødvendig å nøyaktig registrere tiden pulsen ble sendt og øyeblikket det reflekterte signalet ble mottatt.
Svært retningsbestemt radar brukes for å få informasjon om plasseringen av målet. Bestemmelse av asimut og høyde (høydevinkel eller høyde) av et objekt utføres av en antenne med en smal stråle. Moderne radarer bruker phased antenna arrays (PAA) til dette formålet, i stand til å stille inn en smalere stråle og preget av høy rotasjonshastighet. Som regel utføres prosessen med å skanne plass av minst to stråler.
Grunnleggende systemparametere
Fra taktisk og tekniske egenskaper utstyr avhenger i stor grad av effektiviteten og kvaliteten på oppgavene som løses.
Taktiske radarindikatorer inkluderer:
- Synsområdet er begrenset av minimum og maksimum måldeteksjonsområde, tillatt asimutvinkel og høydevinkel.
- 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 spesifiserte taktiske egenskapene er fastsatt ved utforming av enheter gjennom visse tekniske parametere, inkludert:
Ved kampposten
Radar er et universelt verktøy som har blitt utbredt i den militære sfæren, 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 viktige problemer med overvåking og kontroll av rommet, deteksjon av luft-, bakke- og vannmobile mål. Uten radarer er det umulig å forestille seg utstyr brukt til informasjonsstøtte navigasjonssystemer og våpenildkontrollsystemer.
Militær radar er en grunnleggende komponent i det strategiske varslingssystemet for missilangrep og integrert missilforsvar.
Radioastronomi
Radiobølger som sendes fra jordoverflaten reflekteres også fra objekter i nære og dype rom, samt fra nære jordmål. Mange romobjekter kunne ikke utforskes fullt ut bare ved hjelp av optiske instrumenter, og bare bruken av radarmetoder i astronomi gjorde det mulig å få rik informasjon om deres natur og struktur. Passiv radar ble først brukt til å studere månen 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 (lik speilet til en optisk reflektor). Jo større diameter, jo mer svakt signal antennen vil kunne motta. Radioteleskoper fungerer ofte på en kompleks måte, og kombinerer ikke bare enheter som er plassert nær hverandre, men også de som er plassert på forskjellige kontinenter. Blant de viktigste oppgavene til moderne radioastronomi er studiet av pulsarer og galakser med aktive kjerner, og studiet av det interstellare mediet.
Sivil søknad
I landbruk og skogbruk er radarenheter uunnværlige for å få informasjon om fordelingen og tettheten av vegetasjon, studere strukturen, parameterne og jordtypene, og rettidig oppdage 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 bestemme atmosfærens tilstand i en avstand på titalls kilometer, og basert på analysen av dataene som er oppnådd, lages en prognose for endringer i værforhold i et bestemt område.
Utviklingsutsikter
For en moderne radarstasjon er hovedvurderingskriteriet forholdet mellom effektivitet og kvalitet. Effektivitet refererer til de generaliserte taktiske og tekniske egenskapene til utstyr. Å lage en perfekt radar er en kompleks ingeniørmessig, vitenskapelig og teknisk oppgave, hvis implementering kun er mulig ved å bruke de siste prestasjonene innen elektromekanikk og elektronikk, informatikk og datateknologi, energi.
Ifølge eksperter, i nær fremtid den viktigste funksjonelle enheter stasjoner med de mest forskjellige nivåene av kompleksitet og formål vil ha solid-state aktive fasede array-antenner (fasede array-antenner), 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 en allround radar 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 gir et funksjonsdiagram av en pulsert aktiv radar for luftmål for flygekontroll.
Del arbeidet ditt på sosiale nettverk
Hvis dette verket ikke passer deg, er det nederst på siden en liste over lignende verk. Du kan også bruke søkeknappen
Radarsystemer (radarer) 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 en allround radar 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 gir et funksjonsdiagram av en pulsert aktiv radar for luftmål for flygekontroll. Systemparametrene og formlene for beregningen er også gitt.
I beregningsdelen ble følgende parametere bestemt: maksimal rekkevidde under hensyntagen til absorpsjon, reell rekkevidde og asimutoppløsning, rekkevidde og asimutmålenøyaktighet.
1. Teoretisk del
1.1 Funksjonsdiagram av radarenutsikt hele veien
Radar feltet radioteknikk, som gir radarobservasjon av forskjellige objekter, det vil si deres deteksjon, måling av koordinater og bevegelsesparametere, samt identifisering av visse strukturelle eller fysiske egenskaper ved å bruke radiobølger som reflekteres eller sendes ut av objekter eller sin egen radioutsendelse. Informasjonen som innhentes under radarovervåking kalles radar. Radiotekniske radarovervåkingsenheter kalles radarstasjoner (radarer) eller radarer. Selve radarovervåkingsobjektene kalles radarmål eller ganske enkelt mål. Ved bruk av reflekterte radiobølger er radarmål eventuelle uregelmessigheter elektriske parametere medium (dielektrisk og magnetisk permeabilitet, konduktivitet) der primærbølgen forplanter seg. Dette inkluderer fly (fly, helikoptre, værballonger, etc.), hydrometeorer (regn, snø, hagl, skyer, etc.), elve- og sjøfartøyer, bakkeobjekter (bygninger, biler, fly på flyplasser, etc.).) , alle slags militære objekter osv. En spesiell type radarmål er astronomiske objekter.
Kilden til radarinformasjon er radarsignalet. Avhengig av metodene for å oppnå det, skilles følgende typer radarovervåking.
- Passiv respons radar,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 kalles noen ganger også aktiv passiv responsradar.
Aktiv respons radar,kalt aktiv radar med aktiv respons, er den karakterisert ved at responssignalet ikke reflekteres, men sendes ut på nytt ved hjelp av en spesiell transponder - en repeater. Samtidig øker rekkevidden og kontrasten til radarobservasjon betydelig.
Passiv radar er basert på å motta målenes egne radioutslipp, hovedsakelig i millimeter- og centimeterområdet. Hvis lydsignalet i de to foregående tilfellene kan brukes som et referansesignal, som gir den grunnleggende muligheten for å måle rekkevidde og hastighet, så er det i dette tilfellet ingen slik mulighet.
Et radarsystem kan betraktes som en radarlink, lik radiokommunikasjon eller telemetrikoblinger. Hovedkomponentene i en radar er en sender, en mottaker, en antenneenhet og en terminalenhet.
De viktigste stadiene av radarovervåking er:deteksjon, måling, oppløsning og gjenkjenning.
Gjenkjenning er prosessen med å bestemme seg for tilstedeværelsen av mål med en akseptabel sannsynlighet for en feilaktig beslutning.
Mål lar deg estimere koordinatene til mål og parametrene for deres bevegelse med akseptable feil.
Tillatelse består av å utføre oppgavene med å oppdage og måle koordinatene til ett mål i nærvær av andre som er nære i rekkevidde, hastighet, etc.
Anerkjennelse gjør det mulig å etablere noen karakteristiske trekk ved målet: er det punkt eller gruppe, flytting eller gruppe, etc.
Radarinformasjon som kommer fra radaren overføres via radiokanal eller kabel til kontrollpunktet. Prosessen med radarsporing av individuelle mål automatiseres og utføres ved hjelp av en datamaskin.
Flynavigasjon langs ruten leveres av de samme radarene som brukes i flykontroll. De brukes både til å overvåke overholdelse av en gitt rute og for å bestemme plassering under flyturen.
For å utføre landing og dens automatisering, sammen med radiofyrsystemer, er landingsradarer mye brukt, og gir overvåking av flyets avvik fra kurs og glidebane.
En rekke luftbårne radarenheter brukes også i sivil luftfart. Dette inkluderer først og fremst radar om bord for å oppdage farlige værformasjoner og hindringer. Vanligvis tjener den også til å kartlegge jorden for å gi mulighet for autonom navigering langs karakteristiske bakkebaserte radarlandemerker.
Radarsystemer (radarer) 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.
La oss vurdere driften av en pulserende aktiv radar for å oppdage luftmål for lufttrafikkkontroll (ATC), hvis struktur er vist i figur 1. Visningskontrollanordningen (antennekontroll) brukes til å se rom (vanligvis sirkulær) med en antennestråle, smal i horisontalplanet og bred i vertikalplanet.
Den aktuelle radaren bruker en pulsert strålingsmodus, derfor, i det øyeblikket neste sonderingsradiopuls slutter, bytter den eneste antennen fra sender til mottaker og brukes til mottak til neste sonderende radiopuls begynner å bli generert, hvoretter antennen er igjen koblet til senderen, og så videre.
Denne operasjonen utføres av en sender-mottaksbryter (RTS). Triggerpulsene, som setter repetisjonsperioden for sonderingssignalene og synkroniserer driften av alle radarundersystemer, genereres av en synkronisator. Signalet fra mottakeren etter analog-til-digital-omformeren (ADC) leveres til signalprosessor, hvor primær informasjonsbehandling utføres, bestående av detektering av signalet og endring av koordinatene til målet. Målmerker og banespor dannes under den innledende behandlingen av informasjon i databehandleren.
De genererte signalene, sammen med informasjon om vinkelposisjonen til antennen, overføres for videre behandling til kommandoposten, samt for overvåking til all-round synlighetsindikator (PVI). På batteritid ICO-radaren fungerer som hovedelementet for å overvåke luftsituasjonen. En slik radar behandler vanligvis informasjon i digital form. For dette formålet er det anordnet en enhet for å konvertere signalet til digital kode(ADC).
Figur 1 Funksjonsdiagram av allround radar
1.2 Definisjoner og hovedparametre for systemet. Formler for beregning
Grunnleggende taktiske egenskaper til radaren
Maksimal rekkevidde
Maksimal rekkevidde er satt av taktiske krav og avhenger av mange tekniske egenskaper ved radaren, radiobølgeutbredelsesforhold og målkarakteristikk, som er gjenstand for tilfeldige endringer i reelle bruksforhold for stasjoner. Derfor er det maksimale området en sannsynlighetskarakteristikk.
Friroms rekkeviddeligningen (dvs. uten å ta hensyn til bakkens innflytelse og absorpsjon i atmosfæren) for et punktmål etablerer forholdet mellom alle hovedparametrene til radaren.
hvor E isl - energi som sendes ut i én puls;
S a - effektivt antenneområde;
S efo - effektivt reflekterende målområde;
- bølgelengde;
k s - diskriminerbarhetskoeffisient (signal-til-støy-energiforhold ved mottakerinngangen, som sikrer mottak av signaler med en gitt sannsynlighet for korrekt deteksjon W av og sannsynligheten for en falsk alarm Wlt);
E sh - energi fra støy som virker under mottak.
Hvor R og - og pulsstyrke;
og , - pulsvarighet.
Hvor d ag - horisontal størrelse på antennespeilet;
d av - vertikal størrelse på antennespeilet.
k r = k r.t. ,
hvor k r.t. - teoretisk skillebarhetskoeffisient.
k r.t. =,
hvor q 0 - deteksjonsparameter;
N - antall impulser mottatt fra målet.
hvor Wlt - sannsynlighet for falsk alarm;
W av - sannsynlighet for riktig deteksjon.
hvor t region,
F og - pulssendingsfrekvens;
Q a0,5 - antennestrålingsmønsterbredde ved 0,5 effektnivå
hvor er vinkelhastigheten til antennens rotasjon.
hvor T gjennomgang er gjennomgangsperioden.
hvor k =1,38 10 -23 J/grad - Boltzmanns konstant;
k sh - mottakers støytall;
T - mottakertemperatur i grader Kelvin ( T =300K).
Den maksimale rekkevidden til radaren, tatt i betraktning absorpsjonen av radiobølgeenergi.
hvor esel - dempningskoeffisient;
D - bredden på svekkelseslaget.
Minimum radar rekkevidde
Hvis antennesystemet ikke pålegger begrensninger, 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 antennebryteren.
Radar rekkevidde oppløsning
Den reelle rekkeviddeoppløsningen når du bruker en all-round synlighetsindikator som utgangsenhet, vil bli bestemt av formelen
(D)= (D) svette + (D) ind,
g de (D) svette - potensiell rekkeviddeoppløsning;
(D) ind - rekkeviddeoppløsning for indikatoren.
For et signal i form av et inkoherent tog av rektangulære pulser:
hvor c er forplantningshastigheten til en elektromagnetisk bølge i et vakuum; c = 3∙10 8 ;
og , - pulsvarighet;
(D) ind - rekkeviddeoppløsningen til indikatoren beregnes av formelen
g de D shk - grenseverdien for rekkeviddeskalaen;
k e = 0,4 - skjermutnyttelsesfaktor,
Q f - fokuseringskvalitet på røret.
Radarasimutoppløsning
Den faktiske asimutoppløsningen bestemmes av formelen:
( az) = ( az) svette + ( az) ind,
hvor ( az ) pott - potensiell asimutoppløsning når man tilnærmer strålingsmønsteret til en Gauss-kurve;
( az ) ind - asimutoppløsning av indikatoren
( az ) svette =1,3 Q a 0,5,
( az ) ind = d n M f ,
hvor dn - punktdiameter på katodestrålerøret;
M f skala skala.
hvor r - fjerne merket fra midten av skjermen.
Nøyaktighet for å bestemme koordinater etter rekkevidde Og
Nøyaktigheten av rekkeviddebestemmelse avhenger av nøyaktigheten av å måle forsinkelsen til det reflekterte signalet, feil på grunn av suboptimal signalbehandling, tilstedeværelsen av uoversiktlige signalforsinkelser i overførings-, mottaks- og indikasjonsveier, og tilfeldige feil i rekkeviddemåling i indikatorenheter.
Nøyaktighet er preget av målefeil. Den resulterende rotmiddel-kvadratfeilen for områdemåling bestemmes av formelen:
hvor (D) svette - potensiell rekkeviddemålefeil.
(D) fordeling feil på grunn av ikke-linearitet av forplantning;
(D) app - maskinvarefeil.
hvor q 0 - dobbelt signal-til-støy-forhold.
Nøyaktighet for azimutkoordinatbestemmelse
Systematiske feil i asimutmålinger kan oppstå på grunn av unøyaktig orientering av radarantennesystemet og på grunn av misforhold mellom antenneposisjonen og den elektriske asimutskalaen.
Tilfeldige feil ved måling av målasimut er forårsaket av ustabiliteten til antennerotasjonssystemet, ustabiliteten tilaene, samt lesefeil.
Den resulterende rotmiddelkvadratfeilen i asimutmåling bestemmes av:
Innledende data (alternativ 5)
- Bølgelengde , [cm] ................................................... .......................... .... 6
- Pulskraft R og , [kW] ........................................................ .............. 600
- Puls varighet og , [μs] ........................................................ ...... ........... 2,2
- Frekvens for pulssending F og , [Hz]........................................................ ...... 700
- Horisontal størrelse på antennespeil d ag [m] ........................ 7
- Vertikal størrelse på antennespeil d av , [m] ................... 2.5
- Gjennomgang periode T gjennomgang , [Med] ........................................................ ................................... 25
- Mottakers støytall k sh ................................................. ....... 5
- Sannsynlighet for riktig deteksjon W av ............................. .......... 0,8
- Sannsynlighet for falsk alarm W lt.. ................................................ ....... 10 -5
- Around View Indikator 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
- Rekkeviddemålemerker D , [km] ........................................ 15
- Asimut-målemerker , [grader] ......................................... 4
2. Beregning av taktiske indikatorer for allround radar
2.1 Beregning av maksimal rekkevidde med hensyn til absorpsjon
Først beregnes radarens maksimale rekkevidde uten å ta hensyn til dempningen av radiobølgeenergi under forplantning. Beregningen utføres i henhold til formelen:
(1)
La oss beregne og etablere mengdene som er inkludert i dette uttrykket:
E isl = P og og =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 [grader]
14,4 [grader/s]
Ved å erstatte de resulterende verdiene vil vi ha:
t-region = 0,036 [s], N = 25 pulser og k r.t. = 2,02.
La = 10, så k P =20.
E sh - energi fra støy som virker under mottak:
E w =kk w T =1,38 10 -23 5 300=2,07 10 -20 [J]
Ved å erstatte alle de oppnådde verdiene i (1), finner vi 634,38 [km]
Nå bestemmer vi radarens maksimale rekkevidde, under hensyntagen til absorpsjonen av radiobølgeenergi:
(2)
Verdi esel vi finner det fra grafene. Til =6 cm esel tatt lik 0,01 dB/km. La oss anta at demping skjer over hele området. Under denne betingelsen tar formel (2) form av en transcendental ligning
(3)
Vi løser ligning (3) grafisk. Til osl = 0,01 dB/km og D maks = 634,38 km beregnet D max.osl = 305,9 km.
Konklusjon: Fra de oppnådde beregningene er det klart at radarens maksimale rekkevidde, tatt i betraktning dempningen av radiobølgeenergi under forplantning, er lik D max.os l = 305,9 [km].
2.2 Beregning av faktisk rekkevidde og asimutoppløsning
Den faktiske rekkeviddeoppløsningen når du bruker en all-round synlighetsindikator som utgangsenhet, vil bli bestemt av formelen:
(D) = (D) svette + (D) ind
For et signal i form av et usammenhengende tog av rektangulære pulser
0,33 [km]
for D shk1 =50 [km], (D) ind1 =0,31 [km]
for D shk2 =400 [km], (D) ind2 =2,50 [km]
Reell rekkeviddeoppløsning:
for D wk1 =50 km (D) 1 = (D) svette + (D) ind1 =0,33+0,31=0,64 [km]
for D wk2 =400 km (D) 2 = (D) svette + (D) ind2 =0,33+2,50=2,83 [km]
Vi beregner den virkelige asimutoppløsningen ved å bruke formelen:
( az) = ( az) svette + ( az) ind
( az ) svette =1,3 Q a 0,5 =0,663 [grader]
( 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 faktiske rekkeviddeoppløsningen er:
for D shk1 = 0,64 [km], for D shk2 = 2,83 [km].
Ekte asimutoppløsning:
( az )=1,38 [grader].
2.3 Beregning av reell nøyaktighet av rekkevidde og asimutmålinger
Nøyaktighet er preget av målefeil. Den resulterende rotmiddel-kvadratfeilen i områdemåling vil bli beregnet ved å bruke formelen:
40,86
(D) svette = [km]
Feil på grunn av ikke-linearitet av forplantning (D) fordeling forsømt. Maskinvarefeil (D) app reduseres til feil ved lesing på indikatorskalaen (D) ind . Vi bruker metoden for å telle ved hjelp av elektroniske merker (skaleringer) på indikatorskjermen for hele skjermen.
(D) ind = 0,1 D =1,5 [km], hvor D - målestokkpris.
(D) = = 5 [km]
Vi bestemmer den resulterende rot-middel-kvadratfeilen i asimutmåling på lignende måte:
0,065
( az ) ind =0,1 = 0,4
Konklusjon: Etter å ha beregnet den resulterende rotmiddelkvadratfeilen for områdemåling, får vi (D) ( az) =0,4 [grader].
Konklusjon
I dette kursarbeidet ble parametrene til en pulsert aktiv radar beregnet (maksimal rekkevidde tatt i betraktning absorpsjon, reell oppløsning i rekkevidde og asimut, nøyaktighet av rekkevidde og asimutmålinger) for å detektere luftmål for flygekontroll.
Under beregningene ble følgende data innhentet:
1. Radarens maksimale rekkevidde, tatt i betraktning dempningen av radiobølgeenergi under forplantning, er lik D max.osl = 305,9 [km];
2. Virkelig rekkeviddeoppløsning er lik:
for D wk1 = 0,64 [km];
for D shk2 = 2,83 [km].
Ekte asimutoppløsning: ( az )=1,38 [grader].
3. Den resulterende rotmiddel-kvadrat-feilen for avstandsmåling oppnås(D) =1,5 [km]. Root gjennomsnittlig kvadratfeil for asimutmåling ( az ) =0,4 [grader].
Fordelene med pulsradarer inkluderer den enkle måling av avstander til mål og deres rekkeviddeoppløsning, spesielt når det er mange mål i visningsområdet, samt nesten fullstendig tidsavkobling mellom mottatte og utsendte svingninger. Sistnevnte omstendighet tillater bruk av samme antenne for både overføring og mottak.
Ulempen med pulserende radarer er behovet for å bruke høy toppeffekt for utsendte oscillasjoner, samt manglende evne til å måle store dødsoner med kort rekkevidde.
Radarer brukes til å løse et bredt spekter av problemer: fra å sikre myk landing av romfartøyer på overflaten av planeter til å måle hastigheten på menneskelig bevegelse, fra å kontrollere våpen i anti-missil og anti-fly forsvarssystemer til personlig beskyttelse.
Bibliografi
- Vasin V.V. Utvalg av radiotekniske målesystemer. Metodeutvikling. - M.:MIEM 1977
- Vasin V.V. Oppløsning og nøyaktighet av målinger i radiotekniske målesystemer. Metodeutvikling. - 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. Radiosystemer: Lærebok for universiteter / Yu. M. Kazarinov [etc.]; Ed. Yu. M. Kazarinova. M.: Akademiet, 2008. 590 s.:
Andre lignende verk som kan interessere deg.vshm> |
|||
| 1029. | Utvikling av programvare for laboratoriekomplekset til dataopplæringssystemet (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 system for digital korreksjon av de dynamiske egenskapene til den primære transduseren 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. | Opprettelse av et nettverkssystem for testing av elektronisk kursstøtte Operativsystemer (ved å bruke eksempelet med Joomla-verktøyskallet) | 1,83 MB | |
| Testskrivingsprogrammet lar deg jobbe med spørsmål i i elektronisk format bruke alle typer digital informasjon for å vise innholdet i spørsmålet. Hensikt kursarbeid er å lage en moderne modell av en webtjeneste for testing av kunnskap ved bruk av webutviklingsverktøy og programvareimplementering for effektivt arbeid testsystem beskyttelse mot kopiering av informasjon og juks ved kunnskapskontroll etc. De to siste betyr å skape like vilkår for all bestå kunnskapskontroll, umulighet for juks og... | |||
| 523. | Kroppens funksjonelle systemer. Funksjon av 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 være tydelig morfologisk formet, det vil si ha en klar struktur. Slike systemer inkluderer for eksempel sirkulasjons-, respirasjons- eller fordøyelsessystemet. | |||
| 6243. | 44,47 KB | ||
| CSRP Customer Synchronized Resource Planning klassesystemer. CRM-systemer Customer Relations Management. EAM klassesystemer. Til tross for at ledende bedrifter introduserer de kraftigste systemene ERP-klassen er ikke lenger nok til å øke bedriftens inntekter. | |||
| 3754. | Tallsystemer | 21,73 KB | |
| Tall er et grunnleggende begrep i matematikk, som vanligvis betyr enten mengde, størrelse, vekt og lignende, eller et serienummer, arrangement i en sekvens, kode, chiffer og lignende. | |||
| 4228. | Sosiale systemer | 11,38 KB | |
| Parsons betyr et lager som er større enn gasssystemet. Andre lagringssystemer for liv er det kulturelle systemet, systemet med spesialitet og systemet til atferdsorganismen. Skillet mellom ulike armeringsdelsystemer kan utføres basert på deres karakteristiske funksjoner. For at systemet skal fungere, kan det gjøres før man tilpasser tilgangen til integrasjon og lagrer visningen slik at man kan være fornøyd med flere funksjonelle fordeler. | |||
| 9218. | FLYKURSSYSTEMER | 592,07 KB | |
| En omfattende metode for å bestemme kurset. For å bestemme flyets kurs ble den største gruppen av kursinstrumenter og systemer basert på ulike fysiske operasjonsprinsipper opprettet. Derfor, når du måler kurs, oppstår 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. Når vi betrakter politikk som en sfære for samhandling mellom en person og staten, kan vi skille mellom to alternativer for å bygge disse forbindelsene, konstant, men på ingen måte jevnt fordelt i det politiske livets historie. | |||
| 8063. | Multibase systemer | 7,39 KB | |
| Multi-base systemer lar sluttbrukere av forskjellige nettsteder få tilgang til og dele data uten å måtte fysisk integrere eksisterende databaser. De gir brukerne muligheten til å administrere databasene til sine egne noder uten den sentraliserte kontrollen som er typisk for konvensjonelle typer distribuerte DBMS-er. En lokal databaseadministrator kan gi tilgang til en bestemt del av databasen ved å opprette et eksportskjema. | |||
BLOKKDIAGRAM, OPERASJONSPRINSIPP OG RADARENS TAKTISKE OG TEKNISKE EGENSKAPER
Det er flere alternativer for å konstruere et blokkdiagram av den primære tredjegenerasjons radaren. Nedenfor er en av mulige alternativer, som bruker moderne prestasjoner av vitenskap og teknologi. De innenlandske radarene "Skala-M", "Skala-MPR" og "Skala-MPA" ble valgt som analoge systemer. Funksjoner ved konstruksjonen av utenlandske radarer ATCR-22, ATCR-44 er diskutert i dette kapittelet når det gjelder sammenligning med innenlandske radarer. Forskjeller i konstruksjon av rute- og flyplassradarer er forklart etter behov/
I fig. Figur 1.1 viser et blokkskjema over den primære allroundpulsradaren. Hovedtrekkene i denne ordningen er:
· bruk av to transceiverkanaler med frekvensseparasjon;
· bruk av et tostrålet antennemønster i vertikalplanet for å motta signaler reflektert fra mål;
· anvendelse av en ekte sammenhengende metode for å velge 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
Figur 1.1. Blokkdiagram av primærradaren
til en fellesantenne i pulsmodulasjonsmodus med forskjellige bærefrekvenser Fa Og Fв hørende radiopulser. Mellom disse radiopulsene er det en liten tidsforskyvning, som vanligvis er 4 -6 μs. Frekvensseparasjonen overstiger ikke 40 -60 MHz. Signaler med forskjellige frekvenser reflektert fra målet 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 blir videosignaler kombinert i tid ved hjelp av forsinkelseslinjer og lagt til 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 flerfrekvensradar fremfor enkanalsradar er som følger:
· den totale kraften til radarstrålingen øker i nærvær av begrensninger på kraften til en individuell sender;
· måldeteksjonsrekkevidde og koordinatmålingsnøyaktighet øker;
· radarens pålitelighet og støyimmunitet mot forstyrrelser av kunstig og naturlig opprinnelse øker.
Økningen i deteksjonsrekkevidde og nøyaktighet ved måling av målkoordinater forklares av det faktum at med en tilstrekkelig stor separasjon bærefrekvenser utsendte signaler
f a -f b =Df ³ c/l c,
Hvor Med- forplantningshastighet for radiobølger, l c- lineær størrelse på målet.
De mottatte signalene og støyen 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 effekten av å jevne ut fluktuasjoner forklarer også muligheten for mer effektivt å undertrykke forstyrrende refleksjoner fra jordoverflaten og lokale objekter. For eksempel, for ATCR-22 og ATCR-44 radarer, er driftsrekkevidden i dobbelfrekvensmodus 20-30 % større enn i enkeltfrekvensmodus. Påliteligheten til radardrift ved bruk av to kanaler med frekvensavstand er høyere enn for en enkanals radar, på grunn av det faktum at hvis en kanal svikter eller er slått av, Vedlikehold denne radaren er i stand til å utføre sine funksjoner med en akseptabel forringelse av visse 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 store høydevinkler. I dette tilfellet dannes radardeteksjonssonen i vertikalplanet ved hjelp av to stråler: hovedstrålen (nedre) når hovedantennematingen opererer i sende- og mottaksmodus, og en ekstra (øvre) stråle når den ekstra antennematingen er fungerer kun i mottaksmodus. Bruken av en to-stråle for å motta signaler reflektert fra mål implementerer en av metodene for å bekjempe interfererende refleksjoner fra jordoverflaten og lokale objekter. Undertrykkelse av disse refleksjonene utføres ved vektsummering av signalene mottatt langs strålens hoved- og tilleggsstråler. Retningen for 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 en svekkelse av signaler fra lokale objekter med 15 -20 dB.
I noen typer radarer dannes deteksjonssonen i vertikalplanet under hensyntagen til bruk av lokal behandling av mottatte signaler i SDC-systemet. Dette prinsippet for å danne en deteksjonssone ved å bruke en ruteradar som eksempel er vist i fig. 1.2. Hele områdedeteksjonssonen er delt inn i fire seksjoner 1 -1V. Områdenes grenser settes etter et strengt program avhengig av de spesifikke forholdene for plassering av radaren. I fig. 1.2 er merket med:
K 1 er den øvre grensen for bruk av signaler fra tilleggsstråle 2 behandlet i SDC-systemet (Additional SDC);
Ris. 1.2. K-prinsippet for sonedannelse - sporradar: 1 - fjernlys; 2 - ekstra bjelke
K 2 - den øvre grensen for bruk av signaler fra hovedstrålen 1, behandlet i SDC-systemet (Main SDC);
A er den øvre grensen for bruk av ekstra stråle 2-signaler som ikke behandles i SDC-systemet (ekstra A);
D max er radarens maksimale rekkevidde, som er den øvre grensen for bruk av fjernlys 1-signaler ubehandlet i SDC-systemet.
(Basic A), posisjonen til grensene K 1, K 2 og A justeres i rekkevidde innenfor grensene angitt i figuren. For seksjon III er bruken av to subrutiner gitt, bestemt av rekkefølgen til de gitte grensene (svitsjepulser); K 1 - A - K 2 eller K 1 - K 2 -A. Dette prinsippet for å danne en deteksjonssone lar deg:
· oppnå maksimal deteksjon i vertikalplanet for å undertrykke interferens fra lokale objekter i den innledende delen av område 1;
· minimere området av luftrom der summen av hovedsignaler brukes. SDC +Legg til. SDC, og derved redusere påvirkningen av hastighetsegenskapene til SDC-systemet (seksjon II);
· i nærvær av interferens av typen "engel" som ikke er fullstendig eliminert av SDC-systemet, anbefales det å bruke signalet til en ekstra stråle (seksjon 111 ved K 2<А).
Den kombinerte bruken i radaren av et tostrålemønster for mottak og lokal signalbehandling i SDC-systemet gir en generell undertrykkelse av interferens fra lokale objekter med 45 -56 dB i nærvær av dobbel inter-periodesubtraksjon i SDC-systemet og med 50 -55 dB ved trefolds subtraksjon.
Det skal bemerkes at det betraktede prinsippet om å danne en deteksjonssone kan brukes i både enkeltfrekvens- og dobbelfrekvensmodus for radardrift med frekvensseparasjon.
Forskjellen mellom dobbelfrekvensmodusen er at når man danner en deteksjonssone, brukes summene av signalene Main A A + Main B - A og Additional a -A + Additional b -A ubehandlet i SDC-systemet, og i SDC systemsignaler kun på én frekvenskanal (ledende A, fig. 1.1).
Det er lett å legge merke til at den beskrevne metoden for å danne en deteksjonssone er basert på ideen om å kontrollere strukturen og parametrene til radaren avhengig av interferenssituasjonen under spesifikke driftsforhold. I dette tilfellet utføres kontroll i henhold til et strengt program. Etter en foreløpig analyse av interferenssituasjonen og å sette grensene K 1, K 2. og Og mellom de fire seksjonene av deteksjonssoneområdet får radarstrukturen en fast konfigurasjon og endres ikke under driften av radaren.
Andre moderne radarer bruker en mer fleksibel metode for å danne en deteksjonssone, som implementerer ideen om dynamisk å tilpasse radaren til jamming-miljøet. Denne metoden brukes for eksempel i radarene ATCR-22 og ATCR-44. I dette tilfellet er hele deteksjonssonen etter område 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 langs området (16 elementer). Asimut-visningsområdet lik 360° er også delt inn i elementære sektorer på 5,6° (64 sektorer). . Som et resultat er hele visningsområdet i horisontalplanet innenfor første halvdel av radarens maksimale rekkevidde delt inn i 16*64=1024 celler. I løpet av en arbeidssyklus lik tre gjennomgangsperioder, analyseres interferenssituasjonen og et aktuelt interferenskart som inneholder informasjon om interferensnivået i hver av de 1024 cellene genereres i en spesiell radarlagringsenhet. Basert på denne informasjonen velges vektkoeffisienter for å danne en vektet sum av signaler mottatt langs hoved- og tilleggsstrålene til strålen, 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 som mottas langs hovedstrålen.
Ved å sammenligne de to betraktede metodene for å danne en radardeteksjonssone, bør det bemerkes at kombinasjonen av signaler fra hoved- og tilleggsstrålene til bunnstrålen 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 - førstnevnte av den nedre kanten av deteksjonssonen (FNK, fig. 1.1). I dette tilfellet, for videre behandling av det totale signalet, brukes én mottakskanal, inkludert SDC-systemet. Den første metoden krever to mottakskanaler, noe som fører til mer komplekst utstyr. I tillegg, med den andre metoden, blir egenskapene til SDC-systemet mer brukt, siden i dette systemet blir signalene til begge frekvenskanalene til radaren behandlet, og ikke bare signalet til den ledende kanalen, som med den første metoden . Sammen med de listede fordelene har den andre metoden for å danne en deteksjonssone en betydelig ulempe som kompliserer dens utbredte bruk:
summering av signaler ved høye frekvenser 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.
La oss vurdere prinsippet for drift av radaren, hvis blokkdiagram er vist i fig. 1.1. Denne radaren fungerer i all-round asimutvisningsmodus, og gir deteksjon av luftmål og måling av skrårekkevidden og asimut for 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 utføres målingen av målasimut ved amplitudemetoden, basert på bruken av retningsegenskapene til radarantennen i horisontalplanet, og målingen av rekkevidden utføres ved tidsmetoden ved å måle forsinkelsen av signalet reflektert fra målet i forhold til øyeblikket for emisjon av sonderingssignalet.
La oss se nærmere på driften av én radarkanal. Synkroniseringssystemet (SS) genererer radarutløserpulser, som mates til inngangen til modulatoren M på senderenheten. Modulator M, under påvirkning av triggerpulser, produserer kraftige modulerende pulser som kommer til den endelige forsterkeren (OA) til radarsenderen, laget i henhold til kretsen "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 kommer inn i radarantenneenheten gjennom antennebryteren (AS) og krafttilleggs- og signalseparasjonsenheten til BSRS og sendes ut av antennen i retning av målet.
Radiopulser med en bærefrekvens f a reflektert fra målet, mottatt langs hovedstrålen til bunnstrålen, gjennom BSRS, AP og støysvake RF-enheter tilføres en av inngangene til den nedre kantformeren (FNK). Radiopulser med samme frekvens fd, mottatt via en ekstra stråle av bunnstrålen, leveres til den andre inngangen til FNC gjennom en blokk for å separere signalene til BRS og URCH. 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 vektkoeffisienter under summering, leveres til styreinngangen til FNC fra det digitale signalbehandlings- og radartilpasningssystemet. Mottaksanordningen utfører frekvenskonvertering, forsterkning og frekvensvalg av signalet i en mellomfrekvensforsterker og deteksjon ved hjelp av amplitude- og fasedetektorer. Videosignal A fra utgangen til amplitudedetektoren går videre til det digitale prosesseringssystemet, forbi DTS-systemet, og SDC-videosignalet fra utgangen til fasedetektoren går til inngangen til DTS-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, genereres av en felles hovedfrekvensgenerator. Takket være dette er en virkelig sammenhengende 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:
· midlertidig automatisk forsterkningskontroll,
støy automatisk forsterkningskontroll,
· automatisk steg-for-steg forsterkningskontroll av forsterkeren ved hjelp av en adaptiv støydempningskrets.
De ovennevnte justeringene, unntatt SHARA, gir komprimering av det dynamiske området til det mottatte radarsignalet og dets koordinering med det dynamiske området til det digitale signalbehandlings- og tilpasningssystemet. Ved hjelp av SHARU sikres stabilisering av støynivået ved utgangen av radarmottakeren.
Radarantennematersystemet gir:
· enheter for jevn justering av polarisasjonen av utsendte vibrasjoner,
· meter med overført effekt, frekvens og form på sonderingssignalet.
I pseudo-koherente radarer som bruker sendeenheter laget på en magnetron, inkluderer mottakeren også et system for automatisk justering av magnetronfrekvensen. Dette systemet tjener til å justere magnetronfrekvensen 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 oscillasjoner i frekvensområdet til kanal A (se fig. 1.1), genereres svingninger med frekvenser i kanal B f b Og f b1, forskjøvet i forhold 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 taktiske og tekniske egenskapene til radaren,
· analyse av den nåværende interferenssituasjonen,
· automatisk kontroll av driftsmodi og radarparametere (tilpasningsfunksjon).
Inngangsvideosignalene A, SDC og Meteo som kommer fra mottakerutgangen konverteres til digital form ved hjelp av analog-til-digital-omformere. I dette tilfellet utføres tidssampling og flernivåkvantisering etter amplitude av disse signalene.
Den første funksjonen til behandlingssystemet implementeres ved hjelp av følgende digitale enheter:
· inter-periode (dobbel eller trippel) subtraksjonsenheter av SDC-systemet;
· videokorrelator for å undertrykke asynkron interferens og reflekterte signaler fra forrige sonderingsperiode;
· 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);
· signalutvinningsanordninger for å innhente 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 distribuere 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, parametere for signaler fra meteorologiske formasjoner, etc.) ;
· minneenheter for lagring av informasjon om gjeldende interferenssituasjon;
· kontrollenheter for å generere kontrollsignaler for driftsmoduser og radarparametere, som bestemmer:
· valg av vektkoeffisienter for FNC,
· valg av modus A eller SDC,
· aktivere eller deaktivere LOG-MPV-AntiLOG-enheten,
· justering av deteksjonsterskelen ved stabilisering av nivået av falske alarmer,
· andre signalbehandlingsparametere for hver seksjon eller celle i visningsområdet separat.
Enhet S (se fig. 1.1) kombinerer signalene til to frekvenskanaler på radaren. Fra utgangen til denne enheten blir to kombinerte signaler overført til APOI: signal A (eller SDC) og Meteo-signalet. I radarer som ikke inneholder sin egen APOI, konverteres disse signalene ved hjelp av digital-til-analog-omformere til analog form og sendes til inngangene til APOI-en som er koblet til radaren, kontrollindikatoren (CI) og bredbåndskommunikasjonslinjen SLS. Sistnevnte sikrer overføring av radarinformasjon i rå form, dvs. forbikjøring av APOI, til visningsutstyret til et manuelt ATC-system.
Det primære informasjonsbehandlingsutstyret er vanligvis et universelt utstyr som kobles til ulike typer radarer. Dette utstyret utfører operasjonene med å oppdage signaler fra luftmål og måle deres koordinater, samt kombinere informasjon fra primærradaren med informasjon fra sekundærradaren. Fra APOI-utgangen sendes radarinformasjon digitalt til flykontrollsentralen ved hjelp av smalbånds ADF-dataoverføringsutstyr. I tillegg sendes den samme informasjonen til CI-kontrollindikatoren til primærradaren. For å synkronisere APOI, CI og visningsutstyr koblet via ShLS, brukes signaler generert av CC-synkroniseringssystemet, samt signalet til den gjeldende asimutretningen til den primære radarbunnen, som kommer fra antenne-matersystemet. I universelle APOIer er det vanligvis en autonom synkronisator som tillater prosessering og utsendelse av signaler i et optimalt tempo, uavhengig av driftsmodusene til primær- og sekundærradarene. For dette formålet er det anordnet bufferlagringsenheter ved APOI-inngangen, kontrollert av klokkepulser og vinkelinformasjonssignaler fra de nevnte radarene. Videre prosessering i APOI utføres ved å bruke kontrollsignaler generert av en autonom APOI-synkronisator.
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 radarenheter og systemer.
Strukturelt er radaren laget av separate monteringsenheter - moduler, som, når de er satt sammen i visse kombinasjoner, kan produsere flere radaralternativer som varierer i rekkevidde, pålitelighet og pris. Dette oppnår rasjonell bruk av radarutstyr, tatt i betraktning spesifikke bruksforhold.
Sendebanen til enhver radar består av en sendeenhet, et matesystem og en antenne. Radiosenderenheten er designet for å generere lydsignaler ved å konvertere energien fra strømkilder til energien til høyfrekvente (HF) oscillasjoner og kontrollere parameterne til disse svingningene. For å gjøre dette inkluderer sendeenheten vanligvis en strømkilde, en modulator (kontrollenhet) og en generator.
Strømforsyningen gir energi i form av vekselstrøm eller likestrøm. I det andre tilfellet er strømkilden laget i form av en høyspent likeretter. Begge typer kilder har funnet anvendelse i luftbårne radarer.
Modulatoren kontrollerer parametrene til RF-signalomhyllingen.
Generatoren produserer et kraftig RF-signal, hvis parametere bestemmes av styresignalene til modulatoren.
Den første gruppen er med kontinuerlig stråling (uten modulasjon og med modulering av utsendte oscillasjoner i amplitude, frekvens og fase). Slike sendeenheter brukes i radarsystemer ombord designet for å bestemme bakkehastigheten og avdriftsvinkelen til et fly (basert på dopplerfrekvensendringer), kringkastingsradarinformasjon, etc.
Den andre gruppen er sendere som opererer i en pulsert strålingsmodus med en varighet av RF-pulser fra brøkdeler av et mikrosekund til hundrevis av millisekunder og en driftssyklus fra enheter til hundretusener. Slike sendeenheter kan bruke amplitude-, frekvens- og fasemodulering av RF-oscillasjoner både innenfor en enkelt puls og i en sekvens av pulser. I tillegg kan spesifikke typer modulasjon brukes (pulsvarighet, pulskode osv.).
Blokkdiagram av en sender med en ett-trinns generator
Artikkelen diskuterer driftsprinsippet og det generelle strukturelle diagrammet til en skipsradar. Driften av radarstasjoner (radarer) er basert på bruken av fenomenet refleksjon av radiobølger fra forskjellige hindringer som ligger i veien for deres forplantning, det vil si i radar, brukes ekkofenomenet til å bestemme posisjonen til objekter. For dette formålet 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 på objektet og reflekteres fra det.
Avstanden til objektet kan oppnås ved å måle korte tidsintervaller mellom sending av sonderingspuls og mottak av den reflekterte pulsen, forutsatt at radiopulsene forplanter seg med en hastighet c = 3 X 108 m/sek. Skipsradarer har all-round indikatorer (PSI), på skjermen som dannes et bilde av navigasjonsmiljøet rundt skipet.
Kystradarer installert i havner, på deres innflyging og på kanaler eller på komplekse farleder er mye brukt. Med deres hjelp ble det mulig å bringe skip inn i havnen, kontrollere bevegelsen av skip langs farleden, kanal under forhold med dårlig sikt, som et resultat av at nedetiden til skip reduseres betydelig. Disse stasjonene i noen havner er supplert med spesielt fjernsynssendeutstyr, som overfører bilder 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 oppgaven med å gå inn i havn i dårlig sikt for navigatøren.
Kystradarer (havne) kan også brukes av havnesenderen til å overvåke bevegelsen til skip som befinner seg i havnefarvannet eller på innseilingene til den.
La oss vurdere prinsippet om drift av en skipsradar med en all-round synlighetsindikator. La oss bruke et forenklet blokkskjema av en radar for å forklare hvordan den fungerer (fig. 1).
Utløserpulsen generert av SI-generatoren starter (synkroniserer) alle radarenheter.
Når triggerpulser ankommer senderen, genererer modulatoren (Mod) en rektangulær puls med en varighet på flere tideler av mikrosekunder, som mates til magnetrongeneratoren (MG).
Magnetronen genererer en sonderingspuls med en effekt på 70-80 kW, bølgelengde 1 = 3,2 cm, frekvens /s = 9400 MHz. Magnetronpulsen tilføres antennen gjennom en antennebryter (AS) gjennom en spesiell bølgeleder og stråles ut i rommet i en smal rettet stråle. Strålebredden i horisontalplanet er 1-2°, og i vertikalplanet ca. 20°. Antennen, som roterer rundt en vertikal akse med en hastighet på 12-30 rpm, bestråler hele rommet rundt fartøyet.
De reflekterte signalene mottas av den samme antennen, så AP kobler antennen vekselvis først til senderen og deretter til mottakeren. Den reflekterte pulsen mates gjennom en antennebryter til en mikser som en klystronoscillator (KG) er koblet til. Sistnevnte genererer laveffektsvingninger med en frekvens f Г=946 0 MHz.
I mikseren, som et resultat av tillegg av oscillasjoner, frigjøres en mellomfrekvens fPR=fГ-fС=60 MHz, som deretter går til en mellomfrekvensforsterker (IFA), som forsterker de reflekterte pulsene. Ved hjelp av en detektor plassert ved utgangen til forsterkeren, konverteres de forsterkede pulsene til videopulser, som mates gjennom en videomikser (VS) til en videoforsterker. Her blir de forsterket og sendt til katoden til et katodestrålerør (CRT).
Et katodestrålerør er et spesialdesignet vakuumrør (se fig. 1).
Den består av tre hoveddeler: en elektronkanon med en fokuseringsanordning, et avbøyende magnetisk system og en glasspære med en skjerm som har en etterglødende egenskap.
Elektronkanonen 1-2 og fokuseringsanordningen 4 danner en tett, godt fokusert stråle av elektroner, og avbøyningssystemet 5 tjener til å styre denne elektronstrålen.
Etter å ha passert gjennom avbøyningssystemet treffer elektronstrålen skjermen 8, som er belagt med et spesielt stoff som har evnen til å gløde når den bombarderes med elektroner. Innsiden av den brede delen av røret er belagt med et spesielt ledende lag (grafitt). Dette laget er hovedanoden til røret 7 og har en kontakt som en høy positiv spenning påføres. Anode 3 er en akselererende elektrode.
Lysstyrken til lyspunktet på CRT-skjermen reguleres ved å endre den negative spenningen på kontrollelektrode 2 ved hjelp av potensiometeret "Lysstyrke". I normal tilstand er røret låst med negativ spenning ved kontrollelektrode 2.
Bildet av det omgivende miljøet på skjermen til all-round visningsindikatoren er oppnådd som følger.
Samtidig med starten av stråling fra sondepulssenderen startes en sveipegenerator, bestående av en multivibrator (MB) og en sagtannstrømgenerator (RCG), som genererer sagtannpulser. Disse pulsene blir matet til avbøyningssystemet 5, som har en rotasjonsmekanisme som er koblet til mottakssynkronisatoren 6.
Samtidig påføres en rektangulær positiv spenningspuls for å styre elektrode 2 og låse 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 skanningsradius vises på skjermen. Den radielle bevegelsen av strålen over skjermen er svært svakt synlig. I det øyeblikket det reflekterte signalet ankommer, øker potensialet mellom gitteret og kontrollkatoden, røret låses opp og et punkt som tilsvarer den nåværende posisjonen til strålen som utfører radiell bevegelse begynner å lyse på skjermen. Avstanden fra midten av skjermen til lyspunktet vil være proporsjonal med avstanden til objektet. Avbøyningssystemet har en rotasjonsbevegelse.
Rotasjonsmekanismen til avbøyningssystemet er koblet ved synkron overføring til den synkrone sensoren til antennen 9, slik at avbøyningsspolen roterer rundt halsen på CRT-en synkront og i fase med antennen 12. Som et resultat vises en roterende skanningsradius på CRT-skjermen.
Når antennen roteres, roterer skannelinjen og nye områder begynner å lyse opp på indikatorskjermen, tilsvarende pulser som reflekteres fra ulike objekter som befinner seg i forskjellige peilinger. For en full rotasjon 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 er et fullstendig bilde av situasjonen rundt skipet gjengitt på rørskjermen.
For omtrentlig måling av avstander til ulike objekter, påføres skaleringer (sirkler med fast rekkevidde) på CRT-skjermen ved hjelp av elektronisk belysning generert i PCD-enheten. For mer nøyaktig å måle avstand bruker radaren en spesiell avstandsmålerenhet med en såkalt moving range circle (MRC).
For å måle avstanden til ethvert mål på CRT-skjermen, er det nødvendig å rotere avstandsmålerhåndtaket, justere PCD med målmerket og ta en avlesning i miles og tiendedeler fra en teller som er mekanisk koblet til avstandsmålerhåndtaket.
I tillegg til ekkosignaler og avstandsringer, lyser kursmerke 10 på CRT-skjermen (se fig. 1). Dette oppnås ved å påføre en positiv puls til CRT-kontrollnettet i det øyeblikket den maksimale strålingen fra antennen passerer i en retning som sammenfaller med fartøyets senterlinjeplan.
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 også rørets avbøyningssystem en synkron forbindelse med gyrokompasset.
6.1. DRIFTSPRINSIPP FOR EN PULSSENDER
Senderen, som er en del av en pulsert navigasjonsradar, er designet for å generere kraftige korttidspulser av ultrahøyfrekvente (mikrobølge) elektriske oscillasjoner med en strengt definert frekvens, spesifisert av en synkroniseringskrets.
Radarsenderen inneholder en ultrahøyfrekvensgenerator (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 en mikrobølgegenerator. Modulatoren produserer høyspente videopulser, som mates til inngangen til en magnetron, som genererer mikrobølgeradiopulser av en gitt varighet. Driftsprinsippet til pulsmodulatorer er basert på langsom akkumulering av energireserver i en spesiell energilagringsenhet i tidsintervallet mellom pulser og den raske påfølgende frigjøringen av energi til modulatorbelastningen, dvs. magnetrongenerator, i en tid lik pulsvarigheten.
Magnetroner og halvledermikrobølgegeneratorer (Gunn-dioder) brukes som MSHF.
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 ved dens anode-katodeterminaler.
En kapasitans i form av en kondensator eller åpen i enden av en lang (kunstig) linje kan brukes som lagringsenhet. Bytteenheter - vakuumrør (for tidligere utgitte radarer), tyristor, ikke-lineær induktans.
Den enkleste er modulatorkretsen med en lagringskondensator. Kretsen til en slik modulator inneholder som en energilagringsenhet: en lagringskondensator, som en svitsjingsenhet: en svitsjingslampe (modulator eller utladning), samt en begrensende motstand og en magnetrongenerator. I starttilstanden er utladningslampen låst med negativ spenning på kontrollnettet (kretsen er brutt), lagringskondensatoren lades.
Når en rektangulær spenningspuls med positiv polaritet med en varighet på t Og utladningslampen låses opp (kretsen er lukket) og lagringskondensatoren utlades i magnetronen. En modulerende spenningspuls dannes ved anode-katodeterminalene til magnetronen, under påvirkning av hvilken magnetronen genererer mikrobølgeoscillasjonspulser.
Spenningen på magnetronen vil være så lang som det er en positiv spenning på kontrollnettet til utladningslampen. Følgelig avhenger varigheten av radiopulsene av varigheten av kontrollpulsene.
En pulsmodulator med en lagringskondensator har en betydelig ulempe. Ettersom kondensatorens ladning forbrukes når den genererer en radiopuls, faller spenningen på den raskt, og med den kraften til høyfrekvente svingninger. Som et resultat genereres det en skarpkantet 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 genereres av den beskrevne generatoren dersom lagringskondensatoren erstattes av en kunstig lang linje åpen i den frie enden. Linjens karakteristiske impedans må være lik motstanden til RF-oscillatoren på siden av strømklemmene, dvs. forholdet mellom dens anodespenning og anodestrømmen
6.2. LINEÆRE OG MAGNETISKE MODULATORER
I praksis kalles modulatorer med lagringsenergi lineære modulatorer. Kretsskjemaet til en slik modulator (fig. 6.3) inkluderer: ladediode V1, lader induktorspole L1, akkumulerende linje L.C., pulstransformator T, tyristor V2, ladekrets C1,R1.
Når tyristoren er låst, lades ledningen gjennom V1,L1 til spenning E. Samtidig lades kondensatoren C1 gjennom en motstand R1.
Når en triggerpuls påføres tyristoren ( ZI) positiv polaritet, tyristoren låses opp, utladningsstrømmen som strømmer gjennom den reduserer motstanden til tyristoren, og lagringslinjen utlades til primærviklingen til pulstransformatoren. En modulerende spenningspuls fjernet fra sekundærviklingen mates til magnetronen. Varigheten av den genererte pulsen avhenger av parametrene L.C. linjer:
I praksis bryter enheter i form av ikke-lineære induktansspoler, som kalles magnetiske pulsmodulatorer. Den ikke-lineære induktansspolen 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 lav, og den induktive reaktansen til en slik spole er minimal. Tvert imot, i en umettet tilstand er den magnetiske permeabiliteten til kjernen større, induktansen til spolen øker og den induktive reaktansen øker.
I tillegg til elementene som brukes i den lineære modulatorkretsen, inneholder den magnetiske modulatorkretsen (fig. 6.4) en ikke-lineær induktansspole (choke) L1, lagringskondensator C1, ikke-lineær transformator T1, lagringskondensator C2 og pulstransformator T2.
Når tyristoren er slått av, lades kondensatoren C1 fra spenningskilden E og gasskjernen L1 magnetisert til metning. Når tyristoren er låst opp, kondensatoren C1 slippes ut på transformatorens primærvikling T1. Spenningen indusert i sekundærviklingen lader kondensatoren C2. Ved slutten av ladningen kjernen T1 er mettet, og kondensatoren C2 utlades på primærviklingen til pulstransformatoren.
Varigheten av den modulerende pulsen bestemmes av utladingstiden til kondensatoren C2. I nødvendige tilfeller, med pulsvarighet over 0,1 μs, i praksis, i stedet for en kondensator C2 inkludere formingslinjen. Deretter vil varigheten av modulasjonspulsene bli bestemt av linjeparametrene på samme måte som kretsen til en lineær modulator.
6.3. SUB-MODULATORKASKADER
Driften av en utladnings (modulator) lampe i en krets med en lagringskondensator styres av en spesiell submodulatorkrets, som inkluderer en triggerpulsforsterker; den første standby-blokkerende oscillatoren som arbeider idusen; den andre blokkeringsgeneratoren, som genererer styrespenningspulser med fast varighet og amplitude, som styrer driften av utladningslampen. Denne submodulatorkretsen sørger for at senderen opererer med forskjellige repetisjonshastigheter og forskjellige varigheter av sonderingspulser.
Driften av lineære og magnetiske modulatorer, hvor tyristorer brukes som kontrollelement, styres av en masteroscillator, som vanligvis inkluderer en triggerpulsforsterker, en standby-blokkeringsgenerator og en emitterfølger som matcher tyristorinngangskretsen med blokkeringen generatorutgang.
Ris. 6.5. Havradar submodulatorkrets
I fig. Figur 6.5 viser et skjematisk diagram av havradarsubmodulatoren, som til tross for den utdaterte elementbasen fortsatt er i drift.
Denne kretsen har fire trinn:
Triggerforsterker (venstre halvdel av lampen L1 type 6N1P),
Ventende blokkerende oscillator (høyre halvdel av lampen L1),
L2 type TGI1-35/3,
Thyratron utgangstrinn 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 lademotstand R1. I det andre tilfellet, akkumuleringslinjen 2 ladet gjennom motstand R2.
Belastningen til utgangstrinnene er motstander R3 Og R4, koblet parallelt med 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 blokkeringsoscillatoren en katodefølger ved utgangen.
6.4. FUNKSJONER TIL MAGNETRONGENERATORER
En magnetron er en elektrovakuumenhet med to elektroder med elektromagnetisk kontroll. I centimeterbølgelengdeområdet brukes multikavitetsmagnetroner. Strukturen til en slik magnetron er vist i fig. 6.6.
 |
|
Ris. 6.6. Magnetrondesign Fig. 6.7. Stablet magnetron
Grunnlaget for magnetrondesignet er anodeblokken 1 i form av en massiv kobbersylinder, hvor et jevnt antall spor er maskinert rundt omkretsen, som representerer sylindriske resonatorer 2.
En sylindrisk oksidoppvarmet katode er plassert i midten av blokken 10 , som har 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 festes inne i magnetronen ved hjelp av holdere 12 , som samtidig fungerer som strømutganger 11. Holderne går gjennom glasskryss i sylindriske rør montert på en flens. Fortykkelsene på flensen fungerer som en høyfrekvent strupe, og forhindrer høyfrekvent energi fra å slippe ut gjennom filamentterminalene. Det er beskyttelsesskiver på begge sider av katoden 4 , forhindrer lekkasje av elektroner fra interaksjonsrommet inn i endeområdene til magnetronen. Det er lederbunter på endesiden av anodeblokken 3 , som forbinder segmentene til anodeblokken.
For å avkjøle magnetronen er det finner på dens ytre overflate, blåst av en vifte. For enkel kjøling, sikkerhet for vedlikehold og enkel 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 via en kobbertrådsløyfe 8 , som er loddet i den ene enden til veggen til en av resonatorene, og den andre er koblet til den interne ledningen 7 kort koaksial linje som går gjennom glasskrysset 6 inn i bølgelederen 5 . Ultrahøyfrekvente oscillasjoner i magnetronen eksiteres av en elektronstrøm kontrollert av konstante elektriske og magnetiske felt rettet innbyrdes vinkelrett på hverandre.
Magnetrongeneratorradarer bruker permanente magneter laget av legeringer med høy koercitivitet. Det er to design av magnetiske systemer: eksterne magnetiske systemer og "stable" magnetiske systemer. Det eksterne magnetiske systemet er en stasjonær struktur, med en magnetron installert mellom polstykkene.
I skipsnavigasjonsradarer har stablede magnetroner blitt utbredt, der det magnetiske systemet er en integrert del av utformingen av selve magnetronen. For stablede 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. Kretser til magnetrongeneratorer er vist i fig. 6,8, a; 6,8, b.
Magnetrongeneratorkretsen inkluderer: en magnetron, en filamenttransformator og et kjølesystem for anodeblokken til magnetronen. Magnetrongeneratorkretsen inneholder tre kretser: mikrobølge, anode og filament. Mikrobølgestrømmer sirkulerer i magnetronresonanssystemet og i den eksterne belastningen knyttet til det. Den pulserte anodestrømmen flyter fra den positive terminalen til modulatoren gjennom anoden - katoden til magnetronen til den negative terminalen. Det er definert av uttrykket
|
|||
Ris. 6.8. Magnetrongeneratorkretser
Hvor jeg A – gjennomsnittlig verdi av anodestrøm, A;
F I – Frekvens pulssekvenser, imp/s;
τ jeg – pulsvarighet, s;
α – pulsformfaktor (for rektangulær pulser er lik én).
Filamentkretsen består av sekundærviklingen til filamenttransformatoren Tr og katodevarmefilamenter. Typisk er spenningen for magnetronglødetråden 6,3 V, men på grunn av det faktum at katoden opererer i den forbedrede elektronbombardementmodusen, kreves full forsyningsspenning til varmeglødetråden kun for å varme opp katoden før høyspenning til magnetronanoden . Når den høye anodespenningen er slått på, reduseres filamentspenningen vanligvis automatisk til 4 V ved hjelp av en motstand R, koblet til primærviklingen til en filamenttransformator. I kretsen (fig. 6.8a) påføres en modulerende spenningspuls med negativ polaritet fra utgangen til modulatoren til katoden til magnetronen.
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 huset, 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 merkbar forvrengning av formen til de modulerende pulsene, bør kapasitansen til sekundærviklingen til filamenttransformatoren være så liten som mulig (ikke mer enn noen få titalls picofarads).
6.5. SENDEENHET radar "NAYADA-5"
Nayada-5 radarsenderen er en del av P-3-enheten (transceiver) og er beregnet for:
dannelse og generering av mikrobølge-probing-pulser;
sikre synkron og i-fase drift i tide av alle blokker og noder til indikatoren, transceiveren og antenneenheten.
I fig. Figur 6.9 viser et blokkskjema over sendeenheten til Nayada-5 radar-sender/mottaker.
Sendeenheten inkluderer: ultrahøy frekvensenhet; sender modulator; modulator filter; klokke puls generator; likeretterenheter som gir strøm til blokkene og kretsene til P – 3-enheten.
Blokkskjemaet til Nayada-5 radartransceiver inkluderer:
Stabiliseringssignalgenereringsvei, designet for å generere sekundære synkroniseringspulser som kommer inn i indikatoren, samt å bli lansert gjennom den automatiske stabiliseringsenheten til sendermodulatorkontrollen. Ved hjelp av disse synkroniseringspulsene sikres synkronisering av sonderingspulsene med start av skanning på CRT-indikatoren.
Undersøkende pulsgenereringsbane, designet for å generere mikrobølgepulser og overføre dem langs en bølgeleder til en antenneenhet. Dette skjer etter at spenningsmodulatoren genererer pulsmodulasjon av mikrobølgegeneratoren, samt kontroll- og synkroniseringspulser av paringsblokker og noder.
Videosignalgenereringsvei, designet for å konvertere reflekterte mikrobølgepulser til mellomfrekvenspulser ved hjelp av en lokal oscillator og miksere, og danner og forsterker 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 strømkonfigurasjonsvei, designet for å generere forsyningsspenninger for alle blokker og kretser i enheten, samt å overvåke ytelsen til strømforsyninger, funksjonsblokker og stasjonskomponenter, magnetron, lokaloscillator, gnistgap, etc.
6.6. DESIGNFUNKSJONER TIL SENDERE
Strukturelt kan radarsendere sammen med mottakerenheten plasseres i en separat isolert enhet, som kalles sender/mottaker, altså i antenneenheten.
I fig. Figur 6.10 viser utseendet til transceiverne til den moderne en- og to-kanals automatiserte radarstasjonen "Ryad" (3,2 og 10 cm bølgelengde), som er plassert i en separat 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 grunnlag av magnetroner med en ikke-oppvarmet feltkatode. Disse magnetronene har en feilfri driftstid under driftsforhold på mer enn 10 000 timer, gir umiddelbar driftsberedskap 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 og mikroprosessorer, har gjort det mulig, i kombinasjon med moderne signalbehandlingsmetoder, å oppnå kompakte, pålitelige, økonomiske og brukervennlige sende- og mottaksenheter. . For å eliminere bruken av voluminøse bølgelederenheter og eliminere effekttap ved sending 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 fjerning av sender/mottakermodulen, samt reparasjoner ved bruk av aggregaterstatningsmetoden. Slå av og på strømmen for disse typene transceivere gjøres eksternt.
I fig. Figur 6.11 viser antenne-sende-mottakerenheten til kystradaren (BRLS) "Baltika-B", laget i form av en monoblokk. Baltika-B-radaren brukes som kystradar i fartøytrafikkkontrollsystemer (VTCS), samt i havnefarvann, innflygingskanaler og farleder.
Baltika radarantenne og transceiver
varm standby
Flere detaljer om moderne radarer er beskrevet i kapittel 11 i læreboken.
