Головна › Поради › Радіолокаційні станції та комплекси просії. Радіолокаційні станції: історія та основні принципи роботи Електричні принципові схеми приймачів для літакових РЛС

Радіолокаційні станції та комплекси просії. Радіолокаційні станції: історія та основні принципи роботи Електричні принципові схеми приймачів для літакових РЛС

Радіолокація - це сукупність наукових методів та технічних засобів, службовців визначення координат і характеристик об'єкта у вигляді радіохвиль. Досліджуваний об'єкт часто називають радіолокаційною метою (або просто метою).

Радіотехнічне обладнання та засоби, призначені для виконання завдань радіолокації, отримали назву радіолокаційних систем або пристроїв (РЛС або РЛУ). Основи радіолокації базуються на наступних фізичних явищах та властивостях:

Серед поширення радіохвилі, зустрічаючи об'єкти коїться з іншими електричними якостями, розсіюються ними. Хвиля, відбита від мети (або її власне випромінювання), дозволяє радіолокаційним системам виявити та ідентифікувати ціль.
На великих відстанях поширення радіохвиль приймається прямолінійним, з постійною швидкістю у відомому середовищі. Це припущення уможливлює до мети та її кутових координат (з певною помилкою).
З ефекту Доплера по частоті прийнятого відбитого сигналу обчислюють радіальну швидкість точки випромінювання щодо РЛУ.

Історична довідка

На здатність радіохвиль до відображення вказували великий фізик Г. Герц та російський електротехнік ще наприкінці XIX століття. Згідно з патентом від 1904 року, перший радар створив німецький інженер К. Хюльмайєр. Прилад, названий ним телемобілоскопом, використовувався на суднах, що боролися Рейн. У зв'язку з розвитком застосування радіолокації виглядало дуже перспективним як елемент Дослідження у цій галузі велися передовими фахівцями багатьох країн світу.

У 1932 році основний принцип радіолокації описав у своїх роботах науковий співробітник ЛЕФІ (Ленінградського електрофізичного інституту) Павло Кіндратович Ощепков. Їм же у співпраці з колегамиБ.К. Шембель та В.В. Цимбаліним влітку 1934 року був продемонстрований дослідний зразок установки радіолокації, що виявила мету на висоті 150 м при видаленні 600 м. Подальші роботи з удосконалення засобів радіолокації зводилися до збільшення дальності їх дії і підвищенню точності визначення мети.

Природа електромагнітного випромінюваннямети дозволяє говорити про декілька видів радіолокації:

Пасивна радіолокаціядосліджує власне випромінювання (теплове, електромагнітне тощо), що генерує цілі (ракети, літаки, космічні об'єкти).
Активна з активною відповіддюздійснюється у разі, якщо об'єкт обладнаний власним передавачем та взаємодія з ним відбувається за алгоритмом "запит - відповідь".
Активна з пасивною відповіддюпередбачає дослідження вторинного (відбитого) радіосигналу. у цьому випадку складається з передавача та приймача.
Напівактивна радіолокація- це окремий випадок активної, у разі коли приймач відбитого випромінювання розташований поза РЛС (наприклад, є конструктивним елементом самонавідної ракети).

Кожному виду властиві свої переваги та недоліки.

Методи та обладнання

Всі засоби радіолокації за методом, що використовується, поділяють на РЛС безперервного і імпульсного випромінювання.

Перші містять у своєму складі передавач та приймач випромінювання, що діють одночасно і безперервно. За цим принципом було створено перші радіолокаційні пристрої. Прикладом такої системи можуть бути радіоальтиметр (авіаційний прилад, що визначає видалення літального апарату від поверхні землі) або відомий всім автолюбителям радар для визначення швидкісного режиму транспортного засобу.

При імпульсному методі електромагнітна енергія випромінюється короткими імпульсами протягом кількох мікросекунд. Після цього станція веде роботу тільки на прийом. Після уловлювання та реєстрації відбитих радіохвиль РЛС передає новий імпульс і цикли повторюються.

Режими роботи РЛС

Існує два основних режими функціонування радіолокаційних станцій та пристроїв. Перший – сканування простору. Він здійснюється за строго заданою системою. При послідовному огляді переміщення променя радара може мати круговий, спіральний, конічний, секторний характер. Наприклад, решітка антени може повільно повертатися по колу (по азимуту), одночасно скануючи кутом місця (нахиляючись вгору і вниз). При паралельному скануванні огляд здійснюється пучком променів радіолокацій. Кожному відповідає свій приймач, ведеться обробка одразу кількох інформаційних потоків.

Режим стеження має на увазі постійну спрямованість антени на обраний об'єкт. Для її повороту, згідно з траєкторією мети, що рухається, використовуються спеціальні автоматизовані слідкуючі системи.

Алгоритм визначення дальності та напрямки

Швидкість поширення електромагнітних хвиль у атмосфері становить 300 тис. км/с. Тому, знаючи час, витрачений сигналом, що транслюється, на подолання відстані від станції до мети і назад, легко обчислити віддаленість об'єкта. Для цього необхідно точно зафіксувати час відправлення імпульсу та момент прийняття відбитого сигналу.

Для отримання інформації про місцезнаходження мети використовується гостра радіолокація. Визначення азимуту та елевації (кута місця або піднесення) об'єкта проводиться антеною з вузьким променем. Сучасні РЛС використовують для цього фазовані антенні решітки (ФАР), здатні задавати вужчий промінь і відрізняються високою швидкістю обертання. Як правило, процес сканування простору відбувається мінімум двома променями.

Основні параметри систем

Від тактичних та технічних характеристикобладнання багато в чому залежить ефективність і якість розв'язуваних завдань.

До тактичних показників РЛС зараховують:

Зону огляду, обмежену мінімальною та максимальною дальністю виявлення мети, допустимим азимутальним кутом та кутом піднесення.
Роздільна здатність по дальності, азимуту, елевації та швидкості (можливість визначати параметри поруч розташованих цілей).
Точність вимірів, яка вимірюється наявністю грубих, систематичних чи випадкових помилок.
Перешкодозахищеність та надійність.
Ступінь автоматизації вилучення та обробки потоку інформаційних даних, що надходить.

Задані тактичні характеристики закладаються при проектуванні пристроїв за допомогою певних технічних параметрів, серед яких:

На бойовому посту

Радіолокація - це універсальний інструмент, що набув широкого поширення у військовій сфері, науці та народному господарстві. Області використання неухильно розширюються завдяки розвитку та вдосконаленню технічних засобів та технологій вимірювань.

Застосування радіолокації у військовій галузі дозволяє вирішити важливі завдання огляду та контролю простору, виявлення повітряних, наземних та водних мобільних цілей. Без радарів неможливо уявити обладнання, що служить для інформаційного забезпеченнянавігаційних систем та систем управління гарматним вогнем.

Військова радіолокація є базовою складовою стратегічної системи попередження про ракетний напад та комплексну протиракетну оборону.

Радіоастрономія

Послані з землі радіохвилі також відбиваються від об'єктів у ближньому і далекому космосі, як і від навколоземних цілей. Багато космічних об'єктів неможливо було повноцінно дослідити лише з використанням оптичних інструментів, і лише застосування методів радіолокації в астрономії дозволило отримати багату інформацію про їх природу і структуру. Вперше пасивна радіолокація для дослідження Місяця була застосована американськими та угорськими астрономами у 1946 році. Приблизно в той же час були випадково прийняті радіосигнали з космічного простору.

У сучасних радіотелескопів приймальна антена має форму великої увігнутої сферичної чаші (подібно до дзеркала оптичного рефлектора). Чим більший її діаметр, тим більше слабкий сигналантена зможе прийняти. Часто радіотелескопи працюють комплексно, об'єднуючи як пристрої, розташовані неподалік друг від друга, а й які перебувають різних континентах. Серед найважливіших завдань сучасної радіоастрономії – вивчення пульсарів та галактик з активними ядрами, дослідження міжзоряного середовища.

Цивільне застосування

У сільському та лісовому господарстві радіолокаційні пристрої незамінні при отриманні інформації про розподіл та щільність рослинних масивів, вивчення структури, параметрів та видів ґрунтів, своєчасне виявлення вогнищ загорянь. У географії та геології радіолокація використовується для виконання топографічних та геоморфологічних робіт, визначення структури та складу порід, пошуку родовищ корисних копалин. У гідрології та океанографії радіолокаційними методами здійснюється контроль стану головних водних артерій країни, снігового та крижаного покриву, картографування берегової лінії.

Радіолокація – це незамінний помічник метеорологів. РЛС легко з'ясує стан атмосфери на віддаленні десятків кілометрів, а щодо аналізу отриманих даних складається прогноз зміни погодних умов у тій чи іншій місцевості.

Перспективи розвитку

Для сучасної станції радіолокації головним оцінним критерієм виступає співвідношення ефективності і якості. Під ефективністю розуміються узагальнені тактико-технічні характеристики устаткування. Створення досконалої РЛС - складне інженерне та науково-технічне завдання, здійснення якого можливе лише з використанням новітніх досягнень електромеханіки та електроніки, інформатики та обчислювальної технікиенергетики.

За прогнозами фахівців, у найближчому майбутньому головними функціональними вузламистанцій різного рівня складності та призначення будуть твердотільні активні ФАР (фазовані антенні решітки), що перетворюють аналогові сигнали на цифрові. Розвиток обчислювального комплексу дозволить повністю автоматизувати управління та основні функції РЛЗ, надавши кінцевому споживачеві всебічний аналіз отриманої інформації.

РЛС випромінює електромагнітну енергію і виявляє ехосигнали, що приходять від відображених об'єктів, а також визначає їх характеристики. Метою курсового проекту є розглянути РЛС кругового огляду та розрахувати тактичні показники цієї РЛС: максимальну дальність з урахуванням поглинання; реальну роздільну здатність по дальності та азимуту; реальну точність виміру дальності та азимуту. У теоретичній частині наведено функціональну схему імпульсної активної РЛС повітряних цілей для управління повітряним рухом.

Поділіться роботою у соціальних мережах

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки, є список схожих робіт. Також Ви можете скористатися кнопкою пошук

Радіолокаційні системи (РЛС) призначені для виявлення та визначення поточних координат (дальності, швидкості, кута місця та азимуту) відбитих об'єктів.

РЛС випромінює електромагнітну енергію і виявляє ехо-сигнали, що надходять від відбитих об'єктів, а як і визначає їх характеристики.

Метою курсового проекту є розглянути РЛС кругового огляду та розрахувати тактичні показники цієї РЛС: максимальну дальність з урахуванням поглинання; реальну роздільну здатність по дальності та азимуту; реальну точність виміру дальності та азимуту.

У теоретичній частині наведено функціональну схему імпульсної активної РЛС повітряних цілей для управління повітряним рухом. Також наведено параметри системи та формули для її розрахунку.

У розрахунковій частині були визначені такі параметри: максимальна дальність з урахуванням поглинання, реальна роздільна здатність по дальності та азимуту, точність вимірювання дальності та азимуту.

1. Теоретична частина

1.1 Функціональна схема РЛЗкругового огляду

Радіолокація область радіотехніки, що забезпечує радіолокаційне спостереження різних об'єктів, тобто їх виявлення, вимірювання координат і параметрів руху, а також виявлення деяких структурних або фізичних властивостей шляхом використання відбитих або перевипромінюваних об'єктами радіохвиль або їх власного радіовипромінювання. Інформація, одержувана у процесі радіолокаційного спостереження, називається радіолокаційною. Радіотехнічні пристрої радіолокаційного спостереження називаються станціями радіолокації (РЛС) або радіолокаторами. Самі ж об'єкти спостереження радіолокації називаються радіолокаційними цілями або просто цілями. При використанні відбитих радіохвиль радіолокаційними цілями є будь-які неоднорідності електричних параметрівсередовища (діелектричної та магнітної проникності, провідності), в якій поширюється первинна хвиля. Сюди відносяться літальні апарати (літаки, вертольоти, метеорологічні зонди та ін.), гідрометеори (дощ, сніг, град, хмари тощо), річкові та морські судна, наземні об'єкти (будівлі, автомобілі, літаки в аеропортах та ін.) ), всілякі військові об'єкти і т. п. Особливим видом цілей радіолокації є астрономічні об'єкти.

Джерелом інформації радіолокації є радіолокаційний сигнал. Залежно від способів його отримання розрізняють такі види спостереження радіолокації.

Радіолокація з пасивною відповіддю,заснована на тому, що випромінювані РЛС коливання зондуючий сигнал відбиваються від мети і потрапляють у приймач РЛС у вигляді відбитого сигналу. Такий вид спостереження іноді називають активною радіолокацією з пасивною відповіддю.

Радіолокація з активною відповіддю,іменована активною радіолокацією з активною відповіддю, характеризується тим, що сигнал у відповідь є не відображеним, а перевипромінюваним за допомогою спеціального відповідача | ретранслятора. При цьому помітно підвищується дальність та контрастність радіолокаційного спостереження.

Пасивна радіолокація заснована на прийомі власного радіовипромінювання цілей, переважно міліметрового та сантиметрового діапазонів. Якщо зондуючий сигнал у двох попередніх випадках може бути використаний як опорний, що забезпечує принципову можливість вимірювання дальності та швидкості, то в даному випадку така можливість відсутня.

Систему РЛС можна як радіолокаційний канал на кшталт радіоканалів зв'язку чи телеметрії. Основними складовими частинами РЛС є передавач, приймач, антенний пристрій, кінцевий пристрій.

Головні етапи радіолокаційного спостереження - цевиявлення, вимірювання, дозвіл та розпізнавання.

Виявленням називається процес прийняття рішення про наявність цілей із припустимою ймовірністю помилкового рішення.

Вимірювання дозволяє оцінити координати цілей та параметри їхнього руху з допустимими похибками.

Дозвіл полягає у виконанні задач виявлення та вимірювання координат однієї мети за наявності інших, близько розташованих за дальністю, швидкістю і т.д.

Розпізнавання дає можливість встановити деякі характерні ознаки мети: точкова вона чи групова, що рухається чи групова тощо.

Радіолокаційна інформація, що надходить від РЛС, транслюється радіоканалом або кабелем на пункт управління. Процес стеження РЛЗ за окремими цілями автоматизований та здійснюється за допомогою ЕОМ.

Навігація літаків трасою забезпечується за допомогою таких же РЛС, які застосовуються в УВС. Вони використовуються як контролю витримування заданої траси, так визначення місця розташування у процесі польоту.

Для виконання посадки та її автоматизації поряд із радіомаячними системами широко використовуються РЛС посадки, що забезпечують стеження за відхиленням літака від курсу та глісади планування.

У цивільній авіації використовують також низку бортових радіолокаційних пристроїв. Сюди, передусім, належить бортова РЛЗ виявлення небезпечних метеообразований і перешкод. Зазвичай вона служить для огляду землі з метою забезпечення можливості автономної навігації за характерними наземними радіолокаційними орієнтирами.

Радіолокаційні системи (РЛС) призначені для виявлення та визначення поточних координат (дальності, швидкості, кута місця та азимуту) відбитих об'єктів. РЛС випромінює електромагнітну енергію і виявляє ехо-сигнали, що надходять від відбитих об'єктів, а як і визначає їх характеристики.

Розглянемо роботу імпульсної активної РЛС виявлення повітряних цілей для управління повітряним рухом (УВС), структура якого наведена на малюнку 1. Пристрій управління оглядом (управління антеною) служить для перегляду простору (звичайно кругового) променем антени, вузьким у горизонтальній площині та широким у вертикальній.

У РЛС, що розглядається, використовується імпульсний режим випромінювання, тому в момент закінчення чергового зондувального радіоімпульсу єдина антена перемикається від передавача до приймача і використовується для прийому до початку генерації наступного зондувального радіоімпульсу, після чого антена знову підключається до передавача і так далі.

Ця операція виконується перемикачем приймання-передача (ППП). Пускові імпульси, що задають період повторення сигналів зондуючих і синхронізують роботу всіх підсистем РЛС, генерує синхронізатор. Сигнал з приймача після аналого-цифрового перетворювача (АЦП) надходить на апаратуру обробки інформації процесор сигналів, де виконується первинна обробка інформації, що полягає у виявленні сигналу і зміні координат мети. Відмітки цілей та траси траєкторій формуються при первинній обробці інформації в процесорі даних.

Сформовані сигнали разом з інформацією про кутове положення антени передаються для подальшої обробки командний пункт, а також для контролю на індикатор кругового огляду (ІКО). При автономної роботирадіолокатора ІКО є основним елементом для спостереження повітряної обстановки. Така РЛС зазвичай веде обробку інформації в цифровій формі. Для цього передбачено пристрій перетворення сигналу в цифровий код(АЦП).

Рисунок 1 Функціональна схема РЛС кругового огляду

1.2 Визначення та основні параметри системи. Формули для розрахунку

Основні тактичні характеристики РЛЗ

Максимальна дальність дії

Максимальна дальність дії задається тактичними вимогами і залежить від багатьох технічних характеристик РЛС, умов поширення радіохвиль та характеристик цілей, які в реальних умовах використання станцій схильні до випадкових змін. Тому максимальна дальність дії є імовірнісною характеристикою.

Рівняння дальності у вільному просторі (тобто. без урахування впливу землі та поглинання в атмосфері) для точкової мети встановлює зв'язок між усіма основними параметрами РЛС.

де E изл - енергія, що випромінюється в одному імпульсі;

S а - ефективна площа антени;

S ефо - ефективна площа мети, що відображає;

 - довжина хвилі;

до р - коефіцієнт помітності (відношення енергій сигнал/шум на вході приймача, при якому забезпечується прийом сигналів із заданими ймовірністю правильного виявлення W по і ймовірністю помилкової тривоги W лт);

Їш - енергія шумів, що діють при прийомі.

Де Р і - і мпульсна потужність;

 та , - Тривалість імпульсів.

Де d аг - горизонтальний розмір дзеркала антени;

d ав - вертикальний розмір дзеркала антени.

k р = k р.т. ,

де k р.т. - Теоретичний коефіцієнт помітності.

k р.т. =,

де q 0 - Параметр виявлення;

N - кількість імпульсів, які приймаються від мети.

де W лт - ймовірність помилкової тривоги;

W по - ймовірність правильного виявлення.

де t обл.

F та - Частота посилок імпульсів;

Q a0,5 - Ширина діаграми спрямованості антени на рівні 0,5 за потужністю

де - Кутова швидкість обертання антени.

де Т обз – період огляду.

де k =1,38  10 -23 Дж/град - постійна Больцмана;

k ш - Коефіцієнт шуму приймача;

T - Температура приймача в градусах Кельвіна ( T = 300К).

Максимальна дальність дії РЛЗ з урахуванням поглинання енергії радіохвиль.

де  осл - Коефіцієнт ослаблення;

 D - ширина шару, що послаблює.

Мінімальна дальність дії РЛЗ

Якщо антенна система не вносить обмежень, то мінімальна дальність дії РЛС визначається тривалістю імпульсу та часом відновлення антенного перемикача.

де с - швидкість розповсюдження електромагнітної хвиліу вакуумі, c = 3∙10 8 ;

 та , - Тривалість імпульсів;

τ в - час відновлення антенного перемикача.

Роздільна здатність РЛС по дальності

Реальну роздільну здатність за дальністю при використанні як вихідний пристрій індикатора кругового огляду визначимо за формулою

 (D) =  (D) піт +  (D) інд,

г де  (D ) піт - Потенційна роздільна здатність по дальності;

 (D ) інд - Роздільна здатність індикатора по дальності.

Для сигналу у вигляді некогерентної пачки прямокутних імпульсів:

де з - швидкість поширення електромагнітної хвилі у вакуумі; c = 3∙10 8 ;

 та , - Тривалість імпульсів;

 (D ) інд - Роздільна здатність індикатора за дальністю обчислюється за формулою

г де D шк - граничне значення шкали дальності;

k е = 0,4 - коефіцієнт використання екрану,

Q ф - Якість фокусування трубки.

Роздільна здатність РЛС по азимуту

Реальну роздільну здатність за азимутом визначається за формулою:

 ( аз ) =  ( аз ) піт +  ( аз ) інд ,

де  ( аз ) піт - потенційна роздільна здатність азимуту при апроксимації діаграми спрямованості гаусової кривої;

 ( аз ) інд - Роздільна здатність індикатора по азимуту

 ( аз ) піт =1,3  Q a 0,5 ,

 ( аз ) інд = d n M f ,

де d n - Діаметр плями електронно-променевої трубки;

M f масштаб шкали.

де r - Видалення позначки від центру екрана.

Точність визначення координат по дальностіі

Точність визначення дальності залежить від точності виміру запізнення відбитого сигналу, помилок через неоптимальності обробки сигналу, від наявності неврахованих запізнювань сигналу в трактах передачі, прийому та індикації, від випадкових помилок виміру дальності в індикаторних пристроях.

Точність характеризується помилкою виміру. Результуюча середньоквадратична помилка виміру дальності визначається за формулою:

де  (D ) піт - Потенційна помилка вимірювання дальності.

 (D ) розбрат помилка через непрямолинійність поширення;

 (D ) апп - апаратурна помилка.

де q 0 - подвоєне ставлення сигнал/шум.

Точність визначення координат по азимуту

Систематичні помилки при вимірюванні азимуту можуть виникнути при неточному орієнтуванні антеної системи РЛС та внаслідок невідповідності між положенням антени та масштабною електричною шкалою азимуту.

Випадкові помилки вимірювання азимуту мети зумовлюються нестабільністю роботи системи обертання антени, нестабільністю схем формування відміток азимуту, і навіть помилками зчитування.

Результуюча середньоквадратична помилка вимірювання азимуту визначається:

Вихідні дані (варіант 5)

Довжина хвилі  , [См] …............................................. ........................... .... 6
Імпульсна потужністьР і , [КВт] .............................................. .............. 600
Тривалість імпульсів та , [Мкс] .............................................. ........... 2,2
Частота посилок імпульсів F та , [Гц] .............................................. ...... 700
Горизонтальний розмір дзеркала антени d аг [м] ................................ 7
Вертикальний розмір дзеркала антени d ав , [М] ................................... 2,5
Період огляду Т обз , [С] .............................................. .............................. 25
Коефіцієнт шуму приймача k ш ................................................. ....... 5
Можливість правильного виявлення W по ............................. .......... 0,8
Імовірність помилкової тривоги W лт. ................................................ ....... 10 -5
Діаметр екрана індикатора кругового огляду d е , [Мм] .................... 400
Ефективна площа мети, що відображає S ефо , [м 2 ] …...................... 30
Якість фокусування Q ф ............................................................... ...... 400
Граничне значення шкали дальності Dшк1 , [Км] ........................... 50 Dшк2 , [Км] .......................... 400
Вимірювальні мітки дальності D , [Км] ......................................... 15
Вимірювальні мітки азимуту , [град] ........................................... 4

2. Розрахунок тактичних показників РЛС кругового огляду

2.1 Розрахунок максимальної дальності дії з урахуванням поглинання

Спочатку розраховується максимальна дальність дії РЛС без урахування послаблення енергії радіохвиль під час поширення. Розрахунок проводиться за такою формулою:

(1)

Підрахуємо та встановимо величини, що входять до цього виразу:

Е изл = Р і  і =600  10 3  2,2  10 -6 =1,32 [Дж]

S а = d аг d ав =  7  2,5 = 8,75 [м 2]

k р = k р.т.

k р.т. =

101,2

0,51 [град]

14,4 [град/с]

Підставляючи отримані значення, матимемо:

t обл = 0,036 [с], N = 25 імпульсів та k р.т. = 2,02.

Нехай = 10 тоді к P =20.

Їш - енергія шумів, що діють при прийомі:

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

Підставляючи всі отримані значення (1), знаходимо 634,38 [км]

Тепер визначимо максимальну дальність дії РЛЗ з урахуванням поглинання енергії радіохвиль:

(2)

Значення  осл знаходимо за графіками. Для =6 см  осл приймаємо рівним 0,01 дБ/км. Припустимо, що ослаблення відбувається по всій дальності дії. За такої умови формула (2) набуває вигляду трансцендентного рівняння.

(3)

Рівняння (3) розв'яжемо графоаналітичним способом. Для осл = 0,01 дБ/км та D макс = 634,38 км розраховуємо D макс.осл = 305,9 км.

Висновок: З отриманих розрахунків видно, що максимальна дальність дії РЛС з урахуванням ослаблення енергії радіохвиль при поширенні дорівнює D макс.ос л = 305,9 [км].

2.2 Розрахунок реальної роздільної здатності по дальності та азимуту

Реальну роздільну здатність за дальністю при використанні як вихідний пристрій індикатора кругового огляду визначимо за формулою:

 (D) =  (D) піт +  (D) інд

Для сигналу у вигляді некогерентної пачки прямокутних імпульсів

0,33 [км]

для D шк1 = 50 [км],  (D) інд1 = 0,31 [км]

для D шк2 = 400 [км],  (D) інд2 = 2,50 [км]

Реальна роздільна здатність по дальності:

для D шк1 = 50 км  (D ) 1 =  (D) піт +  (D) інд1 = 0,33 +0,31 = 0,64 [км]

для D шк2 = 400 км  (D ) 2 =  (D) піт +  (D) інд2 = 0,33 +2,50 = 2,83 [км]

Реальну роздільну здатність за азимутом розрахуємо за формулою:

 ( аз ) =  ( аз ) піт +  ( аз ) інд

 ( аз) піт =1,3  Q a 0,5 =0,663 [град]

 ( аз ) інд = d n M f

Приймаючи r = k е d е / 2 (позначка на краю екрана), отримаємо

0,717 [град]

 ( аз) = 0,663 +0,717 = 1,38 [град]

Висновок: Реальна роздільна здатність за дальністю дорівнює:

для D шк1 = 0,64 [км], для D шк2 = 2,83 [км].

Реальна роздільна здатність по азимуту:

 ( аз) = 1,38 [град].

2.3 Розрахунок реальної точності вимірювання дальності та азимуту

Точність характеризується помилкою виміру. Результуючу середньоквадратичну помилку вимірювання дальності розрахуємо за такою формулою:

40,86

 (D ) піт = [км]

Помилка через непрямолинійність поширення (D ) розбрат нехтуємо. Апаратурні помилки (D ) апп зводяться до помилок відліку за шкалою індикатора (D ) інд . Приймаємо метод відліку за електронними позначками (масштабними кільцями) на екрані індикатора кругового огляду.

 (D ) інд = 0,1  D =1,5 [км] , де  D - Ціна поділу шкали.

 (D ) = = 5 [км]

Результуючу середньоквадратичну помилку вимірювання азимуту визначимо аналогічно:

0,065

 ( аз ) інд =0,1   = 0,4

Висновок: Розрахувавши результуючу середньоквадратичну помилку виміру дальності, отримуємо (D )  ( аз ) =0,4 [град].

Висновок

У цій роботі проведений розрахунок параметрів імпульсної активної РЛС (максимальна дальність з урахуванням поглинання, реальна роздільна здатність по дальності та азимуту, точність вимірювання дальності та азимуту) виявлення повітряних цілей для управління повітряним рухом.

У ході розрахунків було отримано такі дані:

1. Максимальна дальність дії РЛС з урахуванням ослаблення енергії радіохвиль при поширенні дорівнює D макс.осл = 305,9 [км];

2. Реальна роздільна здатність за дальністю дорівнює:

для D шк1 = 0,64 [км];

для D шк2 = 2,83 [км].

Реальна роздільна здатність по азимуту: ( аз) = 1,38 [град].

3. Результуюча середньоквадратична помилка виміру дальності отримуємо (D ) = 1,5 [км]. Середньоквадратична помилка вимірювання азимуту ( аз ) =0,4 [град].

До переваг імпульсних РЛС слід віднести простоту вимірювання відстаней до цілей та їх дозволу по дальності, особливо за наявності багатьох цілей у зоні огляду, а також практично повну тимчасову розв'язку між прийнятими та випромінюваними коливаннями. Остання обставина дозволяє застосовувати ту саму антену, як передачі, так прийому.

Недоліком імпульсних РЛС є необхідність використання великої пікової потужності випромінюваних коливань, а також неможливість вимірювання малих дальностей - велика мертва зона.

РЛС застосовуються для вирішення широкого кола завдань: від забезпечення м'якої посадки космічних апаратів на поверхню планет до вимірювання швидкості руху людини, від керування засобами ураження в системах протиракетної та протилітацької оборони до індивідуального захисту.

Список літератури

Васін В.В. Дальність дії радіотехнічних вимірювальних систем Методична технологія. - М:МІЕМ 1977р.
Васін В.В. Роздільна здатність та точність вимірювань у радіотехнічних вимірювальних системах. Методична технологія. - М: МІЕМ 1977р.
Васін В.В. Методи вимірювання координат та радіальної швидкості об'єктів у радіотехнічних вимірювальних системах. Конспект лекцій. - М: МІЕМ 1975р.

4. Бакулєв П.А. Радіолокаційні системи. Підручник для вузів. М.: «Радіо-

Техніка» 2004р.

5. Радіотехнічні системи: Підручник для вузів / Ю. М. Казарінов [та ін]; За ред. Ю. М. Казарінова. М.: Академія, 2008. 590 с.:

Інші схожі роботи, які можуть вас зацікавити.
1029.		Розробка програмного забезпечення лабораторного комплексу комп'ютерної навчальної системи (КОС) «Експертні системи»	4.25 MB
	Область ІІ має більш ніж сорокарічну історію розвитку. З самого початку в ній розглядалася низка дуже складних завдань, які, поряд з іншими, і досі є предметом досліджень: автоматичні докази теорем.
3242.		Розробка системи цифрової корекції динамічних характеристик первинного перетворювача вимірювальної системи	306.75 KB
	Обробка сигналів у часовій області широко використовується в сучасній електронній осцилографії та цифрових осцилографах. Для подання сигналів у приватній області використовуються цифрові аналізатори спектра. Для вивчення математичних аспектів обробки сигналів використовуються пакети розширення
13757.		Створення мережевої системи тестування електронного супроводу курсу Операційні системи (на прикладі інструментальної оболонки Joomla)	1.83 MB
	Програма для складання тестів дозволить працювати з питаннями електронному виглядівикористовувати всі види цифрової інформаціїдля відображення змісту питання. Метою курсової роботиє створення сучасної моделі webсервісу тестування знань за допомогою засобів webрозробки та програмна реалізація для ефективної роботи тестової системи¦ захист від копіювання інформації та списування при контролі знань т. Останні два означають створення рівних всім умов проходження контролю знань неможливість списування і...
523.		Функціональні системи організму. Робота нервової системи	4.53 KB
	Функціональні системи організму. Робота нервової системи Крім аналізаторів, тобто сенсорних систем в організмі функціонують інші системи. Ці системи можуть бути чітко оформлені морфологічно, тобто мати чітку структуру. До таких систем належать, наприклад, системи кровообігу дихання або травлення.
6243.			44.47 KB
	Системи класу CSRP Customer Synchronized Resource Plnning. Системи CRM Customer Reltionships Mngement управління відносинами з клієнтами. Системи класу ЕАМ. Незважаючи на те, що передові підприємства для зміцнення на ринку впроваджують найпотужніші системикласу ERP цього виявляється недостатньо підвищення доходів підприємства.
3754.		Системи числення	21.73 KB
	Число - основне поняття математики, яке зазвичай означає або кількість, розмір, вагу тощо, або порядковий номер, розташування в послідовності, код, шифр тощо.
4228.		Соціальні системи	11.38 KB
	Парсонс визначає як складову більш загальної системи дії. Іншими складовими загальної системи дії є система культури, система особистості та система поведінкового організму. Розмежування між чотирма виокремленими підсистемами дії можна провести за характерними для них функціями. Щоб система дії могла існувати, вона має бути здатна до адаптації досягнення мети інтеграції і збереження взірця, тобто має задовольняти чотири функціональні вимоги.
9218.		КУРСОВІ СИСТЕМИ ЛА	592.07 KB
	Комплексний метод визначення курсу. Для визначення курсу літаків було створено найчисельнішу групу курсових приладів та систем заснованих на різних фізичних принципах роботи. Тому при вимірі курсу виникають похибки, зумовлені обертанням Землі та переміщенням літального апарату щодо Землі. Для зменшення похибок у показаннях курсу проводиться корекція уяви догляду гірополукомпаса і корекція горизонтального положення осі ротора гіроскопа.
5055.		Політичні системи	38.09 KB
	Функції модернізації політичних систем. Розглядаючи політику як сферу взаємодії людини і держави можна виділити два варіанти побудови цих зв'язків завжди, але не рівномірно поширюються історія політичного життя.
8063.		Мультибазові системи	7.39 KB
	Мультибазові системи дозволяють кінцевим користувачам різних вузлів отримувати доступ і використовувати дані без необхідності фізичної інтеграції існуючих баз даних. Вони забезпечують користувачам можливість керувати базами даних їхніх власних вузлів без централізованого контролю, який характерний для звичайних типів розподілених СУБД. Адміністратор локальної бази даних може дозволити доступ до певної частини своєї бази даних шляхом створення схеми експорту.

СТРУКТУРНА СХЕМА, ПРИНЦИП ДІЇ І ТАКТИКО-ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЛС

Існує кілька варіантів побудови структурної схеми первинної РЛЗ третього покоління. Нижче розглядається один з можливих варіантів, в якому використовуються сучасні досягнення науки і техніки. Як системи-аналоги обрані вітчизняні РЛС «Скала-М», «Скала-МПР» та «Скала-МПА». Особливості побудови зарубіжних РЛС АТСR-22, АТСR-44 обговорюються у цьому розділі щодо порівняння з вітчизняними РЛС. Відмінності в.побудові трасових та аеродромних РЛС пояснюються в міру необхідності/

На рис. 1.1 наведено структурну схему первинної імпульсної РЛС кругового огляду. Головними особливостями цієї схеми є:

· Застосування двох прийомопередаючих каналів з рознесенням частот;

· Застосування двопроменевої діаграма спрямованості антени у вертикальній площині на прийом відбитих від цілей сигналів;

· Застосування істинно-когерентного методу селекції цілей, що рухаються.

Перша особливість РЛС пов'язана із застосуванням одного з методів підвищення її енергетичного потенціалу методу рознесення частот, який полягає в наступному. Два передавачі А та В працюють одночасно

Рис. 1.1. Структурна схема первинної РЛЗ

на загальну антену в режимі імпульсної модуляції з різними частотами, що несуть Fаі Fвзондувальних радіоімпульсів. Між цими радіоімпульсами має місце невеликий тимчасовий зсув, який зазвичай становить 4 -6 мкс. Рознос за частотою вбирається у 40 -60 МГц. Відбиті від мети сигнали з різними частотами поділяються за допомогою НВЧ фільтрів та посилюються двома приймальними каналами Аі У, налаштованими на відповідні частоти. Після детектування відеосигнали каналів А і об'єднуються і далі обробляються спільно. У найпростішому випадку здійснюються суміщення відеосигналів за часом за допомогою ліній затримки та додавання по амплітуді.

Синхронізація в РЛС здійснюється таким чином, що один із каналів (А) є провідним, а інший - відомим.

Радіолокаційні станції такого роду при довільній кількості частотних каналів називаються частотно-багатоканальними РЛС із загальною для всіх каналів антеною. Переваги частотно-багатоканальної РЛС перед одноканальною складаються в наступному:

· Збільшується сумарна потужність випромінювання РЛС за наявності обмежень потужності окремого передавача;

· Збільшуються дальність виявлення цілей та точність вимірювання координат;

· Збільшуються надійність роботи РЛС та її схибленість по відношенню до перешкод штучного та природного походження.

Збільшення дальності виявлення та точності вимірювання координат цілей пояснюється тим, що при досить великому розносі несучих частотвипромінюваних сигналів

f a -f b = Df ³ c/l ц,

де з- швидкість поширення радіохвиль, l ц- Лінійний розмір мети.

Прийняті сигнали і перешкоди в каналах А і В виявляються некорельованими, і сума вихідних напруг цих каналів, характеризується набагато меншими флюктуаціями амплітуди в процесі спостереження складної мети, що рухається, ніж у разі прийому сигналу на одній частоті. Цим же ефектом згладжування флюктуації пояснюється і можливість більш ефективного придушення відбитків, що заважають, від земної поверхні і місцевих предметів. Наприклад, для РЛС АТСR-22 і АТСR-44 дальність дії в двочастотному режимі роботи на 20 -30% більше, ніж в одночастотному. Надійність роботи РЛС при використанні двох каналів з розносом частот вище, ніж одноканальної РЛС, завдяки тому, що при відмові одного каналу або вимкненні його для технічне обслуговуваннядана РЛС здатна виконувати свої функції при допустимому погіршенні деяких показників (зменшень дальності дії та коефіцієнта готовності РЛС).

Інший важливою особливістю аналізованої РЛС є використання додаткового променя діаграми спрямованості антени у вертикальній площині для прийому сигналів, відбитих від цілей при великих значеннях кута місця. При цьому зона виявлення РЛС у вертикальній площині формується за допомогою двох променів: основного (нижнього) променя при роботі основного опромінювача антени в режимах передачі та прийому, та додаткового (верхнього) променя при роботі додаткового опромінювача антени тільки в режимі прийому. Застосування двопроменевої ДНА на прийом відбитих від цілей сигналів реалізує один з методів боротьби з відбитками, що заважають, від земної поверхні і місцевих предметів. Пригнічення цих відображень здійснюється шляхом вагового підсумовування сигналів, що приймаються за основним та додатковим променем ДНА. Напрямок максимального випромінювання верхнього променя розміщується у вертикальній площині зазвичай на 3 -5° вище, ніж по нижньому. У цьому способі боротьби з перешкодами досягається ослаблення сигналів від місцевих предметів на 15 -20 дБ.

У деяких типах РЛС зона виявлення у вертикальній площині формується з урахуванням застосування локальної обробки сигналів, що приймаються в системі СДЦ. Такий принцип формування зони виявлення з прикладу трасової РЛС показаний на рис. 1.2. Вся зона виявлення дальності розбивається чотирма ділянки 1 -1V. Межі ділянок задаються за жорсткою програмою залежно від конкретних умов розміщення РЛС. На рис. 1.2 позначені:

К 1 -верхня межа використання сигналів додаткового променя 2 оброблених в системі СДЦ (Доп. СДЦ);

Мал. 1.2. До-принципу формування зони – трасової РЛС: 1 – основний промінь; 2 - додатковий промінь

К 2 - верхня межа використання сигналів основного променя 1 оброблених в системі СДЦ (Осн. СДЦ);

А - верхня межа використання сигналів додаткового променя 2 не оброблених в системі СДЦ (Доп. А);

Д мах - максимальна дальність дії РЛС, що є верхньою межею використання необроблених у системі СДЦ сигналів основного променя 1.

(Осн. А), положення кордонів К 1 , К 2 та А регулюється далеко в межах, зазначених на малюнку. Для ділянки III передбачено використання двох підпрограм, що визначаються порядком проходження заданих меж (імпульсів перемикання); До 1 - А - До 2 або До 1 - До 2-А. Цей принцип формування зони виявлення дозволяє:

· Отримати максимальне виявлення у вертикальній площині для придушення перешкод від місцевих предметів на початковій ділянці дальності 1;

· звести до мінімуму область повітряного простору, де використовується сума сигналів Осн. СДЦ +Доп. СДЦ і тим самим зменшити вплив швидкісної характеристики системи СДЦ (ділянка II);

· за наявності перешкод типу «ангелів», які не усуваються повністю системою СДЦ, доцільно використовувати сигнал додаткового променя (дільниця 111 при К 2<А).

Спільне використання в РЛС двопроменевої ДНА на прийом та локальної обробки сигналів у системі СДЦ забезпечує загальне придушення перешкод від місцевих предметів на 45 -56 дБ за наявності дворазового чересперіодного віднімання в системі СДЦ та на 50 -55 дБ - при триразовому відніманні.

Необхідно відзначити, що розглянутий принцип формування зони виявлення може застосовуватися як в одночастотному, так і двочастотному режимі роботи РЛС з розносом частот.

Відмінність двочастотного режиму полягає в тому, що при формуванні зони виявлення використовуються суми необроблених у системі СДЦ сигналів Осн А А + Осн - А і Доп а -А+Доп б -А, а в системі СДЦ обробляються тільки сигнали одного частотного каналу (провідного) А, рис.1.1).

Неважко помітити, що в основу описаного способу формування зони виявлення «покладена ідея управлінь структурою та параметрами РЛС в залежності від перешкод в конкретних умовах експлуатації. При цьому керування здійснюється за жорсткою програмою. Після попереднього аналізу завадової обстановки та завдання кордонів К1, К2. і А між чотирма ділянками дальності зони виявлення структура РЛС набуває фіксованої конфігурації і не змінюється в процесі роботи РЛС.

В інших сучасних РЛС застосовується більш гнучкий спосіб формування зони виявлення, що реалізує ідею динамічної адаптації РЛС до перешкод. Такий спосіб використовується, наприклад, РЛС АТСR-22 і АТСR-44. При цьому вся зона виявлення по дальності розбивається на дві рівні ділянки (1 і 11). Ділянка 1, Для якого характерно найбільший вплив перешкод від місцевих предметів, розбивається на дрібніші елементи по дальності (16 елементів). В результаті вся зона огляду в горизонтальній площині в межах першої половини максимальної дальності дії РЛС виходить розбитою на 16 * 64 = 1024 осередку. Протягом робочого циклу, рівного трьом періодам огляду, здійснюється аналіз перешкодової обстановки і в спеціальному пристрої РЛС, що запам'ятовує, формується поточна карта перешкод містить інформацію про рівень перешкод у кожній з 1024 осередків. На основі цієї інформації проводиться вибір вагових коефіцієнтів для формування виваженої суми сигналів прийнятих за основним і додатковим променям ДНА, для кожної з цих осередків окремо. В результаті зона виявлення РЛС у вертикальній площині набуває складної конфігурації: нижня кромка зони виявлення в різних осередках має різний нахил (-0,5; 0,1; 0,5 або 1 °). На другій половині дальності (ділянка II) використовується тільки сигнал, що приймається по основному променю.

Порівнюючи два розглянуті способи формування зони виявлення РЛС, необхідно відзначити, що об'єднання сигналів основного та додаткового променів ДНА при першому способі проводиться на відеочастоті, а при другому способі - на високій частоті. У разі операція підсумовування сигналів здійснюється у спеціальному пристрої - формувачі нижньої кромки зони виявлення (ФНК, рис. 1.1). При цьому для подальшої обробки сумарного сигналу використовується один канал прийому, включаючи систему СДЦ. При першому способі необхідні два приймальні канали, що призводить до ускладнення апаратури. Крім того, при другому способі повніше використовуються можливості системи СДЦ, так як обробці в цій системі піддаються сигнали обох частотних каналів РЛС, а не тільки сигналу провідного каналу, як при першому способі. Поряд з перерахованими перевагами другий спосіб формування зони виявлення має істотний недолік, що ускладнює його широке використання:

для підсумовування сигналів високої частоті потрібні висока точність і стабільність формування цих сигналів. Порушення цієї вимоги у процесі експлуатації РЛС може призвести до зниження ступеня придушення перешкод від місцевих предметів за рахунок застосування двопроменевої діаграми спрямованості антени.

Розглянемо принцип дії РЛЗ, структурна схема якої представлена на рис. 1.1. Дана РЛС працює в режимі кругового огляду по азимуту, забезпечуючи виявлення повітряних цілей та вимірювання похилої дальності та азимуту цих цілей. Круговий огляд здійснюється за рахунок механічного обертання антени РЛС, що складається з параболічного відбивача і двох рупорних опромінювачів - основного та додаткового. Як зондуючий сигнал використовується періодична послідовність радіоімпульсів з прямокутними обгинальними. При цьому вимірювання азимуту мети здійснюється амплітудним методом, заснованим на використанні спрямованих властивостей антени РЛС у горизонтальній площині, а вимір дальності - тимчасовим методом шляхом вимірювання запізнення відбитого від мети сигналу щодо випромінювання зондуючого сигналу.

Розглянемо докладніше роботу одного каналу РЛС. Система синхронізації (СС) виробляє імпульси запуску РЛС, які надходять на вхід модулятора М пристрою. Модулятор М під впливом імпульсів запуску виробляє потужні модулюючі імпульси, що надходять на кінцевий підсилювач (ОУ) передавача РЛС, виконаного за схемою «генератор, що задає - підсилювач потужності». Генератор радіочастоти (ГРЧ), стабілізований кварцовим резонатором, генерує безперервні гармонічні коливання з частотою f а, які посилюються в кінцевому підсилювачі і модулюються амплітудою імпульсами модулятора (М). В результаті на виході ОУ формується послідовність потужних когерентних радіоімпульсів з несучою частотою f а і прямокутною: огинаючої. Ці радіоімпульси через антенний перемикач (АП) і блок складання потужностей і поділу сигналів БСРС надходять в антенний пристрій РЛС та випромінюються антеною у напрямку до мети.

Відбиті від мети радіоімпульси з несучою частотою f а, що приймаються по основному променю ДНА, через блоки БСРС, АП і малошумний УРЧ надходять на один із входів формувача нижньої кромки (ФНК). Радіоімпульси з тією ж частотою fд, що приймаються за додатковим променем ДНА, через блок поділу сигналів БРС та УРЧ надходять на другий вхід ФНК. На виході ФНК у результаті вагового підсумовування сигналів основного та додаткового променів утворюється сумарний сигнал, який надходить на вхід приймача РЛС. Керуючий сигнал, визначальний вибір вагових коефіцієнтів під час підсумовування, надходить на керуючий вхід ФНК від системи цифрової обробки сигналів та адаптації РЛС. У приймальному пристрої здійснюються перетворення частоти, посилення та частотна селекція сигналу в підсилювачі проміжної частоти та детектування за допомогою амплітудного та фазового детекторів. Відеосигнал А з виходу амплітудного детектора надходить далі систему цифрової обробки, минаючи систему СДЦ, а відеосигнал СДЦ з виходу фазового детектора надходить на вхід системи СДЦ, що входить до складу системи цифрової обробки сигналів. Сигнали з опорними частотами f а1 і f а2 необхідні роботи перетворювача частоти і фазового детектора приймача, формуються загальним задаючим ГРЧ. Завдяки цьому в цій РЛС реалізується когерентний метол СДЦ.

Крім описаних вище основних процесів, що протікають в аналоговій частині РЛС, має місце низка допоміжних процесів, які забезпечують нормальне функціонування РЛС. До них відносяться, наприклад, різноманітні автоматичні регулювання посилення приймача:

· тимчасове автоматичне регулювання посилення,

· шумове автоматичне регулювання посилення,

· автоматичне ступінчасте регулювання посилення УПЧ за допомогою схеми адаптивного атенюатора перешкод.

Названі регулювання, виключаючи КУЛУ, забезпечують стиснення динамічного діапазону радіолокаційного сигналу, що приймається, і його узгодження з динамічним діапазоном системи цифрової обробки сигналів і адаптації. За допомогою КУЛІ забезпечується стабілізація рівня шумів на виході приймача РЛС.

В антенно-фідерній системі РЛС передбачено:

· Пристрої для плавного регулювання поляризації випромінюваних коливань,

· Вимірювачі проходить потужності, частоти і форми зондувального сигналу.

У псевдокогерентних РЛС, що використовують передавальні пристрої, виконані на магнетроні, до складу приймача входить також система автоматичного підстроювання частоти магнетрона. Ця система служить для підстроювання частоти магнетрону і фазування когерентного гетеродина, що генерує опорні коливання для системи СДЦ.

У аналізованої когерентної РЛС для забезпечення постійної різниці частот f аі f бдвох частотних каналів використовується спеціальний генератор зсуву частоти, за допомогою якого під впливом коливань ГРЧ каналу А (див. рис. 1.1) у каналі здійснюється формування коливань з частотами f бі f б1, зрушеними щодо частот f аі f а1.

Цифрова частина РЛС починається із входу системи цифрової обробки сигналів та адаптації РЛС. Головними функціями цієї системи є:

· Очищення сигналу від різного роду перешкод,

· Виділення корисної інформації для забезпечення заданих тактико-технічних характеристик РЛС,

· Аналіз поточної перешкодової обстановки,

· Автоматичне управління режимами роботи та параметрами РЛС (функція адаптації).

Вхідні відеосигнали А, СДЦ і Метео, що з виходу приймача, перетворюються з допомогою аналого-цифрових перетворювачів в цифрову форму. При цьому здійснюється дискретизація за часом та багаторівневе квантування по амплітуді цих сигналів.

Перша функція системи обробки реалізується за допомогою таких цифрових пристроїв:

· Пристрої чересперіодного (подвійного або потрійного) віднімання системи СДЦ;

· відеокорелятора для придушення несинхронних перешкод та відбитих сигналів попередньою періоду зондування;

· пристрої ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ для виділення корисного сигналу на фоні перешкод від протяжних по дальності та азимуту цілей (зокрема, перешкод від метеоутворень);

· Пристрої виділення сигналів для отримання інформації про контури метеоутворень.

Під час виконання другої функції системи обробки використовуються такі пристрої:

· пристрій секторізації для поділу зони огляду на комірки та розподілу пам'яті системи;

· Картограф перешкод для формування динамічної карти перешкод;

· аналізатори параметрів сигналів, за допомогою яких проводиться аналіз поточної перешкодової обстановки (аналізатори рівня сигналу в тракті проміжної частоти, частоти помилкових тривог, параметрів сигналів від метеоутворень та ін);

· оперативні пристрої для зберігання інформації про поточну перешкодову обстановку;

· Керуючі пристрої для формування сигналів керування режимами роботи та параметрами РЛС, які визначають:

· Вибір вагових коефіцієнтів для ФНК,

· Вибір режиму А або СДЦ,

· увімкнення або вимкнення пристрою ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ,

· Підстроювання порога виявлення при стабілізації рівня помилкових тривог,

інші параметри обробки сигналів для кожної ділянки або комірки зони огляду окремо.

Пристрій S (рис. 1.1) здійснює об'єднання сигналів двох частотних каналів РЛС. З виходу цього пристрою в АПОІ передаються два об'єднані сигнали: сигнал А (або СДЦ) і Метео сигнал. У РЛС, які містять власної АПОІ, ці сигнали перетворюються за допомогою цифро-аналогових перетворювачів в аналогову форму і передаються на входи АПОІ, що сполучається з РЛС, контрольного індикатора (КІ) та широкосмугової лінії зв'язку ШЛС. Остання забезпечує передачу радіолокаційної інформації в необробленому вигляді, тобто обминаючи АПОІ, на апаратуру відображення неавтоматизованої системи УВС.

Апаратура первинної обробки інформації зазвичай є універсальною апаратурою, що сполучається з різними типами РЛС. У цій апаратурі здійснюються операції виявлення сигналів від повітряних цілей та вимірювання їх координат, а також поєднання інформації первинної РЛЗ з інформацією вторинного радіолокатора. З виходу АПОІ радіолокаційна інформація у цифровому вигляді транслюється до центру УВС з допомогою вузькосмугової апаратури передачі АПД. Крім того, ця ж інформація надходить на контрольний індикатор КІ первинної РЛЗ. Для синхронізації АПОІ, КІ та апаратури відображення, що підключається через ШЛС, використовуються сигнали, що виробляються системою синхронізації СС, а також сигнал поточного азимутального напрямку ДНА первинної РЛС, що надходить з антенно-фідерної системи. В універсальних АПОІ зазвичай передбачається автономний синхронізатор, що дозволяє вести обробку та видачу сигналів в оптимальному темпі незалежно від часових режимів роботи первинного та вторинного радіолокаторів. Для цього на вході АПОІ передбачаються буферні пристрої, що запам'ятовують, керовані тактовими імпульсами і сигналами кутової інформації названих радіолокаторів. Подальша обробка в АПОІ проводиться за допомогою сигналів керування, що виробляються автономним синхронізатором АПОІ.

Важливою особливістю аналізованої перспективної РЛС є використання системи автоматичного вбудованого контролю (АВК), що забезпечує допусковий контроль аналогових та тестовий контроль цифрових пристроїв та систем РЛС.

Конструктивно РЛС виконується з окремих складальних одиниць - модулів, при комплектації яких у певних комбінаціях можна отримати кілька варіантів РЛС, що відрізняються за дальністю дії, надійністю та вартістю. Цим досягається раціональне використання обладнання РЛЗ із урахуванням конкретних умов застосування.

Передавальний тракт будь-якої РЛС складається з передавального пристрою, фідерної системи та антени. Радіопередавальний пристрій призначений для формування зондувальних сигналів шляхом перетворення енергії джерел живлення в енергію високочастотних (ВЧ) коливань та керування параметрами цих коливань. Для цього до складу передавального пристрою зазвичай включають джерело живлення, модулятор (керуючий пристрій) та генератор.

Джерело живлення забезпечує подачу енергії у вигляді змінного чи постійного струму. У другому випадку джерело живлення виконується у вигляді високовольтного випрямляча. Обидва типи джерел знайшли застосування в бортових РЛС.

Модулятор здійснює керування параметрами огинаючої ВЧ сигналу.

Генератор виробляє потужний сигнал ВЧ, параметри якого визначаються керуючими сигналами модулятора.

Перша група - з безперервним випромінюванням (без модуляції та з модуляцією випромінюваних коливань по амплітуді, частоті та фазі). Подібні передавальні пристрої використовуються в бортових радіолокаційних системах, призначених для визначення колійної швидкості та кута зносу літака (за зміною частоти доплерівської), трансляції радіолокаційної інформації і т.д.

Друга група - передавачі, що працюють в імпульсному режимі випромінювання з тривалістю ВЧ-імпульсів від часток мікросекунди до сотень мілісекунд та шпаруватістю від одиниць до сотень тисяч. У таких передавальних пристроях може застосовуватися амплітудна, частотна та фазова модуляції ВЧ коливань як усередині окремого імпульсу, так і в послідовності імпульсів. Крім того, можуть використовуватися і специфічні види модуляції (за тривалістю імпульсу, кодово-імпульсна тощо).

Структурна схема передавача з однокаскадним генератором

У статті розглянуто принцип роботи та загальна структурна схема суднової РЛЗ. Дія радіолокаційних станцій (РЛС) засноване на використанні явища відображення радіохвиль від різних перешкод, розташованих на шляху їхнього поширення, тобто в радіолокації для визначення положення об'єктів використовується явище луни. Для цього в РЛС є передавач, приймач, спеціальний антенно-хвильовий пристрій та індикатор з екраном для візуального спостереження ехо-сигналів. Таким чином, роботу станції радіолокації можна представити так: передавач РЛС генерує високочастотні коливання певної форми, які посилаються в простір вузьким променем, що безперервно обертається по горизонту. Відбиті коливання від будь-якого предмета у вигляді луна-сигналу приймаються приймачем і зображуються на екрані індикатора, при цьому є можливість негайно визначати на екрані напрямок (пеленг) на об'єкт та його відстань від судна.
Пеленг на об'єкт визначається за напрямком вузького променя радіолокації, який в даний момент падає на об'єкт і відображається від нього.
Відстань до об'єкта може бути отримана шляхом вимірювання малих проміжків часу між посилкою зондувального імпульсу і моментом прийому відбитого імпульсу, за умови, що радіоімпульси розповсюджуються зі швидкістю = 3 Х 108 м/сек. Суднові РЛС мають індикатори кругового огляду (ІКО), на екрані якого утворюється зображення навколишнього судна навігаційної обстановки.
Широке поширення знайшли берегові РЛС, які встановлюються в портах, на підходах до них і на каналах або складних фарватерах. З їх допомогою стало можливим здійснювати введення суден у порт, керувати рухом суден фарватером, каналом в умовах поганої видимості, внаслідок чого значно знижується простий суден. Ці станції в деяких портах доповнюють спеціальною телевізійною передавальної апаратурою, яка передає зображення з екрану станції радіолокації на відповідні до порту судна. Надані зображення приймаються на судні звичайним телевізійним приймачем, що значною мірою полегшує судноводію завдання введення судна в порт при поганій видимості.
Берегові (портові) РЛС можуть бути використані диспетчером порту для спостереження за пересуванням суден, що знаходяться на акваторії порту або на підходах до нього.
Розглянемо принцип роботи суднової РЛЗ із індикатором кругового огляду. Скористаємося спрощеною блок-схемою РЛС, яка пояснює її роботу (рис. 1).
Запускає імпульс, що виробляється генератором ЗІ, здійснює запуск (синхронізацію) всіх блоків РЛС.
При надходженні імпульсів, що запускають, в передавач модулятор (Мод) виробляє прямокутний імпульс тривалістю в кілька десятих мікросекунд, який подається на магнетронний генератор (МГ).

Магнетрон генерує зондуючий імпульс потужністю 70-80 кВт довжиною хвилі 1 = 3,2 см, частотою /с = 9400 МГц. Імпульс магнетрону через антенний перемикач (АП) за спеціальним хвилеводом підводиться до антени і випромінюється в простір вузьким спрямованим променем. Ширина променя горизонтальній площині 1-2°, а вертикальної близько 20°. Антена, обертаючись навколо вертикальної осі зі швидкістю 12-30 об/хв, опромінює все навколишнє судно простір.
Відбиті сигнали приймаються тією ж антеною, тому АП здійснює почергове підключення антени до передавача, то до приймача. Відбитий імпульс через антенний перемикач надходить на змішувач, якого підключений клистронный генератор (КГ) . Останній генерує малопотужні коливання частотою f Г=946 0 Мгц.
У змішувачі в результаті складання коливань виділяється проміжна частота fПР=fГ-fС=60 Мгц, яка потім надходить на підсилювач проміжної частоти (УПЧ), він посилює відбиті імпульси. За допомогою детектора, що стоїть на виході УПЧ, посилені імпульси перетворюються на відеоімпульси, які через відеозмішувач (ВС) надходять на підсилювач відео. Тут вони посилюються і надходять на катод електроннопроменевої трубки (ІКО).
Електроннопроменева трубка є вакуумною електронною лампою особливої конструкції (див. рис. 1).
Вона складається з трьох основних частин: електронної гармати з фокусуючим пристроєм, магнітної системи, що відхиляє, і скляної колби з екраном, що має властивість післясвітлення.
Електронна гармата 1-2 і фокусуючий пристрій 4 формують щільний, добре сфокусований промінь електронів, а система, що відхиляє 5 служить для управління цим електронним променем.
Після проходження системи, що відхиляє, електронний промінь ударяє в екран 8, який покритий спеціальною речовиною, що володіє здатністю світитися при бомбардуванні його електронами. Внутрішня сторона широкої частини трубки покривається спеціальним шаром, що проводить (графітом). Цей шар є основним анодом трубки 7 і має контакт, на який подається висока позитивна напруга. Анод 3 - електрод, що прискорює.
Яскравість крапки, що світиться, на екрані ЕПТ регулюється зміною негативної напруги на керуючому електроді 2 за допомогою потенціометра «Яскравість». У нормальному стані трубка замкнена негативною напругою на керуючому електроді 2.
Зображення навколишнього середовища на екрані індикатора кругового огляду виходить так.
Одночасно з початком випромінювання передавачем зондувального імпульсу запускається генератор розгортки, що складається з мультивібратора (MB) та генератора пилкоподібного струму (ГПТ), який генерує пилкоподібні імпульси. Ці імпульси подаються на систему, що відхиляє 5, має механізм обертання, який пов'язаний з приймаючим сельсином 6.
Одночасно прямокутний позитивний імпульс напруги подається на електрод керуючий 2 і відмикає її. З появою в системі, що відхиляє ЕПТ наростаючого (пилообразного) струму електронний промінь починає плавно відхилятися від центру до краю трубки і на екрані з'являється радіус розгортки, що світиться. Радіальний рух променя екраном видно дуже слабко. У момент приходу відбитого сигналу потенціал між сіткою і катодом, що управляє, зростає, трубка відмикається і на екрані починає світитися точка, відповідна положенню в даний момент променя, що здійснює радіальний рух. Відстань від центру екрана до точки, що світиться, буде пропорційно відстані до об'єкта. Система, що відхиляє, має обертальний рух.
Механізм обертання відхиляючої системи пов'язаний синхронною передачею з сельсином-датчиком антени 9, тому котушка, що відхиляє, обертається навколо горловини ЕПТ синхронно і синфазно з антеною 12. В результаті цього на екрані ЕПТ з'являється радіус розгортки, що обертається.
При повороті антени повертається лінія розгортки і на екрані індикатора починають світитися нові ділянки, що відповідають імпульсам, що відбиваються від різних об'єктів, що знаходяться на різних пеленгах. За повний оборот антени вся поверхня екрану ЕПТ покривається безліччю радіальних ліній розгорток, які засвічуються тільки за наявності на відповідних пеленгах об'єктів, що відображають. Таким чином, на екрані трубки відтворюється повна картина навколишнього судна обстановки.
Для орієнтовного виміру відстаней до різних об'єктів на екрані ЕПТ наносяться шляхом електронного підсвічування, що виробляється в блоці ПКД масштабні кільця (нерухомі круги дальності). Для більш точного виміру відстані в РЛС застосовується спеціальний далекомірний пристрій з так званим рухомим колом дальності (ПКД).
Для вимірювання відстані до будь-якої мети на екрані ЕПТ необхідно, обертаючи ручку далекоміра, поєднати ПКД з міткою мети і взяти відлік в милях і десятих частках по лічильнику, механічно пов'язаному з рукояткою далекоміра.
Крім ехо-сигналів та дистанційних кілець, на екрані ЕПТ засвічується позначка курсу 10 (див. рис. 1). Це досягається шляхом подачі на сітку керування ЕЛТ позитивного імпульсу в той момент, коли максимум випромінювання антени проходить напрям, що збігається з діаметральною площиною судна.
Зображення на екрані ЕПТ може бути орієнтоване щодо ДП судна (стабілізація за курсом) або щодо справжнього меридіана (стабілізація по півночі). В останньому випадку система трубки, що відхиляє, має також синхронний зв'язок з гірокомпасом.

6.1. ПРИНЦИП РОБОТИ ІМПУЛЬСНОГО ПЕРЕДАТЧИКА

Передавач, що входить до складу імпульсної навігаційної РЛС, призначений для генерування потужних короткочасних імпульсів електричних коливань надвисокої частоти (НВЧ) зі строго певною періодичністю, що задається схемою синхронізації.

Передавач РЛС містить генератор надвисокої частоти (ГСВЧ), підмодулятор, модулятор та джерело живлення. Структурну схему передавача РЛС представлено на рис. 6.1.

Підмодулятор– формує імпульси певної тривалості та амплітуди.

Імпульсний модуляторпризначений для керування коливаннями генератора НВЧ. У модульаторі виробляються відеоімпульси високої напруги, які подаються на вхід магнетрона, що виробляє радіоімпульси НВЧ заданої тривалості. Принцип дії імпульсних модульаторів заснований на повільному накопиченні запасу енергії в спеціальному накопичувачі енергії в проміжок часу між імпульсами і швидкої подальшої віддачі енергії навантаженні модулятора, тобто. магнетронного генератора, за час, що дорівнює тривалості імпульсу.

Як ГСВЧ використовуються магнетрони та напівпровідникові генератори НВЧ (діоди Ганна).

Структурну схему імпульсного модулятора показано на рис. 6.2.

При розмиканні приладу, що комутує, накопичувач заряджається від джерела постійної напруги через обмежувач (резистор), що захищає джерело живлення від перевантаження. При замиканні приладу накопичувач розряджається на навантаження (магнетрон) і його затискачах анод – катод створюється імпульс напруги заданої тривалості і амплітуди.

Як накопичувач може використовуватися ємність у вигляді конденсатора або розімкнутої на кінці довгої (штучної) лінії. Прилади, що комутирують, - електронна лампа (для раніше випущених РЛС), тиристор, нелінійна індуктивність.

Найбільш простою є схема модулятора з накопичувальним конденсатором. Схема такого модулятора містить як накопичувач енергії: накопичувальний конденсатор, як комутуючий прилад: комутуючу (модуляторну або розрядну) лампу, а також обмежувальний резистор і магнетронний генератор. У вихідному стані розрядна лампа замкнена негативною напругою на сітці, що управляє (ланцюг розірвана), накопичувальний конденсатор заряджений.

При подачі на сітку лампи від підмодулятора прямокутного імпульсу напруги позитивної полярності тривалістю t Ірозрядна лампа відмикається (ланцюг замикається) і накопичувальний конденсатор розряджається на магнетрон. На затискачах анод – катод магнетрону створюється модулюючий імпульс напруги, під впливом якого магнетрон генерує імпульси коливань НВЧ.

Напруга на магнетроні буде доти, поки на керуючій сітці розрядної лампи діє позитивна напруга. Отже, тривалість радіоімпульсів залежить від тривалості імпульсів, що управляють.

Імпульсний модулятор із накопичувальним конденсатором має один істотний недолік. У міру витрачання заряду конденсатора при генеруванні радіоімпульсу напруга на ньому швидко падає, а з ним - потужність високочастотних коливань. В результаті генерується гострий радіоімпульс з пологим спадом. Набагато вигідніше працювати з прямокутними імпульсами, потужність яких протягом їхньої тривалості залишається приблизно постійною. Прямокутні імпульси генеруватимуться описаним генератором, якщо накопичувальний конденсатор замінити штучною довгою лінією, розімкнутою на вільному кінці. Хвильовий опір лінії має дорівнювати опору генератора ВЧ коливань з боку затискачів живлення, тобто. відношенню його анодної напруги до анодного струму

6.2. ЛІНІЙНІ ТА МАГНІТНІ МОДУЛЯТОРИ

На практиці застосовуються модулятори з накопичувальною енергією, які називаються лінійних модуляторів.До складу принципової схеми такого модулятора (рис. 6.3) входять: зарядний діод V1, котушка зарядної індуктивності L1,накопичувальна лінія LC, імпульсний трансформатор T, тиристор V2, зарядний ланцюжок C1, R1.

При замкненому тиристорі лінія заряджається через V1, L1до напруги Е. Одночасно заряджається конденсатор З 1через резистор R1.

При подачі на тиристор імпульсу ( ЗІ) позитивної полярності тиристор відпирається, протікає через нього струм розряду зменшує опір тиристора, і відбуваються розряд накопичувальної лінії на первинну обмотку імпульсного трансформатора. Модулюючий імпульс напруги, що знімається з вторинної обмотки, подається на магнетрон. Тривалість імпульсу, що формується, залежить від параметрів LCлінії:

На практиці широке застосування знайшли прилади, що комутують, у вигляді котушок нелінійної індуктивності, які отримали назву магнітних імпульсних модульаторів.Котушка нелінійної індуктивності має сердечник із спеціального феромагнітного матеріалу, що має мінімальні втрати. Відомо, що якщо такий сердечник насичений, його магнітна проникність мала, і індуктивний опір такої котушки мінімально. Навпаки, при ненасиченому стані магнітна проникність осердя має велику величину, індуктивність котушки збільшується, індуктивний опір зростає.

Крім елементів, що застосовуються у схемі лінійного модулятора, схема магнітного модулятора (рис. 6.4) містить котушку нелінійної індуктивності (дросель) L1, накопичувальний конденсатор C1, нелінійний трансформатор T1, накопичувальний конденсатор С2та імпульсний трансформатор T2.

Коли тиристор замкнений, заряджається конденсатор З 1від джерела напруги Еі сердечник дроселя L1намагнічується до насичення. При відмиканні тиристора конденсатор З 1розряджається на первинну обмотку трансформатора Т1. Індуктована у вторинній обмотці напруга заряджає конденсатор С2. До кінця заряду сердечник Т1насичується, і конденсатор С2розряджається на первинну обмотку імпульсного трансформатора.

Тривалість модулюючого імпульсу визначається часом розряду конденсатора С2.У необхідних випадках при тривалості імпульсів, що перевищують 0,1 мкс, практично замість конденсатора С2включають формуючу лінію. Тоді тривалість модулюючих імпульсів визначатиметься параметрами лінії аналогічно схемою лінійного модулятора.

6.3. ПІДМОДУЛЯТОРНІ КАСКАДИ

Управління роботою розрядної (модуляторної) лампи у схемі з накопичувальним конденсатором здійснюється спеціальною схемою підмодулятора, до складу якої входять підсилювач імпульсів, що запускають; перший чекаючий блокінг-генератор, що працює в режимі розподілу частоти повторення імпульсів; другий блокінг-генератор, що формує імпульси керуючої напруги фіксованої тривалості та амплітуди, які керують роботою розрядної лампи. Така схема підмодулятора забезпечує роботу передавача різною частотою повторення та різною тривалістю зондувальних імпульсів.

Управління роботою лінійного і магнітного модульаторів, де в якості керуючого елемента використовуються тиристори, здійснюється генератором, що задає, до складу якого зазвичай входять підсилювач запускаючих імпульсів, чекаючий блокінг-генератор, емітерний повторювач, що узгоджує вхідний ланцюг тиристора з виходом блокінг-генератора.

Мал. 6.5. Схема підмодулятора РЛС "Океан"

На рис. 6.5 представлено принципову схему підмодулятора РЛС «Океан», яка, незважаючи на застарілу елементну базу, перебуває до теперішнього часу в експлуатації.

Дана схема має чотири каскади:

Підсилювач імпульсів, що запускають (ліва половина лампи Л1типу 6Н1П),

Чекаючий блокінг-генератор (права половина лампи Л1),

Л2типу ТГІ1-35/3,

Вихідний каскад на тиратроні Л3типу ТГІ1-35/3.

Залежно від тривалості модулюючих імпульсів (0,1 або 1 мкс) працює тиратрон Л2або тиратрон Л3. У першому випадку заряд накопичувальної лінії 1 відбувається через зарядний опір R1.У другому випадку накопичувальна лінія 2 заряджається через опір R2.

Навантаженням вихідних каскадів є резистори R3і R4, включені паралельно до катодного ланцюга тиратронів Л1і Л2.При розряді накопичувальних ліній цих резисторах створюється імпульс напруги заданої тривалості з амплітудою 1250 У.

Як підмодуляторний каскад модулятора застосовується блокінг-генератор. Для отримання малого вихідного опору блокінг-генератор на виході має катодний повторювач.

6.4. ОСОБЛИВОСТІ МАГНЕТРОННИХ ГЕНЕРАТОРІВ

Магнетрон є двоелектродним електровакуумним приладом з електромагнітним управлінням. У діапазоні сантиметрових хвиль використовуються багаторезонаторні магнетрони. Пристрій такого магнетрону показано на рис. 6.6.

11 10

Мал. 6.6. Пристрій магнетрону Мал. 6.7. Пакетований магнетрон

Основою конструкції магнетрону є анодний блок 1 у вигляді масивного мідного циліндра, в якому виточено по колу парне число пазів, що являють собою циліндричні резонатори 2.

У центрі блоку розташований циліндричний оксидний підігрівний катод 10 має значний діаметр для отримання достатнього емісійного струму. Резонатори повідомляються з внутрішньою порожниною магнетрону, яка називається простором взаємодії, за допомогою прямокутних пазів. 9. Катод укріплений усередині магнетрону за допомогою утримувачів 12 , які є одночасно висновками струму 11. Тримачі проходять через скляні спаї у циліндричних трубках, укріплених на фланці. Існуючі на фланці потовщення виконують роль високочастотного дроселя, що перешкоджає виходу високочастотної енергії через висновки розжарення. По обидва боки катода розташовані охоронні диски 4 , що перешкоджають витоку електронів із простору взаємодії в торцеві області магнетрону. З торцевого боку анодного блоку є зв'язки-провідники 3 , що з'єднують сегменти анодного блоку

Для охолодження магнетрона з його зовнішньої поверхні є ребра, обдуваемые вентилятором. Для зручності охолодження, безпеки обслуговування та полегшення відведення високочастотної енергії анодний блок заземлюється, а до катода прикладаються імпульси високої напруги негативної полярності.

Магнітне поле у магнетроні створюється постійними магнітами, виготовленими із спеціальних сплавів, що створюють сильне магнітне поле.

Із зовнішнім навантаженням магнетрон пов'язаний за допомогою дротяної мідної петлі 8 яка одним кінцем припаяна до стінки одного з резонаторів, а іншим приєднана до внутрішнього дроту 7 короткої коаксіальної лінії, що проходить через скляний спай 6 у хвилевід 5 . Коливання надвисокої частоти в магнетроні збуджуються електронним потоком, керованим постійним електричним і магнітним полями, спрямованими перпендикулярно взаємно один одному.

У генераторних магнетронних РЛС застосовуються постійні магніти, виготовлених зі сплавів з великою коерцитивною силою. Існують дві конструкції магнітних систем: зовнішні магнітні системи та «пакетні» магнітні системи. Зовнішня магнітна система є стаціонарною конструкцією, між полюсними наконечниками якої встановлюється магнетрон.

У суднових навігаційних РЛС набули поширення пакетовані магнетрони, у яких магнітна система є складовою конструкції самого магнетрону. У пакетованих магнетронів полюсні наконечники входять із торців усередину магнетрону (рис. 6.7). Цим зменшується повітряний зазор між полюсами, а, отже, і опір магнітопроводу, що дозволяє скоротити розміри та вагу магнітної схеми. Схеми магнетронних генераторів представлені на рис. 6.8 а; 6.8, б.

До складу схеми магнетронного генератора входять: магнетрон, трансформатор розжарення та система охолодження анодного блоку магнетрону. Схема магнетронного генератора містить три ланцюги: надвисокочастотний, анодний і напружений. Струми НВЧ циркулюють у резонансній системі магнетрону та у зв'язаному з нею зовнішньому навантаженні. Імпульсний анодний струм протікає від позитивного затискання модулятора через анод – катод магнетрону на негативний затискач. Він визначається виразом

а)

Мал. 6.8. Схеми магнетронних генераторів

де I A –середнє значення анодного струму, А;

F І –частота прямування імпульсів, імп/с;

τ І –тривалість імпульсу, с;

α – коефіцієнт форми імпульсів (для прямокутних імпульсів дорівнює одиниці).

Ланцюг розжарення складається з вторинної обмотки трансформатора розжарення. Трта нитки підігріву катода. Зазвичай напруга розжарювання магнетрону дорівнює 6,3 В, але зважаючи на те, що катод працює в режимі посиленого електронного бомбардування, повна напруга живлення нитки обігріву потрібна тільки для розігріву катода перед подачею високої напруги на анод магнетрона. При включенні високої анодної напруги напруга напруження зазвичай зменшують автоматично до 4 за допомогою резистора R,включеного в первинну обмотку трансформатора розжарення. У схемі (рис. 6.8 а) модулюючий імпульс напруги негативної полярності з виходу модулятора подається на катод магнетрону.

Вторинна обмотка трансформатора розжарювання по відношенню до корпусу генератора знаходиться під високою напругою. Аналогічно у схемі (рис. 6.8 б) один кінець вторинної обмотки імпульсного трансформатора ІТрпідключений до корпусу, а другий кінець – до затискача вторинної обмотки накального трансформатора. Тому ізоляція між вторинною обмоткою трансформатора розжарення і корпусом, а також між обмотками повинна бути розрахована на повну анодну напругу магнетрона. Щоб не викликати помітного спотворення форми модулюючих імпульсів, ємність вторинної обмотки трансформатора розжарення повинна бути можливо меншою (не більше кількох десятків пикофарад).

6.5. ПЕРЕДАЮЧИЙ ПРИСТРІЙ РЛС «НАЯДА-5»

Передавальний пристрій РЛС «Наяда-5» входить до складу приладу П-3 (приймач) і призначений для:

формування та генерування зондувальних імпульсів НВЧ;

забезпечення синхронної та синфазної роботи за часом усіх блоків та вузлів індикатора, приймача, антенного пристрою.

На рис. 6.9 показана структурна схема передавального пристрою приймача РЛС «Наяда-5».

До складу передавального пристрою входять: блок надвисокої частоти; модулятор передавача; фільтр модулятора; формувач синхроімпульсів; випрямні пристрої, що забезпечують живленням блоки та ланцюги приладу П – 3.

У структурну схему приймача РЛС «Наяда-5» входить:

Тракт формування сигналів стабілізаціїпризначений для формування імпульсів вторинної синхронізації та вступників в індикатор, а також для запуску через блок автоматичної стабілізації управління модулятора передавача. За допомогою цих синхроімпульсів забезпечується синхронізація зондувальних імпульсів з початком розгортки на ЕПТ індикатора.

Тракт формування зондувальних імпульсівпризначений для вироблення імпульсів НВЧ і передачі їх по хвилеводу в антенний пристрій. Це відбувається після формування модулятором напруги імпульсної модуляції генератора НВЧ а також імпульсів контролю та синхронізації блоків, що сполучаються, і вузлів.

Тракт формування відеосигналу, призначений для перетворення за допомогою гетеродину та змішувачів відбитих імпульсів НВЧ в імпульси проміжної частоти, формування та посилення відеосигналу, який потім надходить в індикатор. Для передачі зондувальних імпульсів в антенний пристрій і відбитих імпульсів тракт формування відеосигналу використовується загальний хвилевід.

Тракт налаштування контролю та живлення,призначений для вироблення напруги живлення всіх блоків і ланцюгів приладу, а також для контролю працездатності джерел живлення, функціональних блоків і вузлів станції, магнетрону, гетеродина, розрядника та ін.

6.6. КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕДАЧНИКІВ

Конструктивно передавачі РЛС спільно з приймальним пристроєм можуть розташовуватися як в окремому ізольованому приладі, який називається приймачем, Так в антеному блоці.

На рис. 6.10 зображено зовнішній вигляд приймачів сучасної одно та двох канальної автоматизованої радіолокаційної станції «Ряд» (3,2 та 10 см діапазону хвиль), який розташований в окремому приладі. Основні технічні характеристики показані у таблиці 6.1.

Приймачі 3-х см діапазону (П3220 Р) з імпульсною потужністю 20 кВт і більше побудовані на базі магнетронів з безнакальним автокатодом. Дані магнетрони мають час безвідмовного напрацювання в умовах експлуатації більше 10000 годин, забезпечують миттєву готовність до роботи та спрощують передавач.

Мал. 6.10. Приймачі автоматизованої РЛС «Ряд»

Широке впровадження в сучасних суднових навігаційних РЛС мікроелектроніки, насамперед - твердотільних НВЧ-приладів, мікропроцесорів, дозволило, у поєднанні з сучасними методами обробки сигналів, отримати компактні, надійні, економічні та зручні в експлуатації приймально-передавальні пристрої. Для виключення застосування громіздких хвилеводних пристроїв і виключення втрат потужності при передачі та прийомі відбитих сигналів у хвилеводах передавач і приймач конструктивно розташовують в антенном блоці у вигляді окремого модуля, який іноді називається сканером(Див. рис.7.23). Цим забезпечується швидкознімність модуля приймача, а також проведення ремонту методом агрегатної заміни. Включення та вимикання живлення таких типів приймачів забезпечується дистанційним способом.

На рис. 6.11 показано антенно-передавально-приймальний пристрій берегової РЛС (БРЛС) «Балтика-Б», виконаного у вигляді моноблока. БРЛС «Балтика-Б» використовується як берегова РЛС у системах управління руху суден (СУДС), а також на акваторіях портів, підхідних каналах та фарватерах.