Domov › Poraďte › Radarové stanice a systémy protivzdušnej obrany Ruska. Radarové stanice: história a základné princípy činnosti Schémy elektrického zapojenia transceiverov pre letecké radary

Radarové stanice a systémy protivzdušnej obrany Ruska. Radarové stanice: história a základné princípy činnosti Schémy elektrického zapojenia transceiverov pre letecké radary

Radar je súbor vedeckých metód a technické prostriedky, slúžiace na určenie súradníc a charakteristík objektu prostredníctvom rádiových vĺn. Sledovaný objekt sa často nazýva radarový cieľ (alebo jednoducho cieľ).

Rádiové zariadenia a nástroje určené na vykonávanie radarových úloh sa nazývajú radarové systémy alebo zariadenia (radar alebo RLU). Základy radaru sú založené na nasledujúcich fyzikálnych javoch a vlastnostiach:

V prostredí šírenia sú nimi rozptýlené rádiové vlny, ktoré sa stretávajú s predmetmi s rôznymi elektrickými vlastnosťami. Vlna odrazená od cieľa (alebo jej vlastné žiarenie) umožňuje radarovým systémom detekovať a identifikovať cieľ.
Na veľké vzdialenosti sa predpokladá, že šírenie rádiových vĺn je priamočiare, s konštantnou rýchlosťou v známom prostredí. Tento predpoklad umožňuje dosiahnuť cieľ a jeho uhlové súradnice (s určitou chybou).
Na základe Dopplerovho javu sa z frekvencie prijatého odrazeného signálu vypočíta radiálna rýchlosť emisného bodu vzhľadom na RLU.

Historický odkaz

Na schopnosť odrazu rádiových vĺn poukázali veľký fyzik G. Hertz a ruský elektrotechnik koncom 19. storočia. storočí. Podľa patentu z roku 1904 vytvoril prvý radar nemecký inžinier K. Hulmeier. Zariadenie, ktoré nazval telemobiloskop, používali na lodiach plaviacich sa po Rýne. V súvislosti s vývojom vyzeralo použitie radaru ako prvku veľmi sľubne.Výskum v tejto oblasti vykonávali vyspelí špecialisti z mnohých krajín sveta.

V roku 1932 opísal základný princíp radaru vo svojich prácach Pavel Kondratyevič Oshchepkov, výskumník z LEFI (Leningradský elektrofyzikálny inštitút). Oni v spolupráci s kolegami B.K. Shembel a V.V. V lete 1934 predviedol Tsimbalin prototyp radarovej inštalácie, ktorá detekovala cieľ vo výške 150 m na vzdialenosť 600 m. Ďalšie práce na zdokonaľovaní radarových zariadení sa obmedzili na zvýšenie ich dosahu a zvýšenie presnosti určenia cieľová poloha.

Príroda elektromagnetická radiácia ciele nám umožňuje hovoriť o niekoľkých typoch radarov:

Pasívny radar skúma vlastné žiarenie (tepelné, elektromagnetické a pod.), ktoré generuje ciele (rakety, lietadlá, vesmírne objekty).
Aktívne s aktívnou odozvou sa vykonáva, ak je objekt vybavený vlastným vysielačom a interakcia s ním prebieha podľa algoritmu „request-response“.
Aktívne s pasívnou odozvou zahŕňa štúdium sekundárneho (odrazeného) rádiového signálu. v tomto prípade pozostáva z vysielača a prijímača.
Poloaktívny radar- ide o špeciálny prípad aktívneho, v prípade, keď je prijímač odrazeného žiarenia umiestnený mimo radaru (napr. ide o konštrukčný prvok samonavádzacej strely).

Každý typ má svoje výhody a nevýhody.

Metódy a vybavenie

Podľa použitej metódy sa všetky radarové zariadenia delia na radary s kontinuálnym a pulzným žiarením.

Prvý obsahuje vysielač a prijímač žiarenia, ktoré pracujú súčasne a nepretržite. Na tomto princípe boli vytvorené prvé radarové zariadenia. Príkladom takéhoto systému je rádiovýškomer (letecké zariadenie, ktoré určuje vzdialenosť lietadla od povrchu zeme) alebo všetkým motoristom známy radar na určenie rýchlostného limitu vozidla.

Pri pulznej metóde sa elektromagnetická energia vyžaruje v krátkych impulzoch v priebehu niekoľkých mikrosekúnd. Potom stanica funguje len na príjem. Po zachytení a zaregistrovaní odrazených rádiových vĺn radar vyšle nový impulz a cykly sa opakujú.

Prevádzkové režimy radaru

Existujú dva hlavné režimy prevádzky radarových staníc a zariadení. Prvým je skenovanie priestoru. Vykonáva sa podľa prísne definovaného systému. Pri sekvenčnom prehľade môže byť pohyb radarového lúča kruhový, špirálový, kužeľový alebo sektorový. Napríklad anténne pole sa môže pomaly otáčať v kruhu (azimute) a súčasne skenovať v nadmorskej výške (nakláňanie nahor a nadol). Pri paralelnom skenovaní sa kontrola vykonáva lúčom radarových lúčov. Každý má svoj vlastný prijímač a spracováva sa niekoľko informačných tokov naraz.

Režim sledovania znamená, že anténa je neustále namierená na vybraný objekt. Na jeho otáčanie v súlade s trajektóriou pohybujúceho sa cieľa sa používajú špeciálne automatizované sledovacie systémy.

Algoritmus na určenie vzdialenosti a smeru

Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn v atmosfére je 300 tisíc km/s. Preto, keď poznáme čas strávený vysielaným signálom na pokrytie vzdialenosti od stanice k cieľu a späť, je ľahké vypočítať vzdialenosť objektu. Na to je potrebné presne zaznamenať čas odoslania impulzu a okamih prijatia odrazeného signálu.

Na získanie informácií o polohe cieľa sa používa vysoko smerový radar. Určenie azimutu a elevácie (elevačný uhol alebo elevácia) objektu sa vykonáva anténou s úzkym lúčom. Moderné radary používajú na tento účel fázové anténové polia (PAA), schopné nastaviť užší lúč a vyznačujúce sa vysokou rýchlosťou otáčania. Proces skenovania priestoru je spravidla vykonávaný najmenej dvoma lúčmi.

Základné parametre systému

Z taktických a technické vlastnosti vybavenie do značnej miery závisí od účinnosti a kvality riešených úloh.

Taktické radarové indikátory zahŕňajú:

Oblasť pozorovania je obmedzená minimálnym a maximálnym rozsahom detekcie cieľa, prípustným uhlom azimutu a elevačným uhlom.
Rozlíšenie v rozsahu, azimute, nadmorskej výške a rýchlosti (schopnosť určiť parametre blízkych cieľov).
Presnosť merania, ktorá sa meria prítomnosťou hrubých, systematických alebo náhodných chýb.
Odolnosť proti hluku a spoľahlivosť.
Stupeň automatizácie extrakcie a spracovania prichádzajúceho toku informačných údajov.

Špecifikované taktické vlastnosti sú stanovené pri navrhovaní zariadení prostredníctvom určitých technických parametrov, vrátane:

Na bojovom stanovišti

Radar je univerzálny nástroj, ktorý sa rozšíril vo vojenskej sfére, vede a národnom hospodárstve. Oblasti použitia sa neustále rozširujú vďaka vývoju a zdokonaľovaniu technických prostriedkov a meracích technológií.

Využitie radaru vo vojenskom priemysle umožňuje riešiť dôležité problémy sledovania a kontroly vesmíru, detekcie vzdušných, pozemných a vodných mobilných cieľov. Bez radarov si nemožno predstaviť používané zariadenia informačnú podporu navigačné systémy a systémy riadenia paľby zbraní.

Vojenský radar je základnou súčasťou systému varovania pred strategickým raketovým útokom a integrovanej protiraketovej obrany.

Rádioastronómia

Rádiové vlny vysielané z povrchu Zeme sa odrážajú aj od objektov v blízkom a hlbokom vesmíre, ako aj od blízkozemských cieľov. Mnohé vesmírne objekty nebolo možné úplne preskúmať len pomocou optických prístrojov a až využitie radarových metód v astronómii umožnilo získať bohaté informácie o ich povahe a štruktúre. Pasívny radar prvýkrát použili na štúdium Mesiaca americkí a maďarskí astronómovia v roku 1946. Približne v rovnakom čase boli náhodne prijaté aj rádiové signály z vesmíru.

V moderných rádioteleskopoch má prijímacia anténa tvar veľkej konkávnej guľovej misy (podobná zrkadlu optického reflektora). Čím väčší je jeho priemer, tým viac slabý signál anténa bude môcť prijímať. Rádiové teleskopy často fungujú komplexným spôsobom a kombinujú nielen zariadenia umiestnené blízko seba, ale aj zariadenia umiestnené na rôznych kontinentoch. Medzi najdôležitejšie úlohy modernej rádioastronómie patrí štúdium pulzarov a galaxií s aktívnymi jadrami a štúdium medzihviezdneho prostredia.

Civilná žiadosť

V poľnohospodárstve a lesníctve sú radarové zariadenia nevyhnutné na získavanie informácií o rozmiestnení a hustote vegetácie, štúdium štruktúry, parametrov a typov pôd a včasnú detekciu požiarov. V geografii a geológii sa radar využíva na vykonávanie topografických a geomorfologických prác, zisťovanie štruktúry a zloženia hornín a vyhľadávanie ložísk nerastov. V hydrológii a oceánografii sa radarové metódy používajú na monitorovanie stavu hlavných vodných ciest v krajine, snehovej a ľadovej pokrývky a mapovanie pobrežia.

Radar je nepostrádateľným pomocníkom meteorológov. Radar dokáže jednoducho určiť stav atmosféry na vzdialenosť desiatok kilometrov a na základe rozboru získaných údajov sa urobí predpoveď zmien poveternostných podmienok v konkrétnej oblasti.

Perspektívy rozvoja

Pre modernú radarovú stanicu je hlavným hodnotiacim kritériom pomer účinnosti a kvality. Účinnosť sa vzťahuje na všeobecné taktické a technické vlastnosti vybavenia. Vytvorenie dokonalého radaru je komplexná inžinierska, vedecká a technická úloha, ktorej realizácia je možná len s využitím najnovších výdobytkov elektromechaniky a elektroniky, informatiky a počítačová technológia, energiu.

Podľa odborníkov v blízkej budúcnosti hlavné funkčné jednotky stanice s najrôznejšími úrovňami zložitosti a účelu budú mať polovodičové aktívne fázované antény (fázované antény), konvertujúce analógové signály na digitálne. Vývoj počítačového komplexu umožní plne automatizovať riadenie a základné funkcie radaru a poskytnúť koncovému užívateľovi komplexnú analýzu prijatých informácií.

Radar vysiela elektromagnetickú energiu a deteguje ozveny prichádzajúce od odrazených predmetov a tiež určuje ich charakteristiky. Účelom projektu kurzu je zvážiť všestranný radar a vypočítať taktické ukazovatele tohto radaru: maximálny dosah zohľadňujúci absorpciu; skutočné rozlíšenie v rozsahu a azimute; skutočná presnosť meraní vzdialenosti a azimutu. V teoretickej časti je uvedená funkčná schéma pulzného aktívneho radaru pre vzdušné ciele pre riadenie letovej prevádzky.

Zdieľajte svoju prácu na sociálnych sieťach

Ak vám táto práca nevyhovuje, v spodnej časti stránky je zoznam podobných prác. Môžete tiež použiť tlačidlo vyhľadávania

Radarové systémy (radary) sú určené na detekciu a určenie aktuálnych súradníc (dosahu, rýchlosti, nadmorskej výšky a azimutu) odrazených objektov.

Radar vyžaruje elektromagnetickú energiu a detekuje ozveny prichádzajúce od odrazených predmetov a tiež určuje ich charakteristiky.

Účelom projektu kurzu je zvážiť všestranný radar a vypočítať taktické ukazovatele tohto radaru: maximálny dosah zohľadňujúci absorpciu; skutočné rozlíšenie v rozsahu a azimute; skutočná presnosť meraní vzdialenosti a azimutu.

V teoretickej časti je uvedená funkčná schéma pulzného aktívneho radaru pre vzdušné ciele pre riadenie letovej prevádzky. Uvádzajú sa aj systémové parametre a vzorce na jeho výpočet.

Vo výpočtovej časti boli stanovené nasledovné parametre: maximálny dosah zohľadňujúci absorpciu, reálny dosah a rozlíšenie azimutu, presnosť merania azimutu a dosahu.

1. Teoretická časť

1.1 Funkčná schéma radaruvýhľad na všetky strany

Radar oblasť rádiotechniky, ktorá zabezpečuje radarové pozorovanie rôznych objektov, to znamená ich detekciu, meranie súradníc a pohybových parametrov, ako aj identifikáciu určitých štrukturálnych alebo fyzikálnych vlastností pomocou rádiových vĺn odrážaných alebo reemitovaných objektmi resp. ich vlastné rádiové vyžarovanie. Informácie získané počas radarového sledovania sa nazývajú radar. Rádiotechnické radarové sledovacie zariadenia sa nazývajú radarové stanice (radary) alebo radary. Samotné objekty radarového sledovania sa nazývajú radarové ciele alebo jednoducho ciele. Pri použití odrazených rádiových vĺn sú radarové ciele akékoľvek nepravidelnosti elektrické parametre médium (dielektrická a magnetická permeabilita, vodivosť), v ktorom sa šíri primárna vlna. Patria sem lietadlá (lietadlá, vrtuľníky, meteorologické balóny atď.), hydrometeory (dážď, sneh, krupobitie, oblaky atď.), riečne a námorné plavidlá, pozemné objekty (budovy, autá, lietadlá na letiskách atď.). , všetky druhy vojenských objektov a pod. Špeciálnym typom radarových cieľov sú astronomické objekty.

Zdrojom radarovej informácie je radarový signál. V závislosti od spôsobov jeho získania sa rozlišujú nasledujúce typy radarového sledovania.

radar s pasívnou odozvou,založené na skutočnosti, že oscilácie vysielané radarovým sondovacím signálom sa odrážajú od cieľa a dostávajú sa do radarového prijímača vo forme odrazeného signálu. Tento typ sledovania sa niekedy nazýva aj radar aktívnej pasívnej odozvy.

radar aktívnej odozvy,nazývaný aktívny radar s aktívnou odozvou, vyznačuje sa tým, že signál odpovede sa neodráža, ale opätovne vysiela pomocou špeciálneho transpondéra – opakovača. Zároveň sa výrazne zvyšuje dosah a kontrast radarového pozorovania.

Pasívny radar je založený na prijímaní vlastných rádiových emisií cieľov, hlavne v milimetrových a centimetrových rozsahoch. Ak možno zvukový signál v dvoch predchádzajúcich prípadoch použiť ako referenčný signál, ktorý poskytuje základnú možnosť merania rozsahu a rýchlosti, potom v tomto prípade takáto možnosť neexistuje.

Radarový systém možno považovať za radarový kanál, podobne ako rádiové komunikačné alebo telemetrické kanály. Hlavnými komponentmi radaru sú vysielač, prijímač, anténne zariadenie a koncové zariadenie.

Hlavné fázy radarového dohľadu sú:detekcia, meranie, rozlíšenie a rozpoznávanie.

Detekcia je proces rozhodovania o prítomnosti cieľov s prijateľnou pravdepodobnosťou chybného rozhodnutia.

Meranie umožňuje odhadnúť súradnice cieľov a parametre ich pohybu s prijateľnými chybami.

Povolenie pozostáva z vykonávania úloh detekcie a merania súradníc jedného cieľa v prítomnosti iných, ktoré sú blízko dosahu, rýchlosti atď.

Uznanie umožňuje stanoviť niektoré charakteristické črty cieľa: je to bod alebo skupina, pohyb alebo skupina atď.

Radarové informácie prichádzajúce z radaru sa prenášajú rádiovým kanálom alebo káblom do riadiaceho bodu. Proces radarového sledovania jednotlivých cieľov je automatizovaný a vykonávaný pomocou počítača.

Navigáciu lietadla po trase zabezpečujú rovnaké radary, aké sa používajú pri riadení letovej prevádzky. Používajú sa ako na sledovanie dodržiavania danej trasy, tak aj na určenie polohy počas letu.

Na vykonávanie pristávania a jeho automatizáciu spolu s rádiovými majákmi sa široko používajú pristávacie radary, ktoré zabezpečujú monitorovanie odchýlky lietadla od kurzu a zostupovej dráhy.

Množstvo palubných radarových zariadení sa používa aj v civilnom letectve. Sem patrí predovšetkým palubný radar na zisťovanie nebezpečných poveternostných útvarov a prekážok. Zvyčajne slúži aj na prieskum Zeme s cieľom poskytnúť možnosť autonómnej navigácie pozdĺž charakteristických pozemných radarových orientačných bodov.

Radarové systémy (radary) sú určené na detekciu a určenie aktuálnych súradníc (dosahu, rýchlosti, nadmorskej výšky a azimutu) odrazených objektov. Radar vyžaruje elektromagnetickú energiu a detekuje ozveny prichádzajúce od odrazených predmetov a tiež určuje ich charakteristiky.

Uvažujme o činnosti pulzného aktívneho radaru na zisťovanie vzdušných cieľov pre riadenie letovej prevádzky (ATC), ktorého štruktúra je znázornená na obrázku 1. Zariadenie na kontrolu pohľadu (ovládanie antény) slúži na zobrazenie priestoru (zvyčajne kruhového) s lúč antény, úzky v horizontálnej rovine a široký vo vertikálnej.

Príslušný radar používa režim pulzného žiarenia, preto v momente, keď sa skončí ďalší snímací rádiový impulz, jediná anténa sa prepne z vysielača na prijímač a používa sa na príjem, kým sa nezačne generovať ďalší snímací rádiový impulz, po ktorom anténa je opäť pripojený k vysielaču atď.

Túto operáciu vykonáva prepínač vysielania a príjmu (RTS). Spúšťacie impulzy, ktoré nastavujú periódu opakovania snímacích signálov a synchronizujú činnosť všetkých radarových subsystémov, sú generované synchronizátorom. Signál z prijímača za analógovo-digitálnym prevodníkom (ADC) sa privádza do signálového procesora zariadenia na spracovanie informácií, kde sa vykonáva primárne spracovanie informácií, ktoré pozostáva z detekcie signálu a zmeny súradníc cieľa. Cieľové značky a dráhy trajektórie sa vytvárajú počas počiatočného spracovania informácií v dátovom procesore.

Vygenerované signály sa spolu s informáciou o uhlovej polohe antény prenášajú na ďalšie spracovanie na veliteľské stanovište, ako aj na sledovanie do indikátora všestrannej viditeľnosti (PVI). O životnosť batérie Radar ICO slúži ako hlavný prvok na monitorovanie vzdušnej situácie. Takýto radar zvyčajne spracováva informácie v digitálnej forme. Na tento účel je k dispozícii zariadenie na konverziu signálu na digitálny kód(ADC).

Obrázok 1 Funkčná schéma všestranného radaru

1.2 Definície a hlavné parametre systému. Vzorce na výpočet

Základné taktické vlastnosti radaru

Maximálny dosah

Maximálny dosah je stanovený taktickými požiadavkami a závisí od mnohých technických charakteristík radaru, podmienok šírenia rádiových vĺn a charakteristík cieľa, ktoré podliehajú náhodným zmenám v reálnych podmienkach používania staníc. Preto je maximálny rozsah pravdepodobnostnou charakteristikou.

Rovnica dosahu vo voľnom priestore (t. j. bez zohľadnenia vplyvu zeme a absorpcie v atmosfére) pre bodový cieľ stanovuje vzťah medzi všetkými hlavnými parametrami radaru.

kde E isl - energia vyžarovaná jedným impulzom;

S a - efektívna plocha antény;

S efo - účinná reflexná cieľová plocha;

 - vlnová dĺžka;

k p - rozlišovací koeficient (pomer energie signálu k šumu na vstupe prijímača, ktorý zabezpečuje príjem signálov s danou pravdepodobnosťou správnej detekcie W by a pravdepodobnosť falošného poplachu Wlt);

E sh - energia hluku pôsobiaca pri príjme.

Kde R a - a pulzný výkon;

 a , - trvanie impulzu.

Kde d ag - horizontálna veľkosť zrkadla antény;

d av - vertikálna veľkosť zrkadla antény.

k r = k r.t. ,

kde k r.t. - teoretický koeficient rozlíšiteľnosti.

k r.t. =,

kde q 0 - parameter detekcie;

N - počet impulzov prijatých z cieľa.

kde Wlt - pravdepodobnosť falošného poplachu;

W by - pravdepodobnosť správnej detekcie.

kde t región,

F a - frekvencia vysielania impulzov;

Q a0,5 - šírka vyžarovacieho diagramu antény pri 0,5 úrovni výkonu

kde je uhlová rýchlosť otáčania antény.

kde T review je kontrolné obdobie.

kde k = 1,38  10 -23 J/deg - Boltzmannova konštanta;

k sh - šumové číslo prijímača;

T - teplota prijímača v stupňoch Kelvina ( T = 300 K).

Maximálny dosah radaru, berúc do úvahy absorpciu energie rádiových vĺn.

kde  somár - koeficient útlmu;

 D - šírka zoslabujúcej vrstvy.

Minimálny dosah radaru

Ak anténny systém neukladá obmedzenia, minimálny dosah radaru je určený trvaním impulzu a časom zotavenia anténneho spínača.

kde c je rýchlosť šírenia elektromagnetická vlna vo vákuu, c = 3∙10 8 ;

 a , - trvanie impulzu;

τ v - čas obnovy prepínača antény.

Rozlíšenie dosahu radaru

Skutočné rozlíšenie dosahu pri použití indikátora všestrannej viditeľnosti ako výstupného zariadenia bude určené vzorcom

 (D) =  (D) pot +  (D) ind,

g de  (D) pot - rozlíšenie potenciálneho rozsahu;

 (D) ind - rozlíšenie rozsahu indikátora.

Pre signál vo forme nesúvislého sledu pravouhlých impulzov:

kde c je rýchlosť šírenia elektromagnetickej vlny vo vákuu; c = 3∙10 8 ;

 a , - trvanie impulzu;

 (D) ind - rozsahové rozlíšenie indikátora sa vypočíta podľa vzorca

g de D shk - hraničná hodnota stupnice rozsahu;

k e = 0,4 - faktor využitia obrazovky,

Q f - kvalita zaostrenia tubusu.

Rozlíšenie azimutu radaru

Skutočné rozlíšenie azimutu je určené vzorcom:

 ( az) =  ( az) pot +  ( az) ind,

kde  ( az ) pot - rozlíšenie potenciálneho azimutu pri aproximácii vyžarovacieho diagramu Gaussovej krivky;

 ( az ) ind - azimutové rozlíšenie indikátora

 ( az) pot =1,3  Q a 0,5,

 ( az) ind = d n M f,

kde dn - bodový priemer katódovej trubice;

Mf stupnica stupnice.

kde r - odstránenie značky zo stredu obrazovky.

Presnosť určenia súradníc podľa rozsahu A

Presnosť určenia dosahu závisí od presnosti merania oneskorenia odrazeného signálu, chýb spôsobených suboptimálnym spracovaním signálu, prítomnosti nezapočítaných oneskorení signálu vo vysielacích, prijímacích a indikačných cestách a náhodných chýb pri meraní dosahu v indikačných zariadeniach.

Presnosť je charakterizovaná chybou merania. Výsledná stredná kvadratická chyba merania rozsahu je určená vzorcom:

kde  (D) pot - potenciálna chyba merania rozsahu.

 (D) rozdelenie chyba v dôsledku nelinearity šírenia;

Aplikácia  (D) - hardvérová chyba.

kde q 0 - dvojnásobný odstup signálu od šumu.

Presnosť určenia súradníc azimutu

Systematické chyby v meraní azimutu sa môžu vyskytnúť v dôsledku nepresnej orientácie systému radarovej antény a v dôsledku nesúladu medzi polohou antény a elektrickou stupnicou azimutu.

Náhodné chyby pri meraní cieľového azimutu sú spôsobené nestabilitou systému otáčania antény, nestabilitou schém generovania značenia azimutu, ako aj chybami čítania.

Výsledná stredná kvadratická chyba pri meraní azimutu je určená:

Počiatočné údaje (5. možnosť)

Vlnová dĺžka  , [cm] ...................................................... ............................. .... 6
Impulzný výkon R a , [kW] ................................................. ............... 600
Trvanie impulzu a , [μs] ...................................................... ............... 2,2
Frekvencia odosielania impulzov F a , [Hz] ............................................. ....... 700
Horizontálna veľkosť zrkadla antény d ag [m] ........................ 7
Vertikálna veľkosť zrkadla antény d av , [m] ...................... 2.5
Obdobie preskúmania T preskúmanie , [S] ................................................... ............................. 25
Šumové číslo prijímača k sh ................................................. ....... 5
Pravdepodobnosť správnej detekcie W by ............................. .......... 0,8
Pravdepodobnosť falošného poplachu W lt.. ................................................ ....... 10 -5
Indikátor Around View Priemer obrazovky d e , [mm] ...................... 400
Efektívna reflexná cieľová oblasť S efo, [m 2 ] …...................... 30
Kvalita zaostrenia Q f ............................................................... ...... 400
Limit rozsahu D shk1 , [km] ............................. 50 D shk2 , [km] ........................ 400
Značky na meranie rozsahu D , [km] ...................................... 15
Značky na meranie azimutu , [stupeň] ......................................... 4

2. Výpočet taktických ukazovateľov všestranného radaru

2.1 Výpočet maximálneho rozsahu berúc do úvahy absorpciu

Najprv sa vypočíta maximálny dosah radaru bez zohľadnenia útlmu energie rádiových vĺn počas šírenia. Výpočet sa vykonáva podľa vzorca:

(1)

Vypočítajme a stanovíme množstvá zahrnuté v tomto výraze:

E isl = P a  a =600  10 3  2,2  10 -6 = 1,32 [J]

Sa = d ag d av =  7  2,5 = 8,75 [m 2 ]

k r = k r.t.

k r.t. =

101,2

0,51 [stupňa]

14,4 [st./s]

Nahradením výsledných hodnôt dostaneme:

t oblasť = 0,036 [s], N = 25 impulzov a k r.t. = 2,02.

Nech = 10, potom kP = 20.

E sh - energia hluku pôsobiaca počas príjmu:

E w =kk w T =1,38  10 -23  5  300 = 2,07  10 -20 [J]

Dosadením všetkých získaných hodnôt do (1) nájdeme 634,38 [km]

Teraz určíme maximálny dosah radaru, berúc do úvahy absorpciu energie rádiových vĺn:

(2)

Hodnota  somár zistíme z grafov. Pre =6 cm  somár rovná sa 0,01 dB/km. Predpokladajme, že k útlmu dochádza v celom rozsahu. Za tejto podmienky má vzorec (2) formu transcendentálnej rovnice

(3)

Rovnicu (3) riešime graficky. Pre osl = 0,01 dB/km a D max = vypočítaných 634,38 km D max.osl = 305,9 km.

Záver: Zo získaných výpočtov je zrejmé, že maximálny dosah radaru, berúc do úvahy útlm energie rádiových vĺn počas šírenia, je rovný D max.os l = 305,9 [km].

2.2 Výpočet skutočného dosahu a rozlíšenia azimutu

Skutočné rozlíšenie rozsahu pri použití indikátora všestrannej viditeľnosti ako výstupného zariadenia sa určí podľa vzorca:

 (D) =  (D) pot +  (D) ind

Pre signál vo forme nesúvislého sledu pravouhlých impulzov

0,33 [km]

pre D shk1 =50 [km],  (D) ind1 =0,31 [km]

pre D shk2 =400 [km],  (D) ind2 =2,50 [km]

Rozlíšenie skutočného dosahu:

pre D wk1 =50 km  (D) 1 =  (D) pot +  (D) ind1 =0,33+0,31=0,64 [km]

pre D wk2 =400 km  (D) 2 =  (D) pot +  (D) ind2 =0,33+2,50=2,83 [km]

Skutočné rozlíšenie azimutu vypočítame pomocou vzorca:

 ( az) =  ( az) pot +  ( az) ind

 ( az ) pot =1,3  Q a 0,5 =0,663 [st.]

 ( az ) ind = d n M f

Pričom r = k e d e / 2 (značka na okraji obrazovky), dostaneme

0,717 [deg]

 ( az )=0,663+0,717=1,38 [stupňa]

Záver: Skutočné rozlíšenie rozsahu je:

pre D shk1 = 0,64 [km], pre D shk2 = 2,83 [km].

Skutočné rozlíšenie azimutu:

 ( az) = 1,38 [stupňa].

2.3 Výpočet skutočnej presnosti meraní vzdialenosti a azimutu

Presnosť je charakterizovaná chybou merania. Výsledná stredná kvadratická chyba merania rozsahu sa vypočíta pomocou vzorca:

40,86

 (D) pot = [km]

Chyba v dôsledku nelinearity šírenia (D) rozdelenie zanedbané. Hardvérové chyby (D) aplikácia sú redukované na chyby v čítaní na stupnici indikátora (D) ind . Preberáme metódu počítania elektronickými značkami (krúžkami stupnice) na indikačnej obrazovke všestranného displeja.

 (D) ind = 0,1  D = 1,5 [km], kde  D - cena delenia stupnice.

 (D) = = 5 [km]

Výslednú strednú kvadratúru chybu pri meraní azimutu určíme podobným spôsobom:

0,065

 ( az) ind =0,1   = 0,4

Záver: Po vypočítaní výslednej efektívnej štvorcovej chyby merania rozsahu získame (D)  ( az) =0,4 [stupňa].

Záver

V tejto kurzovej práci boli vypočítané parametre pulzného aktívneho radaru (maximálny dosah zohľadňujúci absorpciu, skutočné rozlíšenie v dosahu a azimute, presnosť meraní vzdialenosti a azimutu) na detekciu vzdušných cieľov pre riadenie letovej prevádzky.

Počas výpočtov sa získali nasledujúce údaje:

1. Maximálny dosah radaru, berúc do úvahy útlm energie rádiových vĺn počas šírenia, sa rovná D max.osl = 305,9 [km];

2. Rozlíšenie skutočného dosahu sa rovná:

pre D wk1 = 0,64 [km];

pre D shk2 = 2,83 [km].

Skutočné rozlíšenie azimutu: ( az) = 1,38 [stupňa].

3. Získa sa výsledná stredná kvadratická chyba merania rozsahu (D) = 1,5 [km]. Stredná kvadratická chyba merania azimutu ( az ) = 0,4 [stupňa].

Medzi výhody pulzných radarov patrí jednoduchosť merania vzdialeností k cieľom a rozlíšenie ich dosahu, najmä ak je v pozorovacej oblasti veľa cieľov, ako aj takmer úplné časové oddelenie medzi prijímanými a vysielanými osciláciami. Posledná okolnosť umožňuje použitie rovnakej antény na vysielanie aj príjem.

Nevýhodou pulzných radarov je nutnosť použitia vysokého špičkového výkonu emitovaných kmitov, ako aj nemožnosť merania krátkeho dosahu veľkej mŕtvej zóny.

Radary sa používajú na riešenie širokého spektra problémov: od zabezpečenia mäkkého pristátia kozmických lodí na povrchu planét cez meranie rýchlosti ľudského pohybu, od ovládania zbraní v systémoch protiraketovej a protilietadlovej obrany až po osobnú ochranu.

Bibliografia

Vasin V.V. Rozsah rádiotechnických meracích systémov. Metodologický vývoj. - M.:MIEM 1977
Vasin V.V. Rozlíšenie a presnosť meraní v rádiotechnických meracích systémoch. Metodologický vývoj. - M.: MIEM 1977
Vasin V.V. Metódy merania súradníc a radiálnej rýchlosti objektov v rádiotechnických meracích systémoch. Poznámky k prednáške. - M.: MIEM 1975.

4. Bakulev P.A. Radarové systémy. Učebnica pre vysoké školy. M.: „Rádio-

Technika" 2004

5. Rádiové systémy: Učebnica pre vysoké školy / Yu.M. Kazarinov [atď.]; Ed. Yu. M. Kazarinova. M.: Akadémia, 2008. 590 s.:

Ďalšie podobné diela, ktoré by vás mohli zaujímať.vshm>
1029.		Vývoj softvéru pre laboratórny komplex počítačového školiaceho systému (CTS) „Expert Systems“	4,25 MB
	Oblasť AI má viac ako štyridsaťročnú históriu vývoja. Od začiatku sa zaoberalo množstvom veľmi zložitých problémov, ktoré sú spolu s ďalšími stále predmetom výskumu: automatické dôkazy viet...
3242.		Vývoj systému na digitálnu korekciu dynamických charakteristík primárneho prevodníka meracieho systému	306,75 kB
	Spracovanie signálu v časovej oblasti je široko používané v modernej elektronickej oscilografii a digitálnych osciloskopoch. A digitálne spektrálne analyzátory sa používajú na reprezentáciu signálov v súkromnej doméne. Rozširujúce balíčky sa používajú na štúdium matematických aspektov spracovania signálu
13757.		Vytvorenie sieťového systému na testovanie elektronickej podpory kurzov Operačné systémy (na príklade prostredia Joomla)	1,83 MB
	Program na písanie testov vám umožní pracovať s otázkami v v elektronickom formáte používať všetky typy digitálne informácie na zobrazenie obsahu otázky. Účel práca v kurze je vytvorenie moderného modelu webovej služby na testovanie znalostí pomocou nástrojov na vývoj webu a implementácie softvéru pre efektívnu prácu testovací systém ochrana pred kopírovaním informácií a podvádzaním pri kontrole vedomostí a pod. Posledné dve znamenajú vytvorenie rovnakých podmienok pre všetky prechádzajúce kontroly vedomostí, nemožnosť podvádzania a...
523.		Funkčné systémy tela. Funkcia nervového systému	4,53 kB
	Funkčné systémy tela. Práca nervového systému Okrem analyzátorov, teda zmyslových systémov, fungujú v tele aj iné systémy. Tieto systémy môžu byť jasne morfologicky tvarované, to znamená, že majú jasnú štruktúru. Medzi takéto systémy patrí napríklad obehový, dýchací alebo tráviaci systém.
6243.			44,47 kB
	Systémy triedy plánovania zdrojov CSRP zákazníkom synchronizované. CRM systémy Customer Relationships Riadenie riadenia vzťahov so zákazníkmi. Systémy triedy EAM. Napriek tomu, že popredné podniky zavádzajú najvýkonnejšie systémy trieda ERP už nestačí na zvýšenie príjmu podniku.
3754.		Číselné sústavy	21,73 kB
	Číslo je základným pojmom v matematike, ktorý zvyčajne znamená buď množstvo, veľkosť, hmotnosť a podobne, alebo poradové číslo, usporiadanie v poradí, kód, šifra a podobne.
4228.		Sociálne systémy	11,38 kB
	Parsons znamená sklad väčší ako plynárenský systém. Ďalšími skladovacími systémami života sú kultúrny systém, systém zvláštnosti a systém správania organizmu. Rozlíšenie medzi rôznymi výstužnými podsystémami možno vykonať na základe ich charakteristických funkcií. Aby systém mohol fungovať, je možné to urobiť ešte pred prispôsobením prístupu k integrácii a uložením pohľadu, aby ste boli spokojní s niekoľkými funkčnými výhodami.
9218.		SYSTÉMY KURZOV LIETADIEL	592,07 kB
	Komplexná metóda na určenie kurzu. Na určovanie kurzu lietadiel bola vytvorená najväčšia skupina smerových prístrojov a systémov založených na rôznych fyzikálnych princípoch činnosti. Preto pri meraní kurzu vznikajú chyby v dôsledku rotácie Zeme a pohybu lietadla voči Zemi. Na zníženie chýb v odčítaní kurzu sa koriguje zjavný posun gyroskopického polokompasu a opravuje sa horizontálna poloha osi rotora gyroskopu.
5055.		Politické systémy	38,09 kB
	Funkcie modernizácie politických systémov. Ak vezmeme do úvahy politiku ako sféru interakcie medzi človekom a štátom, môžeme rozlíšiť dve možnosti budovania týchto väzieb, ktoré sa v dejinách politického života neustále, ale v žiadnom prípade nerozširujú rovnomerne.
8063.		Viacbázové systémy	7,39 kB
	Viaczákladové systémy umožňujú koncovým používateľom rôznych lokalít pristupovať k údajom a zdieľať ich bez potreby fyzickej integrácie existujúcich databáz. Poskytujú používateľom možnosť spravovať databázy vlastných uzlov bez centralizovaného riadenia, ktoré je typické pre konvenčné typy distribuovaných DBMS. Administrátor lokálnej databázy môže povoliť prístup k určitej časti svojej databázy vytvorením schémy exportu.

BLOKOVÁ SCHÉMA, PRINCÍP FUNGOVANIA A TAKTICKÉ A TECHNICKÉ CHARAKTERISTIKY RADARU

Existuje niekoľko možností na zostavenie blokovej schémy primárneho radaru tretej generácie. Nižšie je jeden z možné možnosti, ktorá využíva moderné výdobytky vedy a techniky. Ako analógové systémy boli vybrané domáce radary „Skala-M“, „Skala-MPR“ a „Skala-MPA“. Vlastnosti konštrukcie zahraničných radarov ATCR-22, ATCR-44 sú rozoberané v tejto kapitole z hľadiska porovnania s domácimi radarmi. Rozdiely v konštrukcii traťových a letiskových radarov sú vysvetlené podľa potreby/

Na obr. Obrázok 1.1 zobrazuje blokovú schému primárneho všestranného pulzného radaru. Hlavné vlastnosti tejto schémy sú:

· použitie dvoch kanálov transceivera s frekvenčným oddelením;

· použitie dvojlúčového vzoru antény vo vertikálnej rovine na príjem signálov odrazených od cieľov;

· aplikácia skutočnej koherentnej metódy na výber pohyblivých cieľov.

Prvá vlastnosť radaru je spojená s použitím jednej z metód na zvýšenie jeho energetického potenciálu - metódy frekvenčnej separácie, ktorá je nasledovná. Dva vysielače A a B pracujú súčasne

Obrázok 1.1. Bloková schéma primárneho radaru

na spoločnú anténu v režime pulznej modulácie s rôznymi nosnými frekvenciami Fa A Fв znejúce rádiové impulzy. Medzi týmito rádiovými impulzmi je malý časový posun, ktorý je zvyčajne 4 -6 μs. Frekvenčný odstup nepresahuje 40 - 60 MHz. Signály s rôznymi frekvenciami odrazené od cieľa sú oddelené pomocou mikrovlnných filtrov a zosilnené dvoma prijímacími kanálmi A A IN naladené na príslušné frekvencie. Po detekcii sa video signály kanálov A a B kombinujú a ďalej spolu spracúvajú. V najjednoduchšom prípade sa video signály kombinujú v čase pomocou oneskorovacích čiar a pridávajú sa v amplitúde.

Synchronizácia v radare prebieha tak, že jeden z kanálov (A) je master a druhý je slave.

Radarové stanice tohto druhu s ľubovoľným počtom frekvenčných kanálov sa nazývajú frekvenčné viackanálové radary so spoločnou anténou pre všetky kanály. Výhody viacfrekvenčného radaru oproti jednokanálovému radaru sú nasledovné:

· celkový výkon radarového žiarenia sa zvyšuje v prípade obmedzení výkonu jednotlivého vysielača;

· zvýšenie dosahu detekcie cieľa a presnosti merania súradníc;

· zvyšuje sa spoľahlivosť radaru a jeho odolnosť voči šumu voči rušeniu umelého a prírodného pôvodu.

Zvýšenie rozsahu detekcie a presnosti merania cieľových súradníc sa vysvetľuje skutočnosťou, že s dostatočne veľkým odstupom nosné frekvencie vysielané signály

f a -f b = Df ³ c/l c,

Kde s- rýchlosť šírenia rádiových vĺn, l c- lineárna veľkosť terča.

Prijaté signály a šum v kanáloch A a B sa ukázali ako nekorelované a súčet výstupných napätí týchto kanálov je charakterizovaný oveľa menšími výkyvmi amplitúdy v procese pozorovania komplexného pohyblivého cieľa ako v prípade príjmu signálu. na jednej frekvencii. Rovnaký efekt vyhladzovania výkyvov vysvetľuje aj možnosť efektívnejšieho potláčania rušivých odrazov od zemského povrchu a lokálnych objektov. Napríklad pre radary ATCR-22 a ATCR-44 je prevádzkový dosah v dvojfrekvenčnom režime o 20-30% väčší ako v jednofrekvenčnom režime. Spoľahlivosť prevádzky radaru pri použití dvoch kanálov s frekvenčným odstupom je vyššia ako u jednokanálového radaru, pretože ak jeden kanál zlyhá alebo je vypnutý, Údržba tento radar je schopný plniť svoje funkcie s prijateľným zhoršením určitých ukazovateľov (zníženie dosahu a dostupnosti radaru).

Ďalšou dôležitou vlastnosťou uvažovaného radaru je použitie dodatočného lúča vzoru antény vo vertikálnej rovine na príjem signálov odrazených od cieľov vo veľkých uhloch elevácie. V tomto prípade je zóna detekcie radaru vo vertikálnej rovine vytvorená pomocou dvoch lúčov: hlavného (dolného) lúča, keď napájanie hlavnej antény pracuje v režime vysielania a príjmu, a dodatočného (horného) lúča, keď je napájanie prídavnej antény funguje iba v režime príjmu. Použitie dvojlúčového lúča na príjem signálov odrazených od cieľov implementuje jednu z metód boja proti rušivým odrazom od zemského povrchu a miestnych objektov. Potlačenie týchto odrazov sa uskutočňuje súčtom hmotnosti signálov prijatých pozdĺž hlavného a prídavného lúča lúča. Smer maximálneho žiarenia pozdĺž horného lúča je umiestnený vo vertikálnej rovine, zvyčajne o 3 -5° vyššie ako pozdĺž spodného. Pri tomto spôsobe riešenia rušenia sa dosiahne zoslabenie signálov z miestnych objektov o 15 -20 dB.

V niektorých typoch radarov je detekčná zóna vo vertikálnej rovine vytvorená s prihliadnutím na použitie lokálneho spracovania prijatých signálov v systéme SDC. Tento princíp tvorby detekčnej zóny na príklade traťového radaru je znázornený na obr. 1.2. Celá zóna detekcie je rozdelená do štyroch sekcií 1 -1V. Hranice oblastí sú stanovené podľa prísneho programu v závislosti od konkrétnych podmienok pre umiestnenie radaru. Na obr. 1.2 sú označené:

K1 je horná hranica pre použitie signálov z prídavného lúča 2 spracovaného v systéme SDC (Additional SDC);

Ryža. 1.2. K-princíp tvorby zóny - traťový radar: 1 - hlavné svetlo; 2 - prídavný nosník

K 2 - horná hranica použitia signálov z hlavného lúča 1, spracovaných v systéme SDC (Main SDC);

A je horný limit pre použitie signálov dodatočného lúča 2, ktoré nie sú spracované v systéme SDC (doplnkové A);

D max je maximálny dosah radaru, čo je horná hranica použitia signálov diaľkového svetla 1 nespracovaných v systéme SDC.

(Základný A), poloha hraníc K 1, K 2 a A je upravená v rozsahu v rámci limitov uvedených na obrázku. Pre sekciu III je zabezpečené použitie dvoch podprogramov, určených poradím daných hraníc (spínacie impulzy); K1-A-K2 alebo K1-K2-A. Tento princíp vytvárania detekčnej zóny vám umožňuje:

· získať maximálnu detekciu vo vertikálnej rovine na potlačenie rušenia od miestnych objektov v počiatočnej časti rozsahu 1;

· minimalizovať oblasť vzdušného priestoru, kde sa používa súčet hlavných signálov. SDC + Pridať. SDC, a tým znížiť vplyv rýchlostných charakteristík systému SDC (časť II);

· v prípade rušenia typu „anjel“, ktoré nie je úplne eliminované systémom SDC, je vhodné použiť signál dodatočného lúča (oddiel 111 pri K 2<А).

Kombinované použitie dvojlúčového vzoru lúčov v radare na príjem a miestne spracovanie signálu v systéme SDC poskytuje všeobecné potlačenie rušenia od miestnych objektov o 45 - 56 dB v prítomnosti dvojitého odčítania medzi obdobiami v systéme SDC. a o 50 -55 dB v prípade trojnásobného odčítania.

Treba poznamenať, že uvažovaný princíp tvorby detekčnej zóny je možné použiť v jednofrekvenčnom aj dvojfrekvenčnom režime prevádzky radaru s frekvenčným oddelením.

Rozdiel medzi dvojfrekvenčným režimom je v tom, že pri vytváraní detekčnej zóny sa používajú súčty signálov Hlavná A A + Hlavná B - A a Doplnková a -A + Doplnková b -A nespracované v systéme SDC a v SDC systém len signály jedného frekvenčného kanála (výstup A, obr. 1.1).

Je ľahké si všimnúť, že opísaný spôsob vytvárania detekčnej zóny je založený na myšlienke riadenia štruktúry a parametrov radaru v závislosti od situácie rušenia v konkrétnych prevádzkových podmienkach. V tomto prípade sa kontrola vykonáva podľa prísneho programu. Po predbežnej analýze interferenčnej situácie a stanovení hraníc K 1, K 2. a A medzi štyrmi sekciami rozsahu detekčnej zóny získava radarová štruktúra pevnú konfiguráciu a nemení sa počas prevádzky radaru.

Iné moderné radary využívajú flexibilnejšiu metódu vytvárania detekčnej zóny, ktorá implementuje myšlienku dynamického prispôsobovania radaru rušiacemu prostrediu. Tento spôsob sa používa napríklad v radaroch ATCR-22 a ATCR-44. V tomto prípade je celá detekčná zóna podľa rozsahu rozdelená na dve rovnaké časti (1 a 11). Úsek 1, ktorý je charakterizovaný najväčším vplyvom rušenia z lokálnych objektov, je rozdelený na menšie prvky pozdĺž dosahu (16 prvkov).Azimut pozorovania rovnajúci sa 360° je tiež rozdelený na elementárne sektory 5,6° (64 sektorov). . Výsledkom je, že celá pozorovacia plocha v horizontálnej rovine v rámci prvej polovice maximálneho dosahu radaru je rozdelená na 16*64=1024 buniek. Počas pracovného cyklu, ktorý sa rovná trom kontrolným periódam, sa analyzuje situácia rušenia a v špeciálnom radarovom pamäťovom zariadení sa generuje aktuálna mapa rušenia obsahujúca informácie o úrovni rušenia v každej z 1024 buniek. Na základe týchto informácií sa vyberú váhové koeficienty tak, aby vytvorili vážený súčet signálov prijatých pozdĺž hlavného a prídavného lúča lúča, pre každú z týchto buniek samostatne. Výsledkom je, že radarová detekčná zóna vo vertikálnej rovine nadobúda komplexnú konfiguráciu: spodný okraj detekčnej zóny v rôznych bunkách má rôzny sklon (-0,5; 0,1; 0,5 alebo 1°). V druhej polovici rozsahu (sekcia II) sa používa iba signál prijímaný pozdĺž hlavného lúča.

Pri porovnaní dvoch uvažovaných metód vytvárania radarovej detekčnej zóny je potrebné poznamenať, že kombinácia signálov z hlavných a prídavných lúčov spodného lúča v prvej metóde sa vykonáva pri video frekvencii a v druhej metóde - pri vysoká frekvencia. V druhom prípade sa operácia sčítania signálov vykonáva v špeciálnom zariadení - prvom spodnom okraji detekčnej zóny (FNK, obr. 1.1). V tomto prípade sa na ďalšie spracovanie celkového signálu používa jeden prijímací kanál vrátane systému SDC. Prvá metóda vyžaduje dva prijímacie kanály, čo vedie k zložitejším zariadeniam. Okrem toho sa pri druhej metóde viac využívajú možnosti systému SDC, pretože v tomto systéme sa spracúvajú signály oboch frekvenčných kanálov radaru, a nielen signál vedúceho kanála, ako pri prvej metóde. . Spolu s uvedenými výhodami má druhý spôsob vytvárania detekčnej zóny významnú nevýhodu, ktorá komplikuje jeho široké použitie:

sčítanie signálov na vysokých frekvenciách vyžaduje vysokú presnosť a stabilitu tvorby týchto signálov. Porušenie tejto požiadavky počas prevádzky radaru môže viesť k zníženiu miery potlačenia rušenia od miestnych objektov v dôsledku použitia dvojlúčového anténneho vzoru.

Uvažujme o princípe fungovania radaru, ktorého bloková schéma je znázornená na obr. 1.1. Tento radar pracuje v režime všestranného azimutu, ktorý zabezpečuje detekciu vzdušných cieľov a meranie sklonu a azimutu týchto cieľov. Všestranná viditeľnosť sa vykonáva vďaka mechanickému otáčaniu radarovej antény, ktorá sa skladá z parabolického reflektora a dvoch klaksónov - hlavného a prídavného. Ako snímací signál sa používa periodická sekvencia rádiových impulzov s pravouhlými obálkami. V tomto prípade sa meranie azimutu cieľa uskutočňuje amplitúdovou metódou, založenou na využití smerových vlastností radarovej antény v horizontálnej rovine a meranie dosahu časovou metódou meraním oneskorenie signálu odrazeného od cieľa vo vzťahu k okamihu vyžarovania sondovacieho signálu.

Pozrime sa bližšie na fungovanie jedného radarového kanála. Synchronizačný systém (SS) generuje radarové spúšťacie impulzy, ktoré sú privádzané na vstup modulátora M vysielacieho zariadenia. Modulátor M pod vplyvom spúšťacích impulzov vytvára silné modulačné impulzy, ktoré prichádzajú do koncového zosilňovača (OA) radarového vysielača, vyrobeného podľa obvodu „hlavný oscilátor - výkonový zosilňovač“. Rádiofrekvenčný generátor (RFG), stabilizovaný kremenným rezonátorom, generuje spojité harmonické kmity s frekvenciou fa, ktoré sú zosilňované v koncovom zosilňovači a modulované amplitúdou modulačnými impulzmi (M). Výsledkom je, že na výstupe operačného zosilňovača sa vytvorí sekvencia výkonných koherentných rádiových impulzov s nosnou frekvenciou fa a pravouhlou obálkou. Tieto rádiové impulzy vstupujú do radarového anténneho zariadenia cez prepínač antény (AS) a jednotku na pridávanie energie a separáciu signálu BSRS a sú vysielané anténou v smere k cieľu.

Rádiové impulzy s nosnou frekvenciou f a odrazené od cieľa, prijaté pozdĺž hlavného lúča spodného lúča, cez BSRS, AP a nízkošumové RF jednotky sú privádzané na jeden zo vstupov tvarovača spodnej hrany (FNK). Rádiové impulzy s rovnakou frekvenciou fd, prijaté prostredníctvom prídavného lúča spodného lúča, sa privádzajú na druhý vstup FNC cez blok na oddelenie signálov BRS a URCH. Na výstupe FNC sa v dôsledku súčtu váh signálov hlavného a prídavného lúča vytvorí celkový signál, ktorý sa privedie na vstup radarového prijímača. Riadiaci signál, ktorý určuje výber váhových koeficientov počas sčítania, je privádzaný na riadiaci vstup FNC zo systému digitálneho spracovania signálu a radarovej adaptácie. Prijímacie zariadenie vykonáva frekvenčnú konverziu, zosilnenie a výber frekvencie signálu v medzifrekvenčnom zosilňovači a detekciu pomocou amplitúdových a fázových detektorov. Videosignál A z výstupu amplitúdového detektora sa ďalej privádza do systému digitálneho spracovania, pričom systém SDC obchádza, a videosignál SDC z výstupu fázového detektora sa privádza na vstup systému SDC, ktorý je súčasťou systém digitálneho spracovania signálu. Signály s referenčnými frekvenciami fa1 a fa2 potrebné pre činnosť frekvenčného meniča a fázového detektora prijímača sú generované spoločným hlavným frekvenčným generátorom. Vďaka tomu je v tomto radare implementovaná skutočne koherentná metóda SDC.

Okrem vyššie opísaných hlavných procesov, ktoré sa vyskytujú v analógovej časti radaru, existuje množstvo pomocných procesov, ktoré zabezpečujú normálne fungovanie radaru. Patria sem napríklad rôzne typy automatických úprav zosilnenia prijímača:

· dočasné automatické ovládanie zisku,

automatické ovládanie zosilnenia hluku,

· automatická kroková regulácia zosilnenia zosilňovača pomocou adaptívneho obvodu tlmenia hluku.

Vyššie uvedené úpravy, s výnimkou SHARA, poskytujú kompresiu dynamického rozsahu prijímaného radarového signálu a jeho koordináciu s dynamickým rozsahom systému digitálneho spracovania a adaptácie signálu. Pomocou SHARU je zabezpečená stabilizácia hladiny hluku na výstupe radarového prijímača.

Systém radarového anténneho napájača poskytuje:

· zariadenia na plynulé nastavenie polarizácie emitovaných vibrácií,

· metre prenášaného výkonu, frekvenciu a tvar snímacieho signálu.

V pseudokoherentných radaroch využívajúcich vysielacie zariadenia vyrobené na magnetróne obsahuje prijímač aj systém na automatické nastavenie frekvencie magnetrónu. Tento systém slúži na nastavenie frekvencie magnetrónu a na fázovanie koherentného lokálneho oscilátora, ktorý generuje referenčné oscilácie pre systém SDC.

V uvažovanom skutočne koherentnom radare, aby sa zabezpečil konštantný frekvenčný rozdiel f a A f b dvoch frekvenčných kanáloch je použitý špeciálny generátor frekvenčného posunu, pomocou ktorého sa vplyvom kmitov frekvenčného rozsahu kanálu A (pozri obr. 1.1) generujú v kanáli B kmity s frekvenciami. f b A f b1, posunuté vzhľadom na frekvencie f a A f a1.

Digitálna časť radaru začína vstupom systému digitálneho spracovania signálu a adaptácie radaru. Hlavné funkcie tohto systému sú:

· čistenie prijímaného signálu od rôznych druhov rušení,

· výber užitočných informácií na zabezpečenie špecifikovaných taktických a technických charakteristík radaru,

· analýza aktuálnej situácie rušenia,

· automatické riadenie prevádzkových režimov a parametrov radaru (funkcia prispôsobenia).

Vstupné video signály A, SDC a Meteo prichádzajúce z výstupu prijímača sú konvertované do digitálnej podoby pomocou analógovo-digitálnych prevodníkov. V tomto prípade sa vykonáva časové vzorkovanie a viacúrovňové kvantovanie podľa amplitúdy týchto signálov.

Prvá funkcia systému spracovania je implementovaná pomocou nasledujúcich digitálnych zariadení:

· medzidobé (dvojité alebo trojité) odčítacie zariadenia systému SDC;

· video korelátor na potlačenie asynchrónneho rušenia a odrazených signálov z predchádzajúceho obdobia snímania;

· LOG-MPV-AntiLOG zariadenia na izoláciu užitočného signálu na pozadí rušenia od cieľov s väčším dosahom a azimutom (najmä rušenie meteorologickými formáciami);

· zariadenia na extrakciu signálu na získavanie informácií o obrysoch meteorologických útvarov.

Pri vykonávaní druhej funkcie systému spracovania sa používajú tieto zariadenia:

· sektorizačné zariadenie na rozdelenie oblasti zobrazenia na bunky a distribúciu systémovej pamäte;

· interferenčný mapovač na generovanie dynamickej interferenčnej mapy;

· analyzátory parametrov prijímaných signálov, pomocou ktorých sa vykonáva analýza aktuálnej situácie rušenia (analyzátory úrovne signálu v medzifrekvenčnej ceste, frekvencie falošných poplachov, parametrov signálov z meteorologických útvarov a pod.) ;

· pamäťové zariadenia s náhodným prístupom na ukladanie informácií o aktuálnej situácii rušenia;

· riadiace zariadenia na generovanie riadiacich signálov pre prevádzkové režimy a radarové parametre, ktoré určujú:

· výber váhových koeficientov pre FNC,

· výber režimu A alebo SDC,

· povoliť alebo zakázať zariadenie LOG-MPV-AntiLOG,

· úprava prahu detekcie pri stabilizácii úrovne falošných poplachov,

· ďalšie parametre spracovania signálu pre každú sekciu alebo bunku oblasti zobrazenia samostatne.

Zariadenie S (pozri obr. 1.1) kombinuje signály dvoch frekvenčných kanálov radaru. Z výstupu tohto zariadenia sa do APOI prenášajú dva kombinované signály: signál A (alebo SDC) a signál Meteo. V radaroch, ktoré neobsahujú vlastný APOI, sa tieto signály konvertujú pomocou digitálno-analógových prevodníkov do analógovej formy a prenášajú sa na vstupy APOI prepojeného s radarom, kontrolným indikátorom (CI) a širokopásmovou komunikačnou linkou SLS. Ten zabezpečuje prenos radarových informácií v surovej forme, t.j. obchádza APOI, do zobrazovacieho zariadenia manuálneho ATC systému.

Primárne zariadenie na spracovanie informácií je zvyčajne univerzálne zariadenie prepojené s rôznymi typmi radarov. Toto zariadenie vykonáva operácie zisťovania signálov zo vzdušných cieľov a merania ich súradníc, ako aj kombinovanie informácií z primárneho radaru s informáciami zo sekundárneho radaru. Z výstupu APOI sa radarové informácie digitálne prenášajú do strediska riadenia letovej prevádzky pomocou úzkopásmového zariadenia na prenos dát ADF. Okrem toho sa rovnaké informácie posielajú do kontrolného indikátora CI primárneho radaru. Na synchronizáciu APOI, CI a zobrazovacích zariadení pripojených cez ShLS sa využívajú signály generované synchronizačným systémom CC, ako aj signál aktuálneho azimutálneho smeru dna primárneho radaru, vychádzajúci zo systému anténa-napájač. V univerzálnych APOI sa zvyčajne poskytuje autonómny synchronizátor, ktorý umožňuje spracovanie a vydávanie signálov optimálnym tempom bez ohľadu na časové režimy prevádzky primárneho a sekundárneho radaru. Na tento účel sú na vstupe APOI umiestnené vyrovnávacie pamäťové zariadenia riadené hodinovými impulzmi a uhlovými informačnými signálmi spomínaných radarov. Ďalšie spracovanie v APOI sa vykonáva pomocou riadiacich signálov generovaných autonómnym synchronizátorom APOI.

Dôležitou vlastnosťou uvažovaného potenciálneho radaru je použitie automatického zabudovaného riadiaceho (AVC) systému, ktorý poskytuje kontrolu tolerancie analógového a testovacieho riadenia digitálnych radarových zariadení a systémov.

Konštrukčne je radar vyrobený zo samostatných montážnych jednotiek - modulov, ktoré po zostavení v určitých kombináciách môžu produkovať niekoľko možností radaru, ktoré sa líšia dosahom, spoľahlivosťou a cenou. Tým je dosiahnuté racionálne využitie radarového vybavenia s prihliadnutím na špecifické aplikačné podmienky.

Vysielacia dráha akéhokoľvek radaru pozostáva z vysielacieho zariadenia, napájacieho systému a antény. Rádiové vysielacie zariadenie je určené na generovanie zvukových signálov premenou energie zdrojov energie na energiu vysokofrekvenčných (HF) kmitov a riadením parametrov týchto kmitov. Na tento účel vysielacie zariadenie zvyčajne obsahuje zdroj energie, modulátor (riadiace zariadenie) a generátor.

Zdroj poskytuje energiu vo forme striedavého alebo jednosmerného prúdu. V druhom prípade je zdroj energie vyrobený vo forme vysokonapäťového usmerňovača. Oba typy zdrojov našli uplatnenie vo vzdušných radaroch.

Modulátor riadi parametre obálky RF signálu.

Generátor vytvára silný RF signál, ktorého parametre sú určené riadiacimi signálmi modulátora.

Prvá skupina je so spojitým žiarením (bez modulácie a s moduláciou emitovaných kmitov v amplitúde, frekvencii a fáze). Takéto vysielacie zariadenia sa používajú v palubných radarových systémoch určených na určenie pozemnej rýchlosti a uhla driftu lietadla (na základe zmien Dopplerovej frekvencie), vysielanie radarových informácií atď.

Druhou skupinou sú vysielače pracujúce v režime pulzného žiarenia s dobou trvania RF impulzov od zlomkov mikrosekúnd po stovky milisekúnd a pracovným cyklom od jednotiek po stovky tisíc. Takéto vysielacie zariadenia môžu využívať amplitúdovú, frekvenčnú a fázovú moduláciu RF oscilácií ako v rámci jedného impulzu, tak aj v sekvencii impulzov. Okrem toho je možné použiť špecifické typy modulácie (trvanie impulzu, kód impulzu atď.).

Bloková schéma vysielača s jednostupňovým generátorom

Článok sa zaoberá princípom fungovania a všeobecným konštrukčným diagramom lodného radaru. Prevádzka radarových staníc (radarov) je založená na využití javu odrazu rádiových vĺn od rôznych prekážok nachádzajúcich sa v dráhe ich šírenia, t.j. v radare sa na určenie polohy objektov využíva jav ozveny. Na tento účel má radar vysielač, prijímač, špeciálne anténne-vlnovodné zariadenie a indikátor s obrazovkou na vizuálne pozorovanie signálov ozveny. Činnosť radarovej stanice teda možno znázorniť nasledovne: radarový vysielač generuje vysokofrekvenčné oscilácie určitého tvaru, ktoré sa vysielajú do priestoru v úzkom zväzku, ktorý sa nepretržite otáča pozdĺž horizontu. Odrazené vibrácie od akéhokoľvek objektu vo forme echo signálu sú prijímané prijímačom a zobrazené na obrazovke indikátora, pričom je možné na obrazovke okamžite určiť smer (smer) k objektu a jeho vzdialenosť od lode.
Orientácia na objekt je určená smerom úzkeho radarového lúča, ktorý práve dopadá na objekt a odráža sa od neho.
Vzdialenosť k objektu možno získať meraním krátkych časových intervalov medzi vyslaním snímacieho impulzu a okamihom prijatia odrazeného impulzu za predpokladu, že sa rádiové impulzy šíria rýchlosťou c = 3 X 108 m/s. Lodné radary majú všestranné indikátory (PSI), na obrazovke ktorých sa vytvára obraz navigačného prostredia obklopujúceho loď.
Pobrežné radary inštalované v prístavoch, na ich prístupoch a na kanáloch alebo na zložitých plavebných dráhach sú široko používané. S ich pomocou bolo možné priviesť lode do prístavu, kontrolovať pohyb lodí pozdĺž plavebnej dráhy, kanál v podmienkach zlej viditeľnosti, v dôsledku čoho sa výrazne skrátili prestoje lodí. Tieto stanice v niektorých prístavoch sú doplnené o špeciálne televízne vysielacie zariadenie, ktoré prenáša obraz z obrazovky radarovej stanice na lode blížiace sa k prístavu. Vysielané obrazy sú na lodi prijímané bežným televíznym prijímačom, čo navigátorovi značne uľahčuje vplávanie do prístavu za zlej viditeľnosti.
Pobrežné (prístavné) radary môže využiť aj dispečer prístavu na sledovanie pohybu lodí nachádzajúcich sa v prístavných vodách alebo na prístupoch k nemu.
Uvažujme o princípe fungovania lodného radaru s indikátorom všestrannej viditeľnosti. Na vysvetlenie jeho činnosti použijeme zjednodušenú blokovú schému radaru (obr. 1).
Spúšťací impulz generovaný generátorom SI spustí (synchronizuje) všetky radarové jednotky.
Keď do vysielača dorazia spúšťacie impulzy, modulátor (Mod) vygeneruje obdĺžnikový impulz s trvaním niekoľkých desatín mikrosekúnd, ktorý sa privedie do generátora magnetrónu (MG).

Magnetrón generuje snímací impulz s výkonom 70-80 kW, vlnová dĺžka 1 = 3,2 cm, frekvencia /s = 9400 MHz. Magnetrónový impulz je privádzaný do antény cez anténny spínač (AS) cez špeciálny vlnovod a vyžarovaný do priestoru v úzkom smerovanom lúči. Šírka lúča v horizontálnej rovine je 1-2° a vo vertikálnej rovine asi 20°. Anténa, otáčajúca sa okolo zvislej osi rýchlosťou 12-30 ot./min., ožaruje celý priestor obklopujúci nádobu.
Odrazené signály prijíma tá istá anténa, takže AP striedavo pripája anténu najprv k vysielaču a potom k prijímaču. Odrazený impulz sa privádza cez anténny spínač do mixéra, ku ktorému je pripojený klystronový oscilátor (KG). Ten generuje oscilácie s nízkym výkonom s frekvenciou f Â=946 0 MHz.
V mixéri sa v dôsledku pridania kmitov uvoľní medzifrekvencia fPR=fГ-fС=60 MHz, ktorá potom prechádza do medzifrekvenčného zosilňovača (IFA), ktorý zosilňuje odrazené impulzy. Pomocou detektora umiestneného na výstupe zosilňovača sa zosilnené impulzy konvertujú na obrazové impulzy, ktoré sú privádzané cez video mixér (VS) do video zosilňovača. Tu sú zosilnené a odoslané na katódu katódovej trubice (CRT).
Katódová trubica je špeciálne navrhnutá vákuová trubica (pozri obr. 1).
Pozostáva z troch hlavných častí: elektrónovej pištole so zaostrovacím zariadením, vychyľovacieho magnetického systému a sklenenej banky s clonou, ktorá má vlastnosť dosvitu.
Elektrónové delo 1-2 a zaostrovacie zariadenie 4 tvoria hustý, dobre zaostrený lúč elektrónov a vychyľovací systém 5 slúži na riadenie tohto elektrónového lúča.
Po prechode vychyľovacím systémom dopadá elektrónový lúč na sito 8, ktoré je potiahnuté špeciálnou látkou, ktorá má schopnosť žiariť pri bombardovaní elektrónmi. Vnútorná strana širokej časti trubice je potiahnutá špeciálnou vodivou vrstvou (grafit). Táto vrstva je hlavnou anódou trubice 7 a má kontakt, na ktorý je privedené vysoké kladné napätie. Anóda 3 je urýchľovacia elektróda.
Jas svetelného bodu na obrazovke CRT sa reguluje zmenou záporného napätia na riadiacej elektróde 2 pomocou potenciometra „Brightness“. V normálnom stave je trubica zablokovaná záporným napätím na riadiacej elektróde 2.
Obraz okolitého prostredia na obrazovke indikátora všestrannej viditeľnosti sa získa nasledovne.
Súčasne so spustením vyžarovania vysielačom impulzov sondy sa spustí rozmietací generátor pozostávajúci z multivibrátora (MB) a generátora pílového prúdu (RCG), ktorý generuje pílovité impulzy. Tieto impulzy sú privádzané do vychyľovacieho systému 5, ktorý má rotačný mechanizmus, ktorý je spojený s prijímacím synchronizátorom 6.
Súčasne sa na riadiacu elektródu 2 privedie obdĺžnikový kladný napäťový impulz a odblokuje ju. S objavením sa zvyšujúceho sa (pílovitého) prúdu vo vychyľovacom systéme CRT sa elektrónový lúč začne hladko odchyľovať od stredu k okraju trubice a na obrazovke sa objaví svetelný polomer snímania. Radiálny pohyb lúča cez obrazovku je veľmi slabo viditeľný. V momente príchodu odrazeného signálu sa zvýši potenciál medzi mriežkou a riadiacou katódou, trubica sa odblokuje a na obrazovke začne svietiť bod zodpovedajúci aktuálnej polohe lúča vykonávajúceho radiálny pohyb. Vzdialenosť od stredu obrazovky k svetelnému bodu bude úmerná vzdialenosti od objektu. Vychyľovací systém má rotačný pohyb.
Rotačný mechanizmus vychyľovacieho systému je spojený synchrónnym prenosom so synchrónnym snímačom antény 9, takže vychyľovacia cievka sa otáča okolo krku CRT synchrónne a vo fáze s anténou 12. V dôsledku toho sa objaví rotačný polomer skenovania na CRT obrazovke.
Keď sa anténa otáča, skenovacia čiara sa otáča a na obrazovke indikátora sa začínajú rozsvecovať nové oblasti, ktoré zodpovedajú impulzom odrazeným od rôznych objektov umiestnených v rôznych ložiskách. Pre úplné otočenie antény je celý povrch CRT obrazovky pokrytý mnohými radiálnymi skenovacími čiarami, ktoré sú osvetlené iba vtedy, ak sú na príslušných ložiskách reflexné predmety. Na obrazovke trubice sa tak reprodukuje úplný obraz situácie okolo lode.
Na približné meranie vzdialeností k rôznym objektom sú na CRT obrazovke aplikované krúžky stupnice (kruhy s pevným dosahom) pomocou elektronického osvetlenia generovaného v jednotke PCD. Na presnejšie meranie vzdialenosti využíva radar špeciálny diaľkomer s takzvaným pohyblivým rozsahom kruhu (MRC).
Na meranie vzdialenosti k akémukoľvek cieľu na obrazovke CRT je potrebné otočiť rukoväť diaľkomeru, zarovnať PCD so značkou cieľa a odčítať údaje v míľach a desatinách z počítadla mechanicky pripojeného k rukoväti diaľkomeru.
Okrem signálov ozveny a dištančných krúžkov svieti na obrazovke CRT značka smeru 10 (pozri obr. 1). To sa dosiahne aplikáciou kladného impulzu na riadiacu mriežku CRT v momente, keď maximum žiarenia z antény prechádza v smere zhodujúcom sa s rovinou stredovej čiary cievy.
Obraz na obrazovke CRT môže byť orientovaný vzhľadom na DP lode (stabilizácia kurzu) alebo relatívne k skutočnému poludníku (stabilizácia na severe). V druhom prípade má vychyľovací systém trubice tiež synchrónne spojenie s gyrokompasom.

6.1. PRINCÍP PREVÁDZKY IMPULZNÉHO VYSIELAČA

Vysielač, ktorý je súčasťou pulzného navigačného radaru, je určený na generovanie výkonných krátkodobých impulzov ultravysokofrekvenčných (mikrovlnných) elektrických oscilácií s presne definovanou frekvenciou, špecifikovanou synchronizačným obvodom.

Radarový vysielač obsahuje ultravysokofrekvenčný generátor (UHF), submodulátor, modulátor a zdroj energie. Bloková schéma radarového vysielača je na obr. 6.1.

Submodulátor– generuje impulzy určitej dĺžky a amplitúdy.

Pulzný modulátor - určené na riadenie oscilácií mikrovlnného generátora. Modulátor vytvára vysokonapäťové video impulzy, ktoré sa privádzajú na vstup magnetrónu, ktorý generuje mikrovlnné rádiové impulzy daného trvania. Princíp činnosti impulzných modulátorov je založený na pomalom hromadení energetických zásob v špeciálnom zásobníku energie v časovom intervale medzi impulzmi a rýchlom následnom uvoľnení energie do záťaže modulátora, t.j. magnetrónového generátora, v čase rovnajúcom sa trvaniu impulzu.

Ako MSHF sa používajú magnetróny a polovodičové mikrovlnné generátory (Gunnove diódy).

Bloková schéma impulzného modulátora je znázornená na obr. 6.2.

Pri otvorení spínacieho zariadenia sa akumulačné zariadenie nabíja zo zdroja konštantného napätia cez obmedzovač (rezistor), ktorý chráni zdroj pred preťažením. Po zatvorení zariadenia sa pamäťové zariadenie vybije na záťaž (magnetrón) a na jeho svorkách anóda-katóda sa vytvorí napäťový impulz daného trvania a amplitúdy.

Ako úložné zariadenie možno použiť kapacitu vo forme kondenzátora alebo otvorenú na konci dlhého (umelého) vedenia. Spínacie zariadenia - vákuová trubica (pre predtým uvoľnené radary), tyristor, nelineárna indukčnosť.

Najjednoduchší je modulátorový obvod s akumulačným kondenzátorom. Obvod takéhoto modulátora obsahuje ako zariadenie na ukladanie energie: akumulačný kondenzátor, ako spínacie zariadenie: spínaciu (modulátor alebo výbojku) lampu, ako aj obmedzovací odpor a generátor magnetrónu. V počiatočnom stave je výbojka zablokovaná záporným napätím na riadiacej mriežke (prerušený obvod), akumulačný kondenzátor je nabitý.

Pri obdĺžnikovom napäťovom impulze s kladnou polaritou s trvaním t A výbojka sa odblokuje (obvod sa uzavrie) a vybije sa akumulačný kondenzátor do magnetrónu. Na svorkách anóda-katóda magnetrónu vzniká modulačný napäťový impulz, pod vplyvom ktorého magnetrón generuje mikrovlnné oscilačné impulzy.

Napätie na magnetróne bude dovtedy, kým bude na riadiacej mriežke výbojky kladné napätie. Trvanie rádiových impulzov teda závisí od trvania riadiacich impulzov.

Impulzný modulátor s akumulačným kondenzátorom má jednu významnú nevýhodu. Keď sa pri generovaní rádiového impulzu spotrebúva náboj kondenzátora, napätie na ňom rýchlo klesá a s ním aj sila vysokofrekvenčných oscilácií. V dôsledku toho sa generuje rádiový impulz s ostrými hranami s jemným doznievaním. Oveľa výhodnejšie je pracovať s obdĺžnikovými impulzmi, ktorých sila zostáva počas ich trvania približne konštantná. Obdĺžnikové impulzy budú generované opísaným generátorom, ak sa akumulačný kondenzátor nahradí umelým dlhým vedením otvoreným na voľnom konci. Charakteristická impedancia vedenia sa musí rovnať odporu vf oscilátora na strane výkonových svoriek, t.j. pomer jeho anódového napätia k anódovému prúdu

6.2. LINEÁRNE A MAGNETICKÉ MODULÁTORY

V praxi sa modulátory s akumulačnou energiou, tzv lineárne modulátory. Schéma zapojenia takéhoto modulátora (obr. 6.3) obsahuje: nabíjaciu diódu V1, nabíjacia indukčná cievka L1, akumulačná linka L.C., pulzný transformátor T, tyristor V2, nabíjací okruh C1, R1.

Keď je tyristor zablokovaný, vedenie je nabité V1, L1 do napätia E. Súčasne sa nabíja kondenzátor C1 cez odpor R1.

Keď sa na tyristor použije spúšťací impulz ( ZI) kladná polarita, tyristor sa odblokuje, vybíjací prúd, ktorý ním prechádza, zníži odpor tyristora a akumulačné vedenie sa vybije na primárne vinutie impulzného transformátora. Modulačný napäťový impulz odstránený zo sekundárneho vinutia sa privádza do magnetrónu. Trvanie generovaného impulzu závisí od parametrov L.C. linky:

V praxi sa používajú spínacie zariadenia vo forme nelineárnych indukčných cievok, ktoré sú tzv modulátory magnetických impulzov. Nelineárna indukčná cievka má jadro zo špeciálneho feromagnetického materiálu s minimálnymi stratami. Je známe, že ak je takéto jadro nasýtené, potom je jeho magnetická permeabilita nízka a indukčná reaktancia takejto cievky je minimálna. Naopak, v nenasýtenom stave je magnetická permeabilita jadra väčšia, zvyšuje sa indukčnosť cievky a zvyšuje sa indukčná reaktancia.

Okrem prvkov použitých v obvode lineárneho modulátora obsahuje obvod magnetického modulátora (obr. 6.4) nelineárnu indukčnú cievku (tlmivku) L1, akumulačný kondenzátor C1, nelineárny transformátor T1, akumulačný kondenzátor C2 a pulzný transformátor T2.

Keď je tyristor vypnutý, kondenzátor sa nabíja C1 zo zdroja napätia E a jadro škrtiacej klapky L1 magnetizované až do nasýtenia. Keď je tyristor odblokovaný, kondenzátor C1 vybíjané na primárne vinutie transformátora T1. Napätie indukované v sekundárnom vinutí nabíja kondenzátor C2. Na konci nabíjania jadro T1 je nasýtený a kondenzátor C2 vybitý na primárne vinutie impulzného transformátora.

Trvanie modulačného impulzu je určené dobou vybíjania kondenzátora C2. V nevyhnutných prípadoch s trvaním impulzov presahujúcim 0,1 μs v praxi namiesto kondenzátora C2 zahŕňajú formovaciu linku. Potom bude trvanie modulačných impulzov určené parametrami linky podobne ako v obvode lineárneho modulátora.

6.3. KASKÁDY SUBMODULÁTOROV

Činnosť výbojkovej (modulátorovej) lampy v obvode s akumulačným kondenzátorom je riadená špeciálnym obvodom submodulátora, ktorý obsahuje zosilňovač spúšťacích impulzov; prvý pohotovostný blokovací oscilátor pracujúci v režime delenia frekvenciou opakovania impulzov; druhý blokovací generátor, ktorý generuje impulzy riadiaceho napätia s pevnou dobou trvania a amplitúdou, ktoré riadia činnosť výbojky. Tento obvod submodulátora zaisťuje, že vysielač pracuje s rôznymi opakovacími rýchlosťami a rôznymi dĺžkami snímacích impulzov.

Činnosť lineárnych a magnetických modulátorov, kde sa ako riadiaci prvok používajú tyristory, je riadená hlavným oscilátorom, ktorý zvyčajne obsahuje zosilňovač spúšťacích impulzov, záložný blokovací generátor a emitorový sledovač, ktorý zodpovedá vstupnému obvodu tyristora s blokovaním. výstup generátora.

Ryža. 6.5. Okruh submodulátora oceánskeho radaru

Na obr. Na obrázku 6.5 je schematický diagram submodulátora oceánskeho radaru, ktorý je napriek zastaranej základni prvkov stále v prevádzke.

Tento okruh má štyri stupne:

Spúšťací zosilňovač (ľavá polovica lampy L1 typ 6N1P),

Čakajúci blokovací oscilátor (pravá polovica lampy L1),

L2 typ TGI1-35/3,

Výstupný stupeň Thyratrón L3 typ TGI1-35/3.

V závislosti od trvania modulačných impulzov (0,1 alebo 1 μs) funguje tyratrón L2 alebo tyratrón L3. V prvom prípade poplatok za skladovú linku 1 dochádza cez odpor nabíjania R1. V druhom prípade akumulačný riadok 2 nabitý cez odpor R2.

Zaťaženie koncových stupňov sú odpory R3 A R4, zapojený paralelne s katódovým okruhom tyratrónov L1 A L2. Pri vybití akumulačných vedení sa na týchto odporoch vytvorí napäťový impulz daného trvania s amplitúdou 1250 V.

Ako submodulátorový stupeň modulátora sa používa blokovací oscilátor. Na dosiahnutie nízkeho výstupného odporu má blokovací oscilátor na výstupe katódový sledovač.

6.4. VLASTNOSTI MAGNETRONOVÝCH GENERÁTOROV

Magnetrón je dvojelektródové elektrovákuové zariadenie s elektromagnetickým ovládaním. V centimetrovom rozsahu vlnových dĺžok sa používajú viacdutinové magnetróny. Štruktúra takéhoto magnetrónu je znázornená na obr. 6.6.

11 10

Ryža. 6.6. Konštrukcia magnetrónu Obr. 6.7. Skladaný magnetrón

Základom konštrukcie magnetrónu je anódový blok 1 vo forme masívneho medeného valca, v ktorom je po obvode opracovaný párny počet drážok, ktoré predstavujú valcové rezonátory 2.

V strede bloku je umiestnená valcová oxidom vyhrievaná katóda 10 , ktorý má významný priemer na získanie dostatočného emisného prúdu. Rezonátory komunikujú s vnútornou dutinou magnetrónu, nazývanou interakčný priestor, pomocou pravouhlých drážok 9. Katóda je upevnená vo vnútri magnetrónu pomocou držiakov 12 , ktoré súčasne slúžia ako prúdové výstupy 11. Držiaky prechádzajú cez sklenené spoje vo valcových rúrach namontovaných na prírube. Zosilnenia na prírube pôsobia ako vysokofrekvenčná tlmivka, ktorá bráni unikaniu vysokofrekvenčnej energie cez koncovky vlákna. Na oboch stranách katódy sú ochranné kotúče 4 , zabraňujúce úniku elektrónov z interakčného priestoru do koncových oblastí magnetrónu. Na koncovej strane anódového bloku sú zväzky vodičov 3 , spájajúce segmenty anódového bloku.

Na chladenie magnetrónu sú na jeho vonkajšom povrchu rebrá, fúkané ventilátorom. Pre ľahké chladenie, bezpečnosť údržby a ľahké odstraňovanie vysokofrekvenčnej energie je anódový blok uzemnený a na katódu sú aplikované vysokonapäťové impulzy so zápornou polaritou.

Magnetické pole v magnetróne vytvárajú permanentné magnety vyrobené zo špeciálnych zliatin, ktoré vytvárajú silné magnetické pole.

Magnetrón je pripojený k externej záťaži pomocou medenej drôtenej slučky 8 , ktorý je na jednom konci prispájkovaný k stene jedného z rezonátorov a druhý je pripojený k vnútornému drôtu 7 krátke koaxiálne vedenie prechádzajúce cez sklenenú križovatku 6 do vlnovodu 5 . Ultravysokofrekvenčné oscilácie v magnetróne sú vybudené tokom elektrónov riadeným konštantnými elektrickými a magnetickými poľami smerujúcimi navzájom kolmo na seba.

Magnetrónové generátorové radary využívajú permanentné magnety vyrobené zo zliatin s vysokou koercitivitou. Existujú dva typy magnetických systémov: vonkajšie magnetické systémy a „hromadné“ magnetické systémy. Vonkajší magnetický systém je stacionárna konštrukcia s magnetrónom inštalovaným medzi pólovými nástavcami.

V lodných navigačných radaroch sa rozšírili stohované magnetróny, v ktorých je magnetický systém neoddeliteľnou súčasťou konštrukcie samotného magnetrónu. Pri stohovaných magnetrónoch vstupujú pólové nástavce z koncov do magnetrónu (obr. 6.7). Tým sa znižuje vzduchová medzera medzi pólmi a tým aj odpor magnetického obvodu, čo umožňuje zmenšiť veľkosť a hmotnosť magnetického obvodu. Obvody magnetrónových generátorov sú znázornené na obr. 6,8, a; 6,8, b.

Obvod generátora magnetrónu obsahuje: magnetrón, vláknový transformátor a chladiaci systém pre anódový blok magnetrónu. Obvod magnetrónového generátora obsahuje tri obvody: mikrovlnný, anódový a vláknový. Mikrovlnné prúdy cirkulujú v magnetrónovom rezonančnom systéme a vo vonkajšom zaťažení, ktoré s ním súvisí. Impulzný anódový prúd tečie z kladnej svorky modulátora cez anódu – katódu magnetrónu na zápornú svorku. Je definovaný výrazom

Ryža. 6.8. Obvody magnetrónového generátora

Kde ja A – priemerná hodnota anódového prúdu, A;

F I – frekvencia pulzné sekvencie, imp/s;

τ I – trvanie impulzu, s;

α – faktor tvaru impulzu (pre obdĺžnikový impulzov sa rovná jednej).

Vláknový obvod pozostáva zo sekundárneho vinutia vláknového transformátora Tr a katódové vyhrievacie vlákna. Typicky je napätie magnetrónového vlákna 6,3 V, ale vzhľadom na skutočnosť, že katóda pracuje v režime vylepšeného bombardovania elektrónmi, je potrebné plné napájacie napätie vyhrievacieho vlákna iba na zahriatie katódy pred privedením vysokého napätia na anódu magnetrónu. . Keď je zapnuté vysoké anódové napätie, napätie vlákna sa zvyčajne automaticky zníži na 4 V pomocou odporu R, pripojený k primárnemu vinutiu vláknového transformátora. V obvode (obr. 6.8a) je na katódu magnetrónu privedený modulačný napäťový impulz zápornej polarity z výstupu modulátora.

Sekundárne vinutie vláknového transformátora vo vzťahu ku krytu generátora je pod vysokým napätím. Podobne v obvode (obr. 6.8, b) jeden koniec sekundárneho vinutia impulzného transformátora ITr pripojený k puzdru a druhý koniec k vývodu sekundárneho vinutia žhaviaceho transformátora. Preto izolácia medzi sekundárnym vinutím vláknového transformátora a puzdrom, ako aj medzi vinutiami, musí byť navrhnutá na plné anódové napätie magnetrónu. Aby nedochádzalo k znateľnému skresleniu tvaru modulačných impulzov, kapacita sekundárneho vinutia vláknového transformátora by mala byť čo najmenšia (nie viac ako niekoľko desiatok pikofarád).

6.5. VYSIELACIE ZARIADENIE radar "NAYADA-5"

Radarový vysielač Nayada-5 je súčasťou zariadenia P-3 (vysielač/prijímač) a je určený pre:

tvorba a generovanie mikrovlnných sondovacích impulzov;

zabezpečenie synchrónnej a fázovej prevádzky v čase všetkých blokov a uzlov indikátora, transceivera a anténneho zariadenia.

Na obr. Na obrázku 6.9 je bloková schéma vysielacieho zariadenia radarového transceivera Nayada-5.

Vysielacie zariadenie obsahuje: ultravysokofrekvenčnú jednotku; modulátor vysielača; modulátorový filter; generátor hodinových impulzov; usmerňovacie zariadenia, ktoré napájajú bloky a obvody zariadenia P – 3.

Bloková schéma radarového transceivera Nayada-5 obsahuje:

Cesta generovania stabilizačného signálu, určený na generovanie sekundárnych synchronizačných impulzov vstupujúcich do indikátora, ako aj na spúšťanie prostredníctvom automatickej stabilizačnej jednotky riadenia modulátora vysielača. Pomocou týchto synchronizačných impulzov je zabezpečená synchronizácia snímacích impulzov so začiatkom snímania na CRT indikátore.

Cesta generovania impulzov sondy, určený na generovanie mikrovlnných impulzov a ich prenos pozdĺž vlnovodu do anténneho zariadenia. K tomu dochádza potom, čo modulátor napätia generuje impulznú moduláciu mikrovlnného generátora, ako aj riadiace a synchronizačné impulzy párovacích blokov a uzlov.

Cesta generovania video signálu, určený na premenu odrazených mikrovlnných impulzov na medzifrekvenčné impulzy pomocou lokálneho oscilátora a zmiešavačov, čím sa vytvorí a zosilní video signál, ktorý potom vstupuje do indikátora. Spoločný vlnovod sa používa na prenos snímacích impulzov do anténneho zariadenia a odrazených impulzov do dráhy generovania video signálu.

Cesta konfigurácie ovládania a napájania, určený na generovanie napájacích napätí pre všetky bloky a obvody zariadenia, ako aj na sledovanie výkonu napájacích zdrojov, funkčných blokov a komponentov stanice, magnetrónu, lokálneho oscilátora, iskriska atď.

6.6. KONŠTRUKČNÉ VLASTNOSTI VYSIELAČOV

Konštrukčne môžu byť radarové vysielače spolu s prijímacím zariadením umiestnené v samostatnom izolovanom zariadení, ktoré je tzv transceiver, teda v anténnej jednotke.

Na obr. Obrázok 6.10 zobrazuje vzhľad transceiverov modernej jedno- a dvojkanálovej automatizovanej radarovej stanice „Ryad“ (vlnová dĺžka 3,2 a 10 cm), ktorá je umiestnená v samostatnom zariadení. Hlavné technické charakteristiky sú uvedené v tabuľke 6.1.

Transceivery s rozsahom 3 cm (P3220 R) s pulzným výkonom 20 kW a viac sú postavené na báze magnetrónov s nevyhrievanou katódou poľa. Tieto magnetróny majú bezporuchovú prevádzkovú dobu v prevádzkových podmienkach viac ako 10 000 hodín, poskytujú okamžitú pripravenosť na prevádzku a výrazne zjednodušujú vysielač.

Ryža. 6.10. Vysielače a prijímače automatizovaného radaru "Ryad"

Rozsiahle zavedenie mikroelektroniky do moderných lodných navigačných radarov, predovšetkým polovodičových mikrovlnných zariadení a mikroprocesorov, umožnilo v kombinácii s modernými metódami spracovania signálu získať kompaktné, spoľahlivé, ekonomické a ľahko použiteľné vysielacie a prijímacie zariadenia. . Aby sa eliminovalo používanie objemných vlnovodov a eliminovali sa výkonové straty pri vysielaní a prijímaní odrazených signálov vo vlnovodoch, vysielač a prijímač sú konštrukčne umiestnené v anténnej jednotke vo forme samostatného modulu, ktorý sa niekedy nazýva tzv. skener(pozri obr. 7.23). To zaisťuje rýchle odstránenie modulu transceivera, ako aj opravy metódou výmeny agregátu. Zapínanie a vypínanie týchto typov transceiverov sa vykonáva na diaľku.

Na obr. Obrázok 6.11 zobrazuje anténne-vysielacie-prijímacie zariadenie pobrežného radaru (BRLS) "Baltika-B", vyrobené vo forme monobloku. Radar Baltika-B sa používa ako pobrežný radar v systémoch riadenia lodnej dopravy (VTCS), ako aj v prístavných vodách, približovacích kanáloch a plavebných dráhach.