Bloková schéma radarového vysielacieho zariadenia. Radarové stanice: história a základné princípy fungovania. Prevádzkové režimy radaru

Článok pojednáva o princípe činnosti a všeobecnom konštrukčnom diagrame lodného radaru. Prevádzka radarových staníc (radar) je založená na využití javu odrazu rádiových vĺn od rôznych prekážok nachádzajúcich sa v dráhe ich šírenia, to znamená, že v radare sa jav ozveny využíva na určenie polohy objektov. . 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 takto: radarový vysielač generuje vysokofrekvenčné kmity určitého tvaru, ktoré sú vysielané do priestoru úzkym lúčom, ktorý sa nepretržite otáča pozdĺž horizontu. Odrazené vibrácie od akéhokoľvek objektu vo forme ozveny sú prijímané prijímačom a zobrazované na obrazovke indikátora, pričom na obrazovke je možné okamžite určiť smer (azimut) k objektu a jeho vzdialenosť od nádoby.
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 malých časových intervalov medzi vyslaním impulzu sondy a okamihom prijatia odrazeného impulzu za predpokladu, že sa rádiové impulzy šíria rýchlosťou c = 3 X 108 m/s. Lodné radary majú indikátory všestrannej viditeľnosti (IKO), na obrazovke ktorých sa vytvára obraz o navigačnej situácii v okolí lode.
Rozšírené sú pobrežné radary inštalované v prístavoch, na prístupoch k nim a na kanáloch alebo na zložitých plavebných dráhach. S ich pomocou bolo možné vykonávať vstup lodí do prístavu, kontrolovať pohyb lodí pozdĺž plavebnej dráhy, kanála v podmienkach zlej viditeľnosti, v dôsledku čoho sa výrazne skrátila doba nečinnosti 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 úlohu pri vstupe do lode do prístavu pri zlej viditeľnosti.
Pobrežné (prístavné) radary môže využiť aj dispečer prístavu na sledovanie pohybu lodí nachádzajúcich sa v prístavnej vodnej ploche alebo na prístupoch k nej.
Uvažujme o princípe fungovania lodného radaru s kruhovým ukazovateľom pohľadu. Na vysvetlenie jeho činnosti použijeme zjednodušenú blokovú schému radaru (obr. 1).
Spúšťací impulz generovaný generátorom ZI iniciuje (synchronizuje) všetky radarové jednotky.
Keď spúšťacie impulzy dorazia do vysielača, modulátor (Mod) vygeneruje obdĺžnikový impulz s trvaním niekoľkých desatín mikrosekundy, 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. Impulz magnetrónu cez anténny spínač (AP) cez špeciálny vlnovod je privádzaný do antény a je vysielaný do priestoru úzkym smerovým lúčom. Šírka lúča je 1-2 ° v horizontálnej rovine a asi 20 ° vo vertikálnej rovine. Anténa, otáčajúca sa okolo zvislej osi rýchlosťou 12-30 ot./min., ožaruje celý priestor obklopujúci nádobu.
Odrazené signály sú prijímané tou istou anténou, preto AP striedavo pripája anténu k vysielaču a potom k prijímaču. Odrazený impulz je privádzaný cez anténny spínač do mixéra, ku ktorému je pripojený generátor klystronu (KG). Ten generuje oscilácie s nízkym výkonom s frekvenciou f Г = 946 0 MHz.
V mixéri je v dôsledku pridania kmitov pridelená medzifrekvencia fPR = fG-fC = 60 MHz, ktorá sa potom privádza do medzifrekvenčného zosilňovača (IFA), zosilňuje odrazené impulzy. Pomocou detektora na výstupe medzifrekvenčného zosilňovača sa zosilnené impulzy konvertujú na obrazové impulzy, ktoré sú privádzané do video zosilňovača cez video zmiešavač (VS). Tu sú zosilnené a privádzané na katódu katódovej trubice (ICO).
Katódová trubica je špeciálne navrhnutá vákuová elektrónová trubica (pozri obr. 1).
Skladá sa z troch hlavných častí: elektrónové delo so zaostrovacím zariadením, vychyľovací magnetický systém a sklenená banka s dosvitom.
Elektrónové delo 1-2 a zaostrovacie zariadenie 4 tvoria hustý, dobre zaostrený elektrónový lúč a vychyľovací systém 5 slúži na riadenie tohto elektrónového lúča.
Po prechode vychyľovacím systémom dopadá elektrónový lúč na tienidlo 8, ktoré je pokryté špeciálnou látkou, ktorá má schopnosť žiariť pri bombardovaní elektrónmi. Vnútorná strana širokej časti trubice je pokrytá 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 hradle 2.
Obraz okolia na obrazovke kruhového indikátora sa získa nasledovne.
Súčasne so začiatkom emisie vysielač impulzu sondy spustí generátor rozmietania, ktorý pozostáva z multivibrátora (MB) a generátora pílového prúdu (SSG), ktorý generuje pílovité impulzy. Tieto impulzy sú privádzané do vychyľovacieho systému 5, ktorý má rotačný mechanizmus, ktorý je spojený s prijímacím selsynom 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. Radiálny pohyb lúča cez obrazovku je veľmi slabý. V okamihu príchodu odrazeného signálu sa zvýši potenciál medzi mriežkou a riadiacou katódou, trubica sa odblokuje a na obrazovke začne svietiť bod zodpovedajúci aktuálnej polohe lúča, ktorý vykonáva radiálny pohyb. Vzdialenosť od stredu obrazovky k svetelnému bodu bude úmerná vzdialenosti od objektu. Vychyľovací systém má rotačný pohyb.
Mechanizmus otáčania vychyľovacieho systému je spojený synchrónnym prenosom so selsyn-senzorom antény 9, preto sa vychyľovacia cievka otáča okolo krku CRT synchrónne a vo fáze s anténou 12. V dôsledku toho sa objaví polomer otáčania. na CRT obrazovke.
Keď sa anténa otočí, čiara sa otočí a na obrazovke indikátora začnú žiariť nové oblasti, ktoré zodpovedajú impulzom odrazeným od rôznych predmetov umiestnených v rôznych ložiskách. Pre úplné otočenie antény je celý povrch CRT obrazovky pokrytý množstvom radiálnych skenovacích čiar, ktoré sú osvetlené iba vtedy, ak sú na príslušných ložiskách reflexné predmety. Na obrazovke trubice sa tak reprodukuje úplný obraz prostredia obklopujúceho loď.
Na približné meranie vzdialeností k rôznym objektom na obrazovke CRT sa pomocou elektronického osvetlenia generovaného v jednotke PKD aplikujú krúžky stupnice (kruhy stacionárneho dosahu). Na presnejšie meranie vzdialenosti v radare sa používa špeciálne zariadenie na meranie vzdialenosti, s takzvaným pohyblivým rozsahom kruhu (PKD).
Na meranie vzdialenosti k akémukoľvek cieľu na obrazovke CRT je potrebné otáčaním gombíka diaľkomeru zarovnať PCD so značkou cieľa a odčítať údaje v míľach a desatinách z počítadla mechanicky pripojeného k rukoväti diaľkomeru.
Okrem ozveny a dištančných krúžkov je na obrazovke CRT osvetlená smerová značka 10 (pozri obr. 1). To sa dosiahne aplikáciou kladného impulzu na riadiacu mriežku CRT v okamihu, keď maximum žiarenia antény prejde smerom zhodujúcim sa so stredovou rovinou plavidla.
Obraz na obrazovke CRT môže byť orientovaný relatívne k DP lode (stabilizácia pozdĺž kurzu) alebo relatívne k skutočnému poludníku (stabilizácia pozdĺž severu). V druhom prípade má vychyľovací systém trubice tiež synchrónne spojenie s gyrokompasom.

3. ŠTRUKTURÁLNA SCHÉMA RADARU

Pulzné radary, ktoré vykonávajú koherentný príjem a obsahujú zariadenie NPC, sa nazývajú radary s výberom pohyblivých cieľov (radar s SDC).

Hlavným účelom použitia radaru s SDC je odmietnuť pasívne rušivé signály od stacionárnych cieľov (budovy, kopce, stromy) a izolovať signály odrazené od pohybujúcich sa cieľov pre ich ďalšie využitie v detektoroch a zobrazenie radarovej situácie na indikátore.

Radary s SDC sa delia na pravdivo-koherentné a pseudo-koherentné.

V skutočne koherentných radaroch je sondovací signál koherentná sekvencia rádiových impulzov s rovnakou počiatočnou fázou všetkých rádiových impulzov alebo so známym rozdielom v počiatočných fázach rádiových impulzov, ktoré sú medzi nimi vzdialené.

V pseudokoherentných radaroch je zvukový signál nekoherentným sledom rádiových impulzov, ale pri spracovaní prijatých signálov sa náhodnosť počiatočných fáz využíva tak, aby sa príjem stal koherentným.

Inými slovami, v skutočne koherentných radaroch aj v pseudokoherentných radaroch je signál na výstupe z lineárneho kanála prijímača, získaný odrazom sondovacieho signálu od stacionárneho bodového cieľa, pulzný koherentný impulz s rovnakými počiatočnými fázami. rádiových impulzov a pri odraze od pohybujúceho sa bodového cieľa pohybujúceho sa radiálnou rýchlosťou počiatočné fázy rádiových impulzov v susedných periódach opakovania sa líšia o.

Pri analýze činnosti radarov s koherentným impulzom sa zvyčajne predpokladá, že model žiarenia je konštantný v rámci hlavného "lúča" a vyžarovanie a príjem sa neuskutočňujú mimo hlavného "lúča". Tento predpoklad nám umožňuje predpokladať, že aj keď vezmeme do úvahy skenovanie antény, amplitúdy všetkých impulzov koherentného zhluku, získaných pri odraze zvukového signálu od bodu pohybujúceho sa alebo stacionárneho cieľa, sú rovnaké.

Skutočne koherentné radary sú postavené na báze viacstupňového vysielača s výkonovými zosilňovačmi na výstupe a pseudokoherentné radary sú založené na vysokofrekvenčnom generátore.

Pre navrhnutý radar je potrebné použiť komplexné signály, na to sa spravidla používajú skutočne koherentné radary.

Obrázok 3.1 zobrazuje zjednodušenú blokovú schému jednej z možností pre skutočne koherentný radar.

Ryža. 3.1 Zovšeobecnená bloková schéma radaru

Podrobný blokový diagram skutočne koherentného radaru je uvedený v prílohe 3.

V tomto radare s SDC je ako vysielač použitý výkonový zosilňovač (PA) s pulznou moduláciou a referenčný signál je tvorený pomocou stabilného generátora (SG) harmonických kmitov s frekvenciou f pr Výhodou tejto schémy je, že umožňuje aplikovať aktívny spôsob generovania FMS nielen na nosnej frekvencii, ale aj na nižších rádiových frekvenciách.

Signál zo stabilného generátora (SG) sa privádza ako referencia do koherentného detektora (CD). Ďalej ide do tvarovača signálu FM (FFMS) a následne do zmiešavača (CM1), kde je signál z lokálneho oscilátora (MG), ktorý generuje harmonické kmitanie s frekvenciou f mg = f 0 -f ave. výstup CM1 s frekvenciou f 0 ide do výkonového zosilňovača (PA), v ktorom dochádza k zosilňovaniu a pulznej modulácii harmonických kmitov FM s frekvenciou f 0. Na výstupe výkonového zosilňovača sú získavané FM impulzy požadovaného výkonu a trvania, nasledované frekvenciou f p. Tieto impulzy sú privádzané do antény cez anténny prepínač (AP).

V režime príjmu sú signály z výstupu AP privádzané do zmiešavača (CM2), kde je súčasne privádzaná oscilácia z MG. Medzifrekvenčné signály z výstupu CM2 sú privádzané do rádiofrekvenčného zosilňovača (U) naladeného na medzifrekvenciu a potom do prispôsobeného filtra, potom do CD, kde je privádzaný referenčný signál z výstupu SG. Signály z výstupu CD sa privádzajú do zariadenia prostredníctvom kompenzácie periódy (PPC) danej násobnosti. Po konverzii na unipolárne signály sú z výstupu PPC privádzané do sledu impulzov (BN) a následne do video zosilňovača (VU) a odtiaľ do zariadenia na detekciu a meranie súradníc cieľa.

Na kompenzáciu nestability oneskorovacej linky použitej v NPC je potrebné opraviť periódu opakovania emitovaných impulzov. Na tieto účely sa používa synchronizačná jednotka (BS), ktorá, berúc do úvahy túto nestabilitu, riadi vytváranie zhluku snímacích impulzov a jednotku počiatočného nastavenia (BNU) cez logický obvod (LS).

Vykonajte výber základne prvkov pre tento konštrukčný diagram:

Pri radarovej detekcii s všestranným výhľadom sú najrozšírenejšie reflektorové antény, pozostávajúce zo slabo smerového žiariča a zrkadlového reflektora. Reflektor je vyrobený vo forme skráteného parabaloidu, ktorý umožňuje získať kosekant-štvorcový vyžarovací diagram.

Ako výkonový zosilňovač sa používa elektrónka s postupnou vlnou (TWT).

Prijímač v radare je zostavený podľa superheterodynnej schémy, ktorá umožňuje získať vyššiu citlivosť prijímacej dráhy. Vstupným zariadením prijímača je polovodičový mixér.

Lokálny oscilátor je z dôvodu vysokých požiadaviek na frekvenčnú stabilitu založený na stabilnom hlavnom oscilátore.

Prispôsobený filter pre signál PM môže byť implementovaný na základe ultrazvukových oneskorovacích liniek (ULL).

Tvarovač FMS je popísaný pri výpočte parametrov signálu PM.

BIBLIOGRAFIA

1. Metodické pokyny k štúdiu témy "Princípy a fyzikálne základy konštrukcie radarových a rádionavigačných systémov" v odbore "Základy teórie rádiotechnických systémov" pre študentov odboru 23.01 / Komp. M. B. Sverdlik. - Odessa: OPI, 1991 .-- 112 s.

2. Texty prednášok z disciplíny "Základy teórie rádiotechnických systémov." Sekcia "Detekcia signálov" pre študentov špecializácie 23.01 / Porov. M. B. Sverdlik. - Odessa: OPI. 1992 .-- 87 s.

3. Metodické pokyny k preštudovaniu témy "Štatistické vyhodnotenie parametrov a syntéza meraní cieľových súradníc" pre študentov odboru 23.01 / Porov. M. B. Sverdlik. - Odessa: OPI, 1990 .-- 53 s.

4. Texty prednášok z disciplíny "Základy teórie rádiotechnických systémov." Sekcia "Komplexné signály" pre študentov špecializácie 23.01 / Porov. M. B. Sverdlik. - Odessa: OPU. 1996 .-- 51 s.

5. Metodické pokyny pre tvorbu predmetu v disciplíne "Základy teórie rádiotechnických systémov" pre študentov špecializácie 23.01 / Porov. M.B.Sverdlik, A.A. Kononov, V.G. Makarenko. - Odessa: OPI, 1991 .-- 52 s.

6. Lezin Yu. S. "Úvod do teórie a technológie rádiotechnických systémov": Učebnica. manuál pre univerzity. –M .: Rádio a komunikácia, 1986. - 280 s., Ill.

7. "Rádiové inžinierske systémy" / Pod. vyd. Yu.M. Kazarinova. - M .: Vyššie. shk., 1990.

Dodatok 2

Bloková schéma prispôsobeného filtra pre koherentný 12-pulzný zhluk 15-polohových PM signálov.

A - prispôsobený filter pre jeden impulz

B - akumulátor výbuchu impulzov

Dodatok 3

Podrobná bloková schéma radaru

Podrobný diagram prispôsobeného filtra (SF) a akumulačnej jednotky (BN) je uvedený v prílohe 2. Podrobný diagram PPC, vďaka láskavosti učiteľa, môže byť pre vysokoškolákov vynechaný.

Znížte pravdepodobnosť požiarov v tomto zariadení. ZÁVER Aby bola zaistená bezpečnosť riečnej dopravy v plavebnej komore vodnej elektrárne Ust-Kamenogorsk, bola v rámci tohto diplomového projektu vyvinutá radarová stanica na detekciu povrchových cieľov, ktorá je oveľa efektívnejšia ako napr. systém. Hlavná taktika bola vypočítaná ...

Technická dokonalosť, bojové a operačné kvality neboli o nič horšie ako najlepšie zahraničné modely a často ich dokonca prevyšovali. Väčšina vzoriek vytvorených počas týchto rokov vo väčšej či menšej miere boli presné zbrane. Používali vysoko presné inerciálne systémy, systémy korekcie a diaľkového ovládania pohybu po trajektórii a systémy navádzania na konečných ...

SOI fenoménu slepej rýchlosti a nejednoznačnosti v dosahu, na odstránenie ktorých bolo potrebné zmeniť všeobecne akceptovanú schému konštrukcie sledovacieho prijímača v dosahu, ako aj použiť DCS na vyriešenie množstva problémov. Pri návrhu prijímacieho systému sa našlo dôležité technické riešenie, využívajúce rovnaké uzly a prvky synchronizačného systému pre prevádzku radaru v režime cvrlikání ...

Možnosti objavovania. Pretože prijatý zhluk N impulzov je koherentný. 2. Výpočet parametrov rušičky 2.1 Výpočet výkonu vysielača prehradenia a zameriavania rušiaceho rušiaceho radarovú stanicu Existuje niekoľko hlavných typov rušiacich vysielačov: vysielače dopredného šumu; rušiace vysielače pomocou výkonných...

Radarová stanica pozostáva z týchto hlavných prvkov:

Vysielacie zariadenie;

Prijímacie zariadenie;

Anténny spínač a anténne zariadenie;

Koncové zariadenie;

Synchronizátor.

Bloková schéma radaru je znázornená na obrázku 5.2.

Obr.5.2 Bloková schéma radarovej stanice.

Vysielacie zariadenie Radar je navrhnutý tak, aby generoval zvukový signál a prenášal ho do antény.

Prijímacie zariadenie Radar je určený na predspracovanie odrazeného signálu prijímaného anténou. Oddeľuje užitočný signál od zmesi signálu a rušenia, prevádza rádiový signál na video signál a prenáša ho do koncového zariadenia.

Anténny spínač je určený na pripojenie vysielača k anténe pri vysielaní znejúceho signálu a na pripojenie prijímača k anténe pri príjme odrazeného signálu.

Koncové zariadenie na analýzu užitočného signálu. Typ koncového zariadenia závisí od typu signálu (analógový alebo digitálny), príjemcu radarovej informácie (obsluha, zariadenie na automatické určovanie polohy, počítač atď.) a typu radarovej informácie.

Synchronizátor poskytuje vopred určenú postupnosť činnosti radarových prvkov. Napríklad v najbežnejších radaroch s pulzným režimom prevádzky synchronizátor vykonáva nasledujúce funkcie:

Koordinácia okamihu vytvorenia snímacieho impulzu s okamihom spustenia časovej základne indikátora alebo nulového počtu výpočtového zariadenia;

Koordinácia polohy smerového vzoru antény v priestore s pohybom indikátora alebo nulovým počtom výpočtového zariadenia;

Určenie okamihu otvorenia prijímača a intervalu jeho prevádzky.

V tomto prípade sú v zásade možné nasledujúce spôsoby synchronizácie:

1. Synchronizácia medzi vysielačom a terminálom.

V takýchto radaroch moment vytvorenia sondovacieho impulzu určuje moment spustenia časovej základne indikátora alebo moment vynulovania výpočtového zariadenia. Výhodou tohto spôsobu synchronizácie je, že nestabilita opakovacej frekvencie snímacích impulzov vysielača neovplyvňuje presnosť radarových meraní. Takéto radary sú však vo svojej podstate nestabilné pri štarte koncového zariadenia, čo je ťažké úplne eliminovať.

2. Synchronizácia z terminálu do vysielača.

V tomto prípade je činnosť koncového a vysielacieho zariadenia riadená vysoko stabilným generátorom, ktorý je súčasťou koncového zariadenia. Tým sa dosahuje vysoká presnosť radarových meraní. Problémy však vznikajú pri zmene frekvencie opakovania impulzov sondy.

3. Synchronizácia pomocou samostatného vysoko stabilného kryštálového oscilátora, ktorý nie je súčasťou vysielača ani koncového zariadenia.

Tento spôsob synchronizácie sa používa vo väčšine moderných radarov, ktoré zvyčajne poskytujú možnosť meniť frekvenciu opakovania znejúcich impulzov počas prevádzky stanice. Je to potrebné na zabezpečenie odolnosti radaru pri prevádzke v podmienkach pasívneho alebo aktívneho radarového rušenia.

Štrukturálna schéma radaru závisí predovšetkým od jeho účelu, typu zvukového signálu (impulzný alebo spojitý) a modulovaného parametra rádiového signálu.

Vo všeobecnom prípade však musí byť postup spracovania rádiového signálu v radare koordinovaný nielen s typom zvukového signálu, ale aj s druhom rušenia. Štrukturálna schéma radaru by preto mala zohľadňovať zdroje aktívneho a pasívneho rádioelektronického rušenia.

Táto úloha komplikuje prácu akéhokoľvek radaru, pretože rušenie spôsobuje skreslenie signálu odrazeného od cieľa a vedie k strate užitočných radarových informácií. Preto sa v procese spracovania odrazeného signálu uskutočňujú pokusy o potlačenie rušenia, čo sa dosahuje zavedením elektronických zariadení na ochranu proti rušeniu do štruktúry radaru.

Moderná vojna je rýchla a prchavá. V bojovom strete často vyhráva ten, kto ako prvý dokáže odhaliť potenciálnu hrozbu a adekvátne na ňu reagovať. Už viac ako sedemdesiat rokov sa metóda radaru založená na vysielaní rádiových vĺn a registrácii ich odrazov od rôznych objektov používa na hľadanie nepriateľa na súši, mori aj vo vzduchu. Zariadenia, ktoré vysielajú a prijímajú takéto signály, sa nazývajú radary alebo radary.

Pojem "radar" je anglická skratka (rádiová detekcia a dosah), ktorá bola uvedená na trh v roku 1941, no už dávno sa stala samostatným slovom a dostala sa do väčšiny svetových jazykov.

Vynález radaru je určite medzníkom. Je ťažké si predstaviť moderný svet bez radarových staníc. Používajú sa v letectve, v námornej doprave, pomocou radaru sa predpovedá počasie, identifikujú sa porušovatelia pravidiel cestnej premávky, skenuje sa zemský povrch. Radarové komplexy (RLC) našli svoje uplatnenie v kozmickom priemysle a v navigačných systémoch.

Najrozšírenejšie využitie radarov však nájdeme vo vojenských záležitostiach. Treba povedať, že táto technológia bola pôvodne vytvorená pre vojenské potreby a do štádia praktickej realizácie sa dostala tesne pred vypuknutím 2. svetovej vojny. Všetky hlavné krajiny zúčastnené na tomto konflikte aktívne (a nie bezvýsledne) využívali radarové stanice na prieskum a detekciu nepriateľských lodí a lietadiel. Dá sa s istotou tvrdiť, že použitie radarov rozhodlo o výsledku niekoľkých prelomových bitiek tak v Európe, ako aj na operačnom poli v Tichomorí.

Dnes sa radary používajú na mimoriadne široké spektrum vojenských úloh, od sledovania štartov ICBM až po delostrelecký prieskum. Každé lietadlo, helikoptéra a vojnová loď má svoj vlastný radarový systém. Radary sú chrbtovou kosťou systému protivzdušnej obrany. Najnovší radarový komplex s fázovanou anténnou sústavou bude inštalovaný na sľubnom ruskom tanku Armata. Vo všeobecnosti je rozmanitosť moderných radarov úžasná. Ide o úplne odlišné zariadenia, ktoré sa líšia veľkosťou, vlastnosťami a účelom.

Môžeme s istotou povedať, že Rusko je dnes jedným z uznávaných svetových lídrov vo vývoji a výrobe radarov. Predtým, ako sa však budeme rozprávať o trendoch vo vývoji radarových systémov, treba povedať pár slov o princípoch fungovania radarov, ako aj o histórii radarových systémov.

Ako funguje radar

Miesto je metóda (alebo proces) určenia polohy niečoho. Radar je teda metóda detekcie objektu alebo objektu vo vesmíre pomocou rádiových vĺn, ktoré sú vysielané a prijímané zariadením nazývaným radar alebo radar.

Fyzikálny princíp fungovania primárneho alebo pasívneho radaru je celkom jednoduchý: vysiela rádiové vlny do priestoru, ktoré sa odrážajú od okolitých objektov a vracajú sa doň vo forme odrazených signálov. Ich analýzou je radar schopný detekovať objekt v určitom bode priestoru a tiež ukázať jeho hlavné charakteristiky: rýchlosť, výšku, veľkosť. Akýkoľvek radar je komplexné rádiotechnické zariadenie pozostávajúce z mnohých komponentov.

Každý radar pozostáva z troch hlavných prvkov: vysielača signálu, antény a prijímača. Všetky radarové stanice možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín:

• impulz;
• nepretržité pôsobenie.

Pulzný radarový vysielač vyžaruje elektromagnetické vlny na krátku dobu (zlomky sekundy), ďalší signál sa vyšle až potom, čo sa prvý impulz vráti a zasiahne prijímač. Opakovacia frekvencia pulzu je jednou z najdôležitejších charakteristík radaru. Nízkofrekvenčné radary vysielajú niekoľko stoviek impulzov za minútu.

Pulzná radarová anténa funguje pre príjem aj vysielanie. Po vyslaní signálu sa vysielač na chvíľu vypne a prijímač sa zapne. Po jej prijatí nastáva opačný proces.

Pulzné radary majú nevýhody aj výhody. Dokážu určiť dosah niekoľkých cieľov naraz, takýto radar si dobre vystačí s jednou anténou, indikátory takýchto zariadení sú jednoduché. V tomto prípade však signál vysielaný takýmto radarom musí mať dosť vysoký výkon. Môžete tiež dodať, že všetky moderné sledovacie radary sú vyrobené podľa pulznej schémy.

Pulzné radarové stanice zvyčajne používajú ako zdroj signálu magnetróny alebo trubice s postupnou vlnou.

Anténa radaru zaostruje a usmerňuje elektromagnetický signál, zachytáva odrazený impulz a prenáša ho do prijímača. Existujú radary, v ktorých je signál prijímaný a vysielaný rôznymi anténami a môžu byť umiestnené v značnej vzdialenosti od seba. Radarová anténa je schopná vyžarovať elektromagnetické vlny v kruhu alebo pracovať v špecifickom sektore. Radarový lúč môže byť smerovaný v špirále alebo vo forme kužeľa. V prípade potreby môže radar sledovať pohybujúci sa cieľ a neustále naň nasmerovať anténu pomocou špeciálnych systémov.

Funkcie prijímača zahŕňajú spracovanie prijatých informácií a ich prenos na obrazovku, z ktorej ich číta operátor.

Okrem pulzných radarov existujú kontinuálne radary, ktoré neustále vysielajú elektromagnetické vlny. Takéto radarové stanice využívajú pri svojej práci Dopplerov jav. Spočíva v tom, že frekvencia elektromagnetickej vlny odrazenej od objektu, ktorý sa blíži k zdroju signálu, bude vyššia ako od vzďaľujúceho sa objektu. V tomto prípade zostáva frekvencia emitovaného impulzu nezmenená. Radary tohto typu nedetekujú stacionárne objekty, ich prijímač zachytí len vlny s frekvenciou vyššou alebo nižšou ako je vysielaná.

Typický Dopplerov radar je radar používaný dopravnými policajtmi na určenie rýchlosti vozidiel.

Hlavným problémom kontinuálnych radarov je nemožnosť s ich pomocou určiť vzdialenosť objektu, no pri ich činnosti nedochádza k rušeniu stacionárnych objektov medzi radarom a cieľom alebo za ním. Dopplerovské radary sú navyše pomerne jednoduché zariadenia, ktoré na svoju činnosť vyžadujú signály s nízkou spotrebou energie. Treba tiež poznamenať, že moderné radarové stanice s nepretržitou vlnou majú schopnosť určiť vzdialenosť k objektu. To sa vykonáva zmenou frekvencie radaru počas prevádzky.

Jedným z hlavných problémov pri prevádzke pulzných radarov je rušenie od stacionárnych objektov - spravidla je to zemský povrch, hory, kopce. Keď sú v prevádzke vzdušné impulzné radary lietadiel, všetky objekty nachádzajúce sa pod nimi sú „zatienené“ signálom odrazeným od zemského povrchu. Ak hovoríme o pozemných alebo lodných radarových systémoch, potom sa u nich tento problém prejavuje pri detekcii cieľov letiacich v malých výškach. Na odstránenie takéhoto rušenia sa používa rovnaký Dopplerov efekt.

Okrem primárnych radarov existujú aj takzvané sekundárne radary, ktoré sa v letectve používajú na identifikáciu lietadiel. Zloženie takýchto radarových systémov okrem vysielača, antény a prijímača zahŕňa aj letecký transpondér. Keď je ožiarený elektromagnetickým signálom, transpondér poskytuje ďalšie informácie o výške, trase, čísle dosky a jej národnosti.

Tiež radarové stanice možno rozdeliť podľa dĺžky a frekvencie vlny, na ktorej pracujú. Napríklad na štúdium zemského povrchu, ako aj na prácu vo veľkých vzdialenostiach sa používajú vlny 0,9-6 m (frekvencia 50-330 MHz) a 0,3-1 m (frekvencia 300-1000 MHz). Na riadenie letovej prevádzky sa používa radar s vlnovou dĺžkou 7,5 – 15 cm a na vlnách s dĺžkou 10 až 100 metrov pôsobia nadhorizontové radary staníc na detekciu odpaľovania rakiet.

História radarov

Myšlienka radaru vznikla takmer okamžite po objavení rádiových vĺn. V roku 1905 Christian Hülsmeier, zamestnanec nemeckej spoločnosti Siemens, vytvoril zariadenie, ktoré dokázalo odhaliť veľké kovové predmety pomocou rádiových vĺn. Vynálezca ho navrhol nainštalovať na lode, aby sa mohli vyhnúť kolíziám pri zhoršenej viditeľnosti. Prepravné spoločnosti však o nové zariadenie nemali záujem.

Experimenty s radarom sa robili aj v Rusku. Koncom 19. storočia ruský vedec Popov zistil, že kovové predmety bránia šíreniu rádiových vĺn.

Začiatkom 20. rokov 20. storočia dokázali americkí inžinieri Albert Taylor a Leo Young odhaliť prechádzajúcu loď pomocou rádiových vĺn. Stav rádiotechnického priemyslu bol však v tom čase taký, že bolo ťažké vytvárať priemyselné návrhy radarových staníc.

Prvé radarové stanice, ktoré sa dali použiť na riešenie praktických problémov, sa objavili v Anglicku okolo polovice 30. rokov. Tieto zariadenia boli veľmi veľké a mohli byť inštalované iba na súši alebo na palubách veľkých lodí. Až v roku 1937 vznikol prototyp miniatúrneho radaru, ktorý bolo možné nainštalovať do lietadla. Na začiatku druhej svetovej vojny mali Briti rozmiestnenú reťaz radarových staníc nazývanú Chain Home.

V Nemecku sme sa angažovali novým sľubným smerom. A musím povedať, že nie bez úspechu. Už v roku 1935 Raederovi, hlavnému veliteľovi nemeckej flotily, ukázal funkčný radar so zobrazením elektrónového lúča. Neskôr na jeho základe vznikli sériové vzorky radarov: Seetakt pre námorné sily a Freya pre protivzdušnú obranu. V roku 1940 sa Würzburský radarový systém riadenia paľby začal dostávať do nemeckej armády.

Napriek zjavným úspechom nemeckých vedcov a inžinierov v oblasti radaru však nemecká armáda začala radary používať neskôr ako Briti. Hitler a ríšska vrchnosť považovali radary za výlučne obranné zbrane, ktoré víťazná nemecká armáda príliš nepotrebovala. Z tohto dôvodu Nemci na začiatku bitky o Britániu nasadili iba osem radarov Freya, hoci z hľadiska ich vlastností boli prinajmenšom také dobré ako ich britské náprotivky. Vo všeobecnosti možno povedať, že práve úspešné použitie radarov do značnej miery určilo výsledok bitky o Britániu a následnú konfrontáciu medzi Luftwaffe a spojeneckým letectvom na oblohe Európy.

Neskôr Nemci na základe systému Würzburg vytvorili líniu protivzdušnej obrany, ktorá sa nazývala „Kammhuberova línia“. Pomocou špeciálnych síl sa spojencom podarilo odhaliť tajomstvá práce nemeckých radarov, čo umožnilo ich efektívne rušenie.

Napriek tomu, že Angličania vstúpili do „radarových“ pretekov neskôr ako Američania a Nemci, v cieli ich dokázali predbehnúť a priblížiť sa k začiatku 2. svetovej vojny s najmodernejším radarovým systémom detekcie lietadiel.

Už v septembri 1935 začali Angličania budovať sieť radarových staníc, ktorá už pred vojnou zahŕňala dvadsať radarov. Úplne zablokovala prístup na Britské ostrovy z európskeho pobrežia. V lete 1940 britskí inžinieri vytvorili rezonančný magnetrón, ktorý sa neskôr stal základom pre palubné radarové stanice inštalované na amerických a britských lietadlách.

Práce v oblasti vojenského radaru sa vykonávali aj v Sovietskom zväze. Prvé úspešné experimenty na detekciu lietadiel pomocou radarových staníc v ZSSR sa uskutočnili v polovici 30. rokov 20. storočia. V roku 1939 bol prvý radar RUS-1 prijatý Červenou armádou av roku 1940 - RUS-2. Obe tieto stanice boli zaradené do sériovej výroby.

Druhá svetová vojna jasne preukázala vysokú efektivitu využívania radarových staníc. Vývoj nových radarov sa preto po jeho ukončení stal jednou z prioritných oblastí vývoja vojenskej techniky. Postupom času dostali palubné radary všetky vojenské lietadlá a lode bez výnimky, radary sa stali základom systémov protivzdušnej obrany.

Počas studenej vojny získali USA a ZSSR novú ničivú zbraň – medzikontinentálne balistické strely. Zistenie odpálenia týchto rakiet sa stalo otázkou života a smrti. Sovietsky vedec Nikolaj Kabanov navrhol myšlienku použitia krátkych rádiových vĺn na detekciu nepriateľských lietadiel na veľké vzdialenosti (do 3 000 km). Bolo to celkom jednoduché: Kabanov zistil, že rádiové vlny dlhé 10-100 metrov sa môžu odrážať od ionosféry a ožarujúce ciele na zemskom povrchu sa vracajú rovnakou cestou k radaru.

Neskôr boli na základe tejto myšlienky vyvinuté radary na detekciu štartu balistických rakiet nad horizontom. Príkladom takéhoto radaru je Darjal, radarová stanica, ktorá bola niekoľko desaťročí základom sovietskeho varovného systému proti odpáleniu rakiet.

V súčasnosti je jedným z najsľubnejších smerov vo vývoji radarovej techniky vytvorenie radaru s fázovaným anténovým poľom (PAR). Takéto radary nemajú jeden, ale stovky žiaričov rádiových vĺn, ktorých prácu riadi výkonný počítač. Rádiové vlny vyžarované rôznymi zdrojmi vo fázovanom poli sa môžu navzájom zosilňovať, ak sú vo fáze, alebo naopak oslabovať.

Radarový signál s fázovaným poľom môže mať ľubovoľný tvar, dá sa pohybovať v priestore bez zmeny polohy samotnej antény a môže pracovať s rôznymi frekvenciami žiarenia. Fázovaný radar je oveľa spoľahlivejší a citlivejší ako konvenčný anténny radar. Takéto radary však majú aj nevýhody: chladenie radaru s fázovým poľom je veľký problém, navyše sa ťažko vyrábajú a sú drahé.

Na stíhačky piatej generácie sa inštalujú nové radary s fázovou sústavou. Táto technológia sa používa v americkom raketovom systéme včasného varovania. Na najnovšom ruskom tanku „Armata“ bude inštalovaný radarový komplex s fázovým poľom. Treba poznamenať, že Rusko je jedným zo svetových lídrov vo vývoji fázových radarov.

Ak máte nejaké otázky - nechajte ich v komentároch pod článkom. My alebo naši návštevníci im radi odpovieme.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené na http://www.allbest.ru/

Absolventská práca

Radarový vysielač s centimetrovým dosahom

ANOTÁCIA

V tomto diplomovom projekte bol navrhnutý radarový vysielač v centimetrovom pásme.

Cieľom diplomovej práce je zdôvodniť požiadavky na hlavné parametre perspektívneho detekčného radaru na základe analýzy moderných a pokročilých leteckých útočných zbraní, ako aj navrhnúť rádiové vysielacie zariadenie pre tento radar.

prístroj rádiový vysielač radar station range

Úvod

1. Analýza moderných a pokročilých leteckých útočných zbraní

2. Takticko-technické zdôvodnenie hlavných parametrov radaru

2.1 Hlavné technické vlastnosti vysielača impulzov

2.2 Vplyv štruktúr a parametrov sondážnych rádiových impulzov na technické vlastnosti radaru

2.3 Vplyv štruktúr a parametrov znejúcich rádiových impulzov na odolnosť voči radarovému šumu

3. Vývoj konštrukčného diagramu radaru

3.1 Cesta generovania a vysielania radarových signálov

3.1.1 Anténne zariadenie

3.1.2 Dráha vysokofrekvenčného radaru

3.2 Cesta príjmu a extrakcie signálu

4 Výpočet požadovaného impulzného výkonu rádiového prijímača a zisku antény

4.1 Výber typu antény, výpočet veľkosti a zisku antény

4.2 Výpočet požadovaného výkonu vysielača

4.3 Približný výpočet spotreby energie zo siete

5 Vývoj štruktúrneho diagramu RPU

5.1 Funkcie rádiového vysielacieho zariadenia

5.2 Blokové schémy RPU. Jednostupňový a viacstupňový obvod vysielača

5.3 Vypracovanie štruktúrneho diagramu RPU

ÚVOD

Rozvíjajú sa všetky druhy ozbrojených síl, aby bola zabezpečená spoľahlivá ochrana štátu. Zároveň sa v moderných podmienkach, keď sa jadrové zbrane a rôzne spôsoby ich dodania k cieľom - balistické a riadené strely - dostali do popredia medzi prostriedkami vedenia vojny, úloha protivzdušnej obrany neúmerne vzrástla.

Skúsenosti z lokálnych vojen v Iraku a Juhoslávii nepochybne ukázali, že protivzdušná obrana sa v moderných podmienkach stala faktorom strategického významu. Zlepšenie leteckých útočných zbraní a taktiky ich použitia vyvolalo nové požiadavky na protilietadlovú obranu. Musí byť protiblokovací, dostatočne účinný pre celý prakticky dosiahnuteľný rozsah výšok a rýchlostí a zabezpečiť boj proti malým cieľom.

Jedným z hlavných smerov na ceste k riešeniu problémov protivzdušnej obrany je zabezpečenie spoľahlivej detekcie a navádzania vzdušných cieľov počas letov v akejkoľvek výške, až po extrémne nízku, v podmienkach elektronických protiopatrení.

V tejto práci budú na základe analýzy moderných a vyspelých leteckých útočných zbraní zdôvodnené požiadavky na hlavné parametre perspektívnej radarovej detekcie. Pre tento radar bolo navrhnuté rádiové vysielacie zariadenie a bol vyvinutý budič pre viacfrekvenčný PCM signál s diskrétne premenlivou frekvenčnou odchýlkou.

1 . ANALÝZA MODERNÝCH A PERSPEKTÍVVZDUCHOVÝ ÚTOK

V posledných rokoch sa výrazne rozšíril okruh foriem ohrozenia vojenskou silou. Zvýšená pozornosť sa venuje zvyšovaniu počtu oblastí prítomnosti veľkých skupín ozbrojených síl USA na trvalom alebo dočasnom základe a vytváraniu príležitostí na ich rýchle posilnenie s cieľom riešiť medzinárodné problémy hrozbou alebo priamym použitím vojenskej sily. .

V kontexte zásadných zmien prebiehajúcich na medzinárodnej scéne a spojených so zintenzívnením zmluvných procesov na redukciu rôznych druhov ozbrojených síl a zbraní, zlepšenie vzťahov medzi USA a Ruskom dokončuje americké vojensko-politické vedenie revíziu tzv. vojenská stratégia, ktorá je založená na štyroch hlavných ustanoveniach: zabezpečenie strategického odstrašovania zastrašovaním, zachovanie predsunutého nasadenia v kľúčových regiónoch, efektívne reagovanie na krízovú situáciu, udržanie schopnosti v prípade potreby rýchlo zvýšiť veľkosť a silu ozbrojených síl.

V 90. rokoch americká vojenská stratégia vyvinula nový prístup k definovaniu typu vojen, na ktorých by sa americká armáda mohla zúčastniť. Vojenská doktrína USA popri klasifikácii vojen podľa rozsahu a prostriedkov ich vedenia rozdeľuje všetky formy ozbrojeného boja možné v medzištátnych vzťahoch podľa ich intenzity. Zároveň existujú tri skupiny konfliktov: vysoká, stredná a nízka intenzita. Medzi konflikty vysokej intenzity patria vojny globálneho dosahu medzi štátmi alebo ich koalíciami, v ktorých znepriatelené strany využívajú všetky dostupné jadrové, chemické a biologické zbrane na dosiahnutie rozhodujúcich politických cieľov.

Konflikty strednej intenzity zahŕňajú vojny medzi štátmi alebo koalíciami štátov s využitím všetkých síl a prostriedkov, vrátane obmedzeného použitia zbraní hromadného ničenia.

Americké politicko-vojenské vedenie sa domnieva, že súčasná pravdepodobnosť rozsiahlych stretov medzi Spojenými štátmi a Ruskom v dôsledku prevládajúcej jadrovej parity a v dôsledku zlepšenia vzťahov medzi oboma krajinami je v posledných rokoch nízka. Zároveň sa uznáva, že sa zvýšila možnosť účasti USA v konfliktoch nízkej intenzity, ktoré sa chápu ako formy použitia ozbrojených síl (obmedzené nepriateľské akcie, demonštrácia sily) a ekonomické, politické a ideologické akcie, ktoré Spojené štáty môžu podniknúť v rôznych regiónoch sveta, aby „chránili americké záujmy“. Spojené štáty si zároveň prisvojujú právo nielen zasahovať podľa vlastného uváženia do záležitostí suverénnych štátov, ale aj určovať, akou formou to urobia.

Pentagon poskytuje tri aspekty takéhoto zásahu:

Proti rozvojovým krajinám na čele s vládami, ktoré sú nepríjemné pre Washington;

podpora proamerických režimov, ktorých stabilita je ohrozená;

Proti štátom, v ktorých sú podľa definície USA „teroristické živly“, ktoré ohrozujú americké záujmy.

Napriek výraznému zníženiu pravdepodobnosti globálneho jadrového konfliktu a posunu zamerania v príprave ozbrojených síl USA na účasť v konfliktoch nízkej intenzity, americké vedenie nevylučuje možnosť rozsiahlej vojny proti Rusku, ktorá podľa amerických odhadov „má fyzickú schopnosť zničiť Spojené štáty jedným zdrvujúcim úderom“.

Eskalácia konfliktov nízkej intenzity do vojenských akcií väčšieho rozsahu, až po totálnu vojnu, sa považuje za možný spôsob rozpútania vojny v hlavných kinách. Vedenie americkej armády však za hlavnú metódu rozpútania rozsiahlych vojen považuje prekvapivý útok silových zoskupení nasadených v čase mieru.

Vo všeobecnosti opatrenia, ktoré prijali Spojené štáty na dosiahnutie vojensko-strategickej a vojensko-technickej prevahy nad našou krajinou, ako aj stávka na použitie vojenskej sily na dosiahnutie cieľov zahraničnej politiky, umožňujú podľa Washingtonu pokračovať kurz predpokladaný stratégiou národnej bezpečnosti zameraný nielen na „globálne zadržiavanie“ Ruska, ale aj na maximálne využitie súčasného prostredia na vytvorenie nového systému medzinárodných vzťahov, v ktorom by bola Spojeným štátom prisúdená úloha nesporného vodca so špeciálnymi právomocami kvôli obrovským ekonomickým a vojenským aktívam. Z uvedeného vyplýva, že jedným z pravdepodobných protivníkov pre Rusko sú americké ozbrojené sily a blok NATO ako celok.

Skúsenosti z nedávnych lokálnych vojen ukazujú, že americké vedenie pripisuje hlavnú úlohu vo vedení vojenských operácií americkému letectvu a NATO. Hlavnou silou schopnou zadržať letectvo sú sily protivzdušnej obrany, pri ktorých je potrebné vziať do úvahy taktiku použitia, ako aj technické možnosti leteckých útočných zbraní.

V súčasnosti letecké útočné zbrane pozostávajú zo strategického letectva, taktického letectva, námorného letectva, armádneho letectva, bezpilotných vzdušných prostriedkov (UAV) a leteckých zbraní (obrázok 1). TA a lietadlá založené na nosičoch sú velením USA a NATO považované za hlavnú údernú silu na mieste operácií vo všetkých typoch vojen s použitím alebo bez použitia jadrových zbraní. Taktika akcií taktického letectva a letectva na nosičoch počas prelomu protivzdušnej obrany vzdušných síl zabezpečuje určitú operačnú zostavu, ktorá zahŕňa niekoľko skupín lietadiel na rôzne strategické účely:

Skupina na potlačenie požiaru protivzdušnej obrany letectva;

Šokové skupiny;

Skupiny priameho krytia úderných skupín zo stíhačiek protivzdušnej obrany vzdušných síl;

Skupiny elektronického potlačenia letectva;

Kontrolné a prieskumné skupiny výsledkov štrajku;

Detekčné a kontrolné skupiny radarov s dlhým dosahom.

Obrázok 1 - Klasifikácia leteckých útočných zbraní

Úderné skupiny lietadiel TA a CA sú určené na zasiahnutie cieľov lietadlami F-111, F-117, „TORNÁDO“, „JAGUAR“, „HARRIER“, ako aj A-7D, A-10, „ALFA-JET “ (tabuľka 1).

Skupiny protipožiarnej protivzdušnej obrany vzdušných síl sú navrhnuté tak, aby zničili alebo vyradili systémy protivzdušnej obrany vzdušných síl, aby „oslepli“ systém protivzdušnej obrany vzdušných síl, narušili raketový systém protivzdušnej obrany a vytvorili medzery v systéme protivzdušnej obrany vzdušných síl. Objektmi dopadu paľby môžu byť radary, veliteľské stanovištia, letiská, navádzacie body stíhacích lietadiel a protilietadlové raketové systémy.

Za najrozšírenejší spôsob likvidácie paľby systémov PVO vzdušných síl sa považuje skupinový útok preletom lietadiel s krytím a použitím konvenčných aj protiradarových rakiet typu SHRAYK, STANDART-ARM, HARM, atď. ALARM, TESSIT REINBOW.

stôl 1

Hlavnou antiradarovou raketou, ktorá je v súčasnosti vo výzbroji amerického letectva a námorníctva, je HARM PRLR (AQM-88A). Je určený na ničenie radarových systémov protivzdušnej obrany, protivzdušnej obrany vzdušných síl, pracujúcich v rozsahu decimetrov a centimetrov. Hlavné výkonnostné charakteristiky PRLR sú uvedené v tabuľke 2.

tabuľka 2

názov	Dostrel, km	Rýchlosť letu, m/s	Presnosť streľby, m	Nosiče
STANDARD-ARM
TESSEET RAINBOW		Malý (do 830 km/h)

Skupina priameho krytia úderných skupín zo stíhačiek protivzdušnej obrany letectva. Americké letectvo je vyzbrojené stíhacími stíhačkami, ako aj viacúčelovými stíhačkami, ako sú: "tornádo" F-2; "Fantóm" FGR, 2F-15

Výkonnostné charakteristiky týchto lietadiel sú uvedené v tabuľke 3.

Tabuľka 3

Skupina elektronického potlačenia letectva je určená na vykonávanie súboru opatrení a akcií na elektronické potlačenie nepriateľa a ochranu jeho jednotiek (síl) a zbraňových systémov pred elektronickým potlačením. Predstavuje opatrenia a činnosti vojsk na tlmivé a dezinformačné pôsobenie na rádioelektrárne a systémy nepriateľa energiou elektromagnetického žiarenia.

Rádiové dezinformácie v systéme elektronického boja sa vykonávajú s cieľom uviesť do omylu nepriateľa tým, že falošne obsluhujú OZE svojich jednotiek, menia režimy ich fungovania a napodobňujú prevádzku OZE opačnej strany. Hlavné metódy rádiovej dezinformácie sú:

Zobrazenie falošných demaskovacích znakov OZE, objektov a prostredia;

Úmyselný vstup do nepriateľských rádiových sietí a rádiových smerov, vysielanie im nepravdivých informácií a príkazov;

Skreslenie informácií, signálov a volacích znakov;

Zvýšenie intenzity práce OZE v sekundárnych smeroch pri zachovaní prevádzkového režimu na hlavnom.

Uvedené opatrenia v kombinácii s ďalšími dezinformačnými opatreniami môžu v nepriateľovi vyvolať dojem, že sústreďuje jednotky a pripravuje sa na operáciu tam, kde v skutočnosti neexistuje. Opatrenia na podporu elektronického boja zabezpečujú vyhľadávanie, zachytávanie a analýzu radiácie, identifikáciu a určovanie polohy elektronických zariadení nepriateľa, posúdenie hrozby, ktorú predstavuje pre následné elektronické potlačenie a vydanie označenia cieľa pre zbrane, ako aj ovládanie vlastných síl a prostriedkov elektronického boja.

Americké letectvo prijalo: prieskumné lietadlo RF-4C, ako aj elektronické protiopatrenia EF-111, EC-130H. Charakteristiky tohto typu lietadla sú uvedené v tabuľkách 4, 5.

Tabuľka 4

Analýzou vlastností používania vzdušných síl USA a NATO, ako aj na základe skúseností z miestnych vojen je teda možné vidieť, že americké letectvo aktívne využíva všetky technické možnosti letectva. Pri masívnom používaní vzdušných zbraní sa počíta so všetkým, od reliéfu, terénu a poveternostných podmienok až po taktiku akcie.

Taktika akcií vzdušného nepriateľa v miestnych vojnách sa vyznačuje masívnym využívaním systémov protivzdušnej obrany, absenciou šablóny pri výbere možnosti úderu, taktikou a metódami akcie, komplexnou podporou akcií úderných skupín, túžba dosiahnuť prekvapenie, skrátenie času stráveného lietadlami v zóne paľby protilietadlových zbraní atď. Kombinované letecké útoky sa stávajú zložitými, sú široko používané na riešenie rôznych problémov UAV, stealth lietadiel, high-tech zariadenia v radarovom a infračervenom rozsahu, rádioelektronické rušičky. Na zabezpečenie včasného otvorenia nepriateľa na vzdialených hraniciach detekcie je potrebné aktívne využívať detekčné radary, ktoré zabezpečia otvorenie nepriateľského zloženia vo výškach až extrémne nízkych na najvzdialenejších líniách. Táto stanica musí mať vysokú energiu vysielaného signálu, odolnosť proti šumu.

2 TAKTICKÉ A TECHNICKÉ ZDÔVODNENIEZÁKLADNÉ PARAMETRE RADARU

2.1 Hlavné technické charakteristikyvysielač impulzov

Hlavnou úlohou predbežného návrhu rádiového vysielacieho zariadenia je zdôvodniť požiadavky na jeho technické vlastnosti na základe analýzy požiadaviek na taktické vlastnosti navrhovaného rádiolokátora, ako aj pri výbere konštrukcie vysielača, ktorá zabezpečí uskutočniteľnosť oprávnených požiadaviek. V tejto problematike je preto hlavná pozornosť venovaná analýze vplyvu parametrov zvukových signálov na hlavné taktické vlastnosti navrhovaného radaru.

V radarových systémoch sa používajú rôzne typy zvukových signálov:

Kontinuálne nemodulované;

Plynulá amplitúdová modulácia;

Kontinuálne frekvenčne modulované;

Pulz.

Výber tohto alebo toho typu zvukového signálu závisí od povahy úloh riešených radarovým systémom a podmienok jeho fungovania. Avšak v radare RTV, ako aj vo väčšine ostatných radarov, sa používajú pulzné zvukové signály. Je to spôsobené tým, že ich použitie umožňuje presne zmerať dosah k cieľu a zjednodušiť konštrukciu radaru použitím spoločného systému na vysielanie a príjem.

Hlavné parametre znejúcich rádiových impulzov sú:

Vlnová dĺžka (frekvencia) generovaných kmitov;

Rozsah ladenia;

Impulzný výkon RI;

Trvanie impulzu f And;

Frekvencia F P alebo perióda T P opakovania snímacích impulzov;

Šírka spektra P I.

Podľa svojej štruktúry môžu byť rádiové impulzy:

Súdržné a nesúvislé;

Jednoduché a zložité.

Rádiové impulzy sa nazývajú koherentné, ak je počiatočná fáza oscilácie každého rádiového impulzu rovnaká alebo sa od impulzu k impulzu mení podľa určitého zákona. Ak je počiatočná fáza vysokofrekvenčných oscilácií od impulzu k impulzu náhodná premenná, takéto rádiové impulzy sú nekoherentné.

Spektrum sekvencie nekoherentných rádiových impulzov je vždy spojité, jeho tvar je určený tvarom spektra jedného rádiového impulzu. Spektrum koherentnej sekvencie obmedzeného počtu rádiových impulzov je hrebeňové, jeho obal opakuje tvar spektra jedného rádiového impulzu. S nárastom počtu impulzov v zhluku koherentných rádiových impulzov sa šírka hrebeňov spektra zmenšuje a približuje sa k čiare.

Rádiové impulzy sa nazývajú jednoduché, ak súčin šírky spektra PI a trvania impulzu f I, nazývaný základ signálu, má hodnotu rádu jednoty:

Ak B >> 1, takýto signál sa nazýva komplexný. Výhodou jednoduchých signálov je jednoduchosť ich tvorby a optimálne spracovanie. Ich použitie však obmedzuje možnosť technickej realizácie požiadaviek na taktické vlastnosti navrhovaného radaru. Preto sa v moderných a ešte sľubnejších radaroch používajú hlavne komplexné signály dvoch typov:

Rádiové impulzy s intrapulznou lineárnou (LUM) alebo nelineárnou (NUM) frekvenčnou moduláciou;

Rádiové impulzy s intrapulzným kľúčovaním fázového posunu (z latinského "manus" - ruka), pri ktorých sa fáza kmitov v rámci impulzu v určitých časových intervaloch náhle zmení o 180є. Keďže k týmto náhlym zmenám dochádza podľa špecifického binárneho kódu, takéto impulzy sa nazývajú kľúčovanie s fázovým posunom (PCM).

Zdôvodnenie požiadaviek na technické vlastnosti vysielača sa vykonáva na základe požiadaviek na taktické vlastnosti rádiolokátora. Preto je potrebné analyzovať vplyv štruktúr a parametrov sondážnych rádiových impulzov na základné taktické vlastnosti radaru. Keďže vlnová dĺžka je parametrom spoločným pre vysielač, prijímač a anténny vlnovodný systém, požiadavky na ňu musia byť odôvodnené vo fáze návrhu radarového systému ako celku.

2.2 Vplyv štruktúr a parametrov sondážnych rádiových impulzov na taktické vlastnosti rádiolokátora

Ako viete, maximálny dosah radaru je určený pomerom:

kde ES - energia signálu vysielača;

G PER - zisk vysielacej antény;

PR je efektívna oblasť prijímacej antény;

pre C - EPR cieľa;

d - koeficient rozlíšiteľnosti (alebo parameter detekcie);

N 0 - výkonová spektrálna hustota vlastného šumu prijímača, prepočítaná na jeho vstup.

Pozrime sa podrobnejšie na parametre zahrnuté vo výraze (2.2).

Hodnoty G PER a A PR sú opodstatnené v predbežnom návrhu antény. Ak sa na vysielanie a príjem používa rovnaká anténa, existuje medzi nimi spojenie.

Ako už bolo spomenuté, vlnová dĺžka by mala byť zvolená už v štádiu projektovania systémového inžinierstva radaru ako celku. Efektívna plocha antény súvisí s jej geometrickou plochou pomerom

kde n je koeficient využitia plochy otvoru antény. Jeho hodnota má hodnotu rádovo 0,5 .. 0,6. Geometrický priestor je obmedzený prípustnými rozmermi antény.

Spektrálna hustota výkonu šumu:

kde k= 1,38 · 10 -23 J / k - Boltzmannova konštanta,

T 0 - absolútna teplota ekvivalentného zdroja hluku (vo výpočtoch T 0 = 290 k),

W je hodnota šumu prijímača.

Berúc do úvahy šírku pásma prijímača N 0 určte maximálnu citlivosť prijímača.

Diskriminačný faktor je pomer výkonu signálu k šumu potrebný na detekciu signálu so špecifikovanými indikátormi kvality - pravdepodobnosť správnej detekcie a falošných poplachov.

S vysielačom priamo súvisí energia signálu generovaná vysielačom počas ožarovania cieľa:

kde Р И - výkon impulzu vysielača,

f And - trvanie impulzu sondy,

M je počet impulzov ožarujúcich cieľ (počet impulzov v pakete).

Počet impulzov:

kde Dw 0,5 je šírka vyžarovacieho diagramu antény v azimutálnej rovine (v radiánoch),

T OBZ - obdobie azimutálneho prieskumu vesmíru.

Parametre Dv 0,5 a T OBZ priamo nesúvisia s vysielačom. Zahŕňa P I, ph I, TP Z hľadiska zabezpečenia daného detekčného rozsahu je potrebné zvýšiť P I, ph I a znížiť TP (resp. zvýšiť F P = 1 / TP).

Nárast F P je limitovaný hodnotou jednoznačne meraného rozsahu:

Zvýšenie výkonu impulzu je sprevádzané zvýšením požiadaviek na elektrickú silu generovania signálu a emisnej cesty a tiež vedie k zníženiu utajenia radaru a jeho ochrany pred navádzacími zbraňami.

Zväčšenie šírky impulzu (ak ide o jednoduchý impulz) vedie k zníženiu rozlíšenia rozsahu. riešenie rozporov medzi požiadavkami na rozsah detekcie a rozlíšenie z hľadiska dosahu je možné na základe prechodu na komplexné rádiové impulzy, pretože rozlíšenie z hľadiska rozsahu je určené šírkou spektra signálu P S:

Ako viete, potenciálna presnosť merania rozsahu (t. j. maximálnej dosiahnuteľnej efektívnej strednej kvadratickej chyby) je určená vzťahom

Preto je možné vidieť, že na zvýšenie potenciálnej presnosti je potrebné súčasne zvýšiť energiu prijímaného signálu (t.j. zvýšiť pomer signálu k šumu

d) a šírky spektra signálu, čo je v prípade použitia jednoduchých rádiových impulzov nemožné.

Preto, ako aj na zabezpečenie špecifikovanej hodnoty detekčného rozsahu, na implementáciu požiadaviek na presnosť merania dosahu, je potrebné používať komplexné signály.

2.3 Vplyv štruktúr a parametrov znejúcich rádiových impulzov na odolnosť voči radarovému šumu

Odolnosť proti hluku radaru je schopnosť vykonávať svoje špecifikované funkcie s požadovanými ukazovateľmi kvality v prítomnosti aktívneho a pasívneho rušenia, úmyselného aj neúmyselného.

Táto charakteristika je určená utajením radaru a jeho odolnosťou voči šumu.

Stealth sa meria pravdepodobnosťou odhalenia radaru pracujúceho na radiáciu pomocou nepriateľského elektronického prieskumu. Zníženie tejto pravdepodobnosti je zabezpečené znížením výkonu impulzu emitovaného signálu a náhlou zmenou jeho hlavných parametrov.

Kvantitatívny odhad odolnosti proti radarovému šumu je pomer výkonu signálu k výkonu šumu na výstupe optimálneho filtra, pri ktorom sú zabezpečené požadované hodnoty detekčných charakteristík a presnosť merania súradníc.

Odolnosť voči šumu vo vzťahu k aktívnemu rušeniu šumom je zabezpečená zvýšením energie sondovacieho signálu. Zároveň je pre zabezpečenie utajenia potrebné nezvyšovať jeho pulzný výkon. Tento rozpor je vyriešený použitím komplexných sondovacích signálov.

Zvýšenie odolnosti radaru voči hluku vo vzťahu k účinkom pasívneho maskovacieho rušenia sa dosiahne zvýšením dosahu a rozlíšenia rýchlosti. Zvýšenie rozlíšenia v dosahu (spolu so zvýšením rozlíšenia v uhlových súradniciach) vedie k zníženiu rozlíšiteľného objemu a následne k zníženiu priemernej hodnoty RCS zdroja pasívneho rušenia (oblaky dipólové reflektory, podkladový povrch atď.).

Rozlíšenie rýchlosti umožňuje izolovať požadovaný signál na základe použitia Dopplerovho efektu. Zabezpečenie rozlíšenia súčasne v dosahu aj v rýchlosti je spojené s potrebou prekonať princíp neurčitosti známy z teórie radaru. Túto požiadavku najlepšie spĺňajú balíky zložitých rádiových impulzov za predpokladu, že trvanie balíka f pach = MT n výrazne presahuje časovú dĺžku pasívneho rušenia.

kde ДR пп je radiálna veľkosť pasívneho rušenia.

Systémy, ktoré implementujú rozlíšenie cieľa na pozadí pasívneho rušenia založeného na využití Dopplerovho efektu, sa nazývajú systémy výberu pohyblivého cieľa (MTS). Technicky je implementácia systémov SDC možná pomocou koherentných zhlukov sondovacích rádiových impulzov. V tomto prípade sú možné rôzne možnosti konštrukcie radaru s koherentným impulzom:

Skutočný koherentný radar (vysielač generuje koherentnú sekvenciu rádiových impulzov);

Pseudokoherentné radary s vnútornou koherenciou (vysielač generuje nekoherentné rádiové impulzy, ktorých fázy si zapamätá tzv. koherentný lokálny oscilátor na periódu opakovania snímacích impulzov);

Pseudokoherentný s vonkajšou koherenciou (na zabezpečenie koherencie sa používajú signály zo stacionárnych objektov nachádzajúcich sa v rovnakom rozlišovacom prvku s pohyblivým cieľom).

Výber jednej alebo druhej možnosti konštrukcie koherentného pulzného radaru je určený požiadavkami na účinnosť systému SDC.

Z uvedeného vyplýva, že parametre a štruktúra snímacích impulzov majú významný vplyv na dosah radaru, jeho charakteristiku presnosti a rozlišovaciu schopnosť z hľadiska dosahu a rýchlosti. Na zabezpečenie špecifikovaných hodnôt rozsahu a presnosti meracích súradníc je potrebné zvýšiť energiu prijímaného signálu, pre ktorú je pri pevnej hodnote impulzného výkonu snímacieho signálu potrebné zvýšiť trvanie jedného impulzu a počet prijatých impulzov v pakete. Simultánne rozlíšenie dosahu a rýchlosti je možné pomocou komplexných rádiových impulzov.

V tejto práci pri vývoji vysielacieho zariadenia použijem PCM signál, ktorý zabezpečí vysokú energiu signálu, ako aj odolnosť voči šumu.

3 . VÝVOJ ŠTRUKTURÁLNEHO DIAGRAMU RADARU

Pulzné radary sú tie, v ktorých je dosah k cieľu určený meraním doby oneskorenia signálu ozveny vo vzťahu k snímaciemu pulznému signálu.

Zloženie štrukturálneho diagramu radarovej stanice je určené jej funkciami (obrázok 3.1).

Vo všeobecnosti na získanie informácií o cieľoch radarovou metódou musí stanica poskytovať tieto funkcie:

Ožarovanie cieľov elektromagnetickou energiou (ozvučenie zorného poľa);

Príjem echo signálov odrazených od cieľa a ich izolácia od rušenia;

Zobrazenie prijatých radarových informácií a meranie súradníc cieľa;

Určenie štátnej príslušnosti;

Vstup radarovej informácie do zariadenia na spracovanie a jej odoslanie do komunikačných kanálov.

Obrázok 3.1

Plnenie prvej funkcie zabezpečuje generovanie a vyžarovacia cesta, ktorá postupne uskutočňuje PCM signály, ich prenos do antény a ich vyžarovanie do priestoru. Cesta obsahuje: vysielacie zariadenie, napájacie zariadenie a anténu. Funkcie prijímania signálov odrazených od cieľa a ich oddeľovania od rušenia vykonáva kanál na príjem a oddeľovanie signálov od rušenia. Tu sa riešia úlohy filtrovania, zosilňovania, konverzie signálov a ich oddeľovania od šumu, pasívneho a aktívneho rušenia. Hlavnými prvkami cesty sú: anténne-napájacie zariadenie, prijímacie zariadenie, zariadenie proti rušeniu.

Zobrazovanie vzdušnej situácie v oblasti pokrytia radarom a určovanie súradníc cieľov je riešené pomocou radarových koncových zariadení. Radarové koncové zariadenia môžu byť zariadenia na automatické meranie a získavanie súradníc, indikátory alebo iné zobrazovacie zariadenia. Na synchronizáciu činnosti vysielacích, indikačných zariadení a iných radarových systémov v čase je potrebný spúšťací systém.

Na meranie súradníc z indikačných zariadení alebo automatickým spracovaním signálu je potrebné vygenerovať špeciálne značky mierky alebo kód pre dosah, azimut, nadmorskú výšku.

Identifikácia cieľa sa vykonáva v špeciálnom identifikačnom systéme, ktorého súčasťou sú pozemné radarové prieskumníky spojené s radarom. Špecifikácia prvkov blokovej schémy pulzného radaru, zloženie, účel a interakcia jednotlivých systémov bude uvažovaná nižšie.

3.1 Cesta generovania a vysielania radarových signálov

Hlavné úlohy riešené generovaním a emisnou cestou pulzného radaru sú:

Vytváranie vysokoenergetických mikrovlnných impulzov danej štruktúry, trvania a frekvencie;

Smerovanie energie týchto impulzov z vysielača do anténneho systému s čo najnižšou stratou;

Smerové vyžarovanie impulzov elektromagnetických vĺn.

Komponenty kanála v súlade s úlohami, ktoré sa majú vyriešiť, sú vysielacie zariadenia, vysokofrekvenčné kanály a radarové anténne systémy (obrázok 3.2).

V cestách tvorby a žiarenia sa okrem hlavných uvedených riešia aj ďalšie špecifické úlohy:

Izolácia vysielacieho a prijímacieho zariadenia počas prevádzky na vyžarovanie a príjem;

Odbočte mikrovlnnú energiu na ovládanie výkonu a spektra snímacieho signálu; prepnite vysielač na anténny systém alebo ekvivalent;

Zmena úrovne, štruktúry signálov a nosnej frekvencie;

Ochrana personálu pred žiarením.

Obrázok 3.2

3.1.1 Anténne zariadenie

Radarové anténne zariadenie je určené pre:

Premena energie vibrácií generovaných vysielačom na energiu elektromagnetických vĺn v priestore (žiarenie);

Zachytenie energie elektromagnetických vĺn (echo signálov) z určitého priestorového uhla a jej sústredenie na vstup prijímacej linky;

Koncentrácia energie elektromagnetických vĺn v určitom priestorovom uhle počas žiarenia;

Voľba smeru žiarenia a príjem energie elektromagnetických vĺn v súlade s akceptovaným spôsobom pozorovania priestoru.

V pulznom radare sú časy merania snímacieho signálu a prijímania echo signálov oddelené, čo umožňuje zabezpečiť činnosť tej istej antény pre príjem a vysielanie.

Parametre anténnych systémov do značnej miery určujú bojové schopnosti radarovej stanice, ako je dosah, tvar zornej plochy, čas prieskumu priestoru, presnosť určenia uhlových súradníc, rozlíšenie v uhlových súradniciach a odolnosť voči šumu.

Hlavné parametre radarového anténneho zariadenia sú:

zisk antény;

Smerový vzor;

Úroveň bočného laloku, rozsah;

Odolnosť voči zaťaženiu vetrom, námraze, rázovým vlnám;

Schopnosť rýchlo rozobrať a zostaviť;

Pohodlie dopravy.

Anténny zisk G umožňuje zväčšiť dosah radaru a je daný fyzickými rozmermi antény. Existuje dobre známy vzťah medzi ziskom, veľkosťou antény a vlnovou dĺžkou:

kde A je plocha antény;

l je vlnová dĺžka;

KA je koeficient využitia povrchu antény;

z A - účinnosť antény.

Zisk antény súvisí so smerovým ziskom G H pomerom:

Vyžarovací diagram je dôležitou charakteristikou antény. Výkonový diagram antény je závislosť zisku od uhlových súradníc.

Vzor žiarenia je charakterizovaný šírkou hlavného laloka v horizontálnej a vertikálnej rovine pri polovičnom výkone, ako aj úrovňou bočných lalokov. Tieto parametre úzko súvisia so ziskom a geometrickými rozmermi antény L r

kde L r je veľkosť rezu v zodpovedajúcej rovine;

K r - koeficient v závislosti od rozloženia poľa v otvore antény (zvyčajne K r = 50є..80є).

Tvar smerového obrazca antény radaru vo vertikálnej rovine má významný vplyv na také vlastnosti radaru, ako je presnosť merania a rozlíšenie v uhlových súradniciach, odolnosť voči šumu a rýchlosť pohľadu. Pre radarové detekčné stanice, ktoré vykonávajú kruhový pohľad na priestor, je najracionálnejší model žiarenia široký vo vertikálnej rovine a úzky v horizontálnej rovine.

Na izodálnej časti detekčnej zóny by mal byť zisk antény približne konštantný. V izo-nadmorskej časti detekčnej zóny by sa malo prevýšenie meniť podľa zákona „kosekantu štvorca“. V tomto prípade prichádza signál konštantnej intenzity na vstup prijímača v konštantnej výške cieľa a rôznych dosahoch.

Úroveň bočných lalokov ovplyvňuje intenzitu prijímaného aktívneho rušenia od rušičiek, pasívneho rušenia od lokálnych objektov, a tým zhoršuje rušiacu imunitu radaru. Prijímanie ozvien postranných lalokov od cieľov sťažuje určenie ich skutočnej polohy.

Okrem zhoršenia odolnosti voči hluku spôsobujú bočné laloky zníženie citlivosti prijímacích kanálov v dôsledku príjmu dodatočného hluku z okolitého priestoru. Úroveň bočných lalokov v podstate závisí od zákona rozloženia poľa v otvore antény reflektora, výkonu v jednotlivých žiaričoch anténneho poľa.

V reflektorových anténach je prípustná hodnota úrovne bočného laloku 17-23 dB, v yagi anténach asi 15 dB. Na oslabenie vplyvu bočných lalokov na odolnosť radaru proti hluku sa používajú špeciálne schémy potlačenia.

3.1.2 Dráha vysokofrekvenčného radaru

Vysokofrekvenčná dráha radaru prenáša vysokofrekvenčnú energiu znejúcich impulzov z vysielača do antény a prijímané echo signály z antény na vstup prijímača.

Medzi hlavné technické údaje vysokofrekvenčných ciest patria:

Stupeň zhody vysokofrekvenčnej cesty so záťažou;

Strata energie vo vysokofrekvenčnej dráhe;

Maximálny prenášaný výkon.

Stupeň zhody vysokofrekvenčnej dráhy so záťažou je charakterizovaný pomerom stojatých vĺn napätia

kde je koeficient odrazu;

Komplexné záťažové odpory a prenosové vedenia;

alebo recipročná hodnota SW - koeficient postupnej vlny.

Zvyčajne sa predpokladá, že zaťaženie je dobre prispôsobené prenosovej linke, ak K SV< 1,2 и согласована удовлетворительно, если К СВ = 1,2- 2. при К СВ менее 2 от нагрузки отражается менее 11% падающей мощности.

Straty energie vo vysokofrekvenčnej ceste sú spôsobené tepelnými stratami v kovových vodivých povrchoch a dielektrickými stratami prenosového vedenia.

Veľkosť strát je zvyčajne charakterizovaná koeficientom absorpcie. Pre prenosové vedenie sa používa lineárny útlm, vyjadrený v decibeloch na meter dĺžky.

Pre vlnovody je prevádzková hodnota lineárneho útlmu 0,01-0,05 dB / m, pre pásové a koaxiálne prenosové vedenia 0,05-0,5 dB / m. strata radarovej dráhy je 0,5-1 dB pre vysielanie a 2-3 dB pre príjem.

Obmedzujúci výkon vysokofrekvenčnej cesty je obmedzený podmienkami poruchy a prípustným ohrevom dielektrika prenosového vedenia.

3.2 Cesta príjmu a extrakcie signálu

Dráha pre príjem a extrakciu echo signálov je určená na prenos energie cieľových signálov a rušenia z anténnych systémov na vstup radarových prijímačov, zosilnenie a filtrovanie cieľových signálov na pozadí rušenia. Rušivé signály zahŕňajú energiu vlastného hluku prijímacích zariadení a vonkajších prirodzených a zámerných zdrojov hluku.

4 . PREDBEŽNÝ VÝPOČET RPU. POTREBNÝ VÝPOČETSILY PULZU RHU A ZÍSKANIA ANTÉNY

Výpočet požadovaného pulzného výkonu rádiového vysielacieho zariadenia a zisku antény sa vykoná pre tri vlnové dĺžky: centimeter, decimeter a meter.

Najprv si vyberieme typ antény a vypočítame veľkosť antény.

4.1 Výber typu antény, výpočet rozmerov antény azisk

Radarová anténa musí mať smerový vzor, ​​ktorý poskytuje vysoké uhlové rozlíšenie. Ako anténa pre pulzné radary sa najviac používajú zrkadlové parabolické antény. Tieto antény uľahčujú získanie vyžarovacieho diagramu, ktorý poskytuje vysoké rozlíšenie v uhlových súradniciach a nízku úroveň bočných lalokov vyžarovacieho diagramu. Pre trojrozmerný radar s paralelným pohľadom v elevácii sa odporúča zvoliť buď symetrický výrez z rotačného paraboloidu alebo parabolický valec s fázovaným anténnym poľom ako prívod pre tvar zrkadla.

a pre antény Yagi

kde Di je šírka smerového vzoru antény pri polovičnej úrovni výkonu v zodpovedajúcej rovine;

l je vlnová dĺžka;

a- veľkosť antény v zodpovedajúcej rovine;

L je pozdĺžny rozmer Yagi antény.

Treba mať na pamäti, že minimálna hodnota koeficientu vo výraze (4.1) zodpovedá najvyššej úrovni postranných lalokov, maximálna hodnota koeficientu zodpovedá minimálnej úrovni postranných lalokov, aby sa zabezpečila vysoká odolnosť proti hluku radar na bočných lalokoch, hodnota koeficientu vo vyjadrení (4.1) by mala byť zvolená v rozmedzí 70 .. 90.

Tabuľka 4.1

Po vertikále ( a) a horizontálne ( v) mali by sa určiť rozmery zrkadla, geometrická plocha antény

S = (0,8...0,9) ab.(4.3)

Tabuľka 4.2

Výber antény končí výpočtom zisku antény

Tabuľka 4.4

Na určenie hodnoty celkového koeficientu rozlišovateľnosti (r?) pomocou detekčných kriviek (Príloha A) podľa daných pravdepodobností správnej detekcie D a falošného poplachu F L určte rozlišovací koeficient pre optimálne spracovanie r.

Pre jednoduchý nemodulovaný rádiový impulz a signál PCM sa optimálne filtrovanie jedného impulzu (jedinej vzorky signálu PCM) nahradí kvázi optimálnym. V tomto prípade sú straty v pomere signálu k šumu rovné

r C = 0,8 dB (4,9)

Ďalej sa namiesto koherentnej akumulácie používa nekoherentná. Straty pre nekoherentnú akumuláciu (g H) balenia je možné určiť z príslušných grafov (príloha B). ak sa vykonáva digitálne spracovanie, tak treba brať do úvahy aj straty spôsobené digitálnym spracovaním, t.j. vziať do úvahy kvantizačný šum r Ts. Nakoniec:

G? = g + g C + g H + g C. (4,10)

Tabuľka 4.6

Po určení r? energiu sondovacieho signálu možno nájsť podľa vzorca (4.6). energia snímacieho signálu súvisí s výkonom impulzu pomerom

E = b R I f I M, (4.11)

kde b je koeficient zohľadňujúci nepravouhlosť balenia. Odporúča sa zvoliť b

Výkon impulzu možno určiť z výrazu (4.11). Pre trojrozmerný radar musí byť výsledná hodnota výkonu impulzu vynásobená počtom kanálov v nadmorskej výške.

4.3 Približný výpočet spotreby energie zo siete

impulzný výkon možno použiť na určenie výkonu spotrebovaného koncovým stupňom rádiového vysielacieho zariadenia radaru z pohonných jednotiek

kde Q = Т / f И - pracovný cyklus signálu,

z G - účinnosť generátorového zariadenia,

s M - účinnosť modulátora (s M = 0,7...0,8),

s V - účinnosť usmerňovača (s V = 0,8...0,9),

s T - účinnosť transformátora (s T = 0,6)

5 . VÝVOJ ŠTRUKTURÁLNEJ SCHÉMY RPU

5.1 Funkcie rádiového vysielacieho zariadenia

Rádiové vysielacie zariadenie vykonáva nasledujúce funkcie:

Vytvára oscilácie vysokej frekvencie (nositeľ užitočných informácií), ktoré sa získavajú v dôsledku premeny energie zdrojov jednosmerného prúdu na energiu vysokofrekvenčného prúdu. Tento proces sa nazýva generovanie a zariadenie, v ktorom sa generuje vysokofrekvenčný prúd, sa nazýva generátor.

Vysokofrekvenčné oscilácie sú riadené.

Potreba ovládať vysokofrekvenčné oscilácie vzniká v ktorejkoľvek z rádiových liniek, ktorých celú škálu možno zredukovať na dva hlavné typy: komunikačné a radarové.

V pripojených rádiových vedeniach sa užitočné informácie ukladajú na ich vysielacie konce zmenou jedného alebo viacerých parametrov vysokofrekvenčných kmitov (amplitúdy, frekvencie alebo fázy) podľa príslušného zákona. Proces riadenia vysokofrekvenčných oscilácií sa nazýva modulácia a zariadenie, pomocou ktorého sa tento proces vykonáva, sa nazýva modulátor. V radarových systémoch sa užitočné informácie neukladajú na ich vysielacích koncoch, ale vznikajú pri odraze elektromagnetických vĺn od objektov (cieľov). Avšak pri tomto type rádiových spojení je tiež potrebná primárna modulácia alebo kľúčovanie vysokofrekvenčného prúdu, aby sa zabezpečila schopnosť extrahovať užitočné informácie v prijímacej ceste. Rádiové vysielacie zariadenie pozostáva zo súboru zariadení, ktoré zabezpečujú vytvorenie modulovaného vysokofrekvenčného prúdu. Pri použití v radarovom systéme je vysielač navrhnutý tak, aby generoval zvukový signál a vo všeobecnom prípade generoval rádiový signál v súlade s požiadavkami formulovanými počas vývoja špecifického rádiotechnického systému. Okrem funkcií uvedených vyššie - generovanie a modulácia - rádiové vysielacie zariadenie pomocou systému anténa-napájač vedie a vyžaruje modulovaný alebo manipulovaný vysokofrekvenčný prúd vo forme elektromagnetických vĺn v požadovanom smere.

5.2 Blokové schémy rádiových vysielacích zariadení. Jednostupňové a viacstupňové obvody vysielačov

Na vykonanie vyššie uvedených funkcií musí rádiové vysielacie zariadenie pozostávať z modulátora, RF generátora, antény a napájacích zdrojov. Okrem toho väčšina moderných vysielačov obsahuje systém UBS (riadiaci, blokovací a signalizačný), ktorý má automatické, riadiace a blokovacie prvky, ktoré zabezpečujú potrebnú postupnosť spínania, schopnosť udržiavať normálnu prevádzku a riadiť činnosť rádiového vysielacieho zariadenia. .

V závislosti od požiadaviek na vysielač môžu byť vykonávané v jednostupňovej alebo viacstupňovej schéme. Bloková schéma jednostupňového vysielača je znázornená na obrázku 5.1, ktorý obsahuje modulátor, generátor s vlastným budením, napájaciu dráhu, napájací zdroj, systém automatického riadenia frekvencie a systém riadenia, blokovania a signalizácie.

Obrázok 5.1 - Obvod jednostupňového vysielača

Na zvýšenie výstupného výkonu vysielača a stability frekvencie generovaných kmitov sa vysielače vykonávajú podľa viacstupňovej schémy (obrázok 5.2) alebo, ako sa nazývajú, vo forme zosilňovacích reťazcov.

Obrázok 5.2 - Obvod viacstupňového vysielača

V hlavnom oscilátore (MG) sa vytvoria elektromagnetické kmity požadovanej stability a následne ich frekvenčným (UF) a výkonovým zosilnením v predzosilňovači a výkonovom zosilňovači sa počiatočný signál privedie na požadované parametre.

5.3 Vypracovanie konštrukčnej schémy rádiového vysielacieho zariadenia

Toto zariadenie je navrhnuté tak, aby v každom zvuku generovalo jeden až štyri rádiové impulzy FCM na rôznych frekvenciách, ktoré nasledujú za sebou bez časového intervalu (obrázok 5.3).

Obrázok 5.3

Na zabezpečenie vysokej stability frekvencie snímacích signálov je vysielacie zariadenie vyrobené podľa schémy "nízkoenergetický vysoko stabilný budič - výkonový zosilňovač" (obrázok 5.4).

Patogén tvorí súbor jednoduchých a komplexných signálov. Na výstupe tvarovača, pri nastavení pásmových filtrov na prvý, ( NS-1) a NS-tá zložka výstupného signálu modulátora, súbor jednoduchých rádiových impulzov a rádiových impulzov PCM s rovnakými zákonmi kľúčovania fázovým posunom: na výstupe 1 - s frekvenciou u 0 + UM (FKM), na výstupe 2 - s frekvencia u 0 + ( NS-1) Ш М (ФКМ s párnym NS, prvočíslo pre nepárne NS), na výstupe 4 - s frekvenciou u 0 - NSШ М (ФКМ pre nepárne NS, jednoduché pre pár NS), na výstupe 3 - s frekvenciou (2 NS-1) SCM (FKM pre ľubovoľné NS). iné kombinácie signálov sú možné v závislosti od nastavenia pásmových filtrov.

Koherencia impulzov medzifrekvencie je zabezpečená nasledovne. Nepretržité napätie medzifrekvencie z frekvenčného syntetizátora vstupuje do synchronizačného systému, kde sa premieňa na sekvenciu hodinových impulzov (TI), z ktorých sa v každej perióde opakovania vytvárajú stroboskopické impulzy. Stroboskopické impulzy, trvanie f AND každý, nasledujú za sebou bez časového intervalu. Predná časť každého z nich je pevne spojená s fázou medzifrekvenčného napätia. Obvody kľúča sa otvoria na čas zodpovedajúci trvaniu impulzu stroboskopu.

Obrázok 5.4 - Rádiové vysielacie zariadenie

Použitie rovnakého vysokofrekvenčného napätia strednej frekvencie na vytváranie impulzov sondy teda poskytuje koherentnú sekvenciu impulzov a vysokú stabilitu ich opakovania.

Výkonový zosilňovač slúži na zosilnenie vysokofrekvenčných impulzných signálov z budiča na požadovanú úroveň.

Aby sa oslabil účinok „slepých“ rýchlostí, ako aj na ochranu radaru pred antiradarovými strelami, používa sa kolísanie frekvencie vysielania znejúcich impulzov. Úprava pásmových filtrov umožňuje vytvárať rôzne kombinácie signálov, čo zvyšuje odolnosť proti radarovému šumu.

Z na záver

Vojensko-politická situácia vo svete, napriek všetkému úsiliu našej krajiny, zostáva naďalej napätá, v dôsledku rozširovania bloku NATO na východ na úkor krajín bývalého socialistického spoločenstva (Česká republika, Maďarsko, Poľsko), ako aj krajiny bývalých sovietskych republík. V dôsledku toho sa neznižuje pravdepodobnosť, že nepriateľ je kedykoľvek schopný vykonať masívny úder proti dôležitým vojenským štátnym zariadeniam.

Potenciálny nepriateľ zároveň neprestáva vylepšovať vojenskú techniku, vznikajú nové typy PRLR, stíhačky, bombardéry, KR, UR, letecké bomby. Vylepšuje sa vybavenie na ochranu lietadiel, vrátane systémov elektronického boja, ktoré zahŕňajú zariadenia na nastavenie aktívneho a pasívneho rušenia.

Aby bolo možné účinne čeliť potenciálnemu vzdušnému útoku nepriateľa, potrebné prieskumné prostriedky, ktoré by boli schopné odhaliť vzdušné ciele na maximálne vzdialenosti a boli by chránené pred aktívnym a pasívnym rušením.

Výsledkom tejto práce bola analýza taktiky použitia SVKN a jej vplyvu na možnosť detekcie vzdušných objektov. Vykoná sa analýza spôsobov vzniku a typov snímacích signálov, na základe ktorých sa vypočítajú charakteristiky a vypracuje sa návrh na zlepšenie vysielacieho zariadenia. Vyvinutý budič signálu PCM zabezpečuje vytvorenie súboru jednoduchých a PCM signálov. Toto zariadenie umožňuje zvýšiť odolnosť proti rušeniu radaru pred aktívnym a pasívnym rušením a tiež zabezpečuje detekciu SVKN nepriateľa na vzdialených detekčných líniách.

Príloha A

Indikátory kvality optimálnej detekcie koherentných signálov s náhodnými parametrami

Úplne známy signál

Signál rovnakej fázy

Príloha B

Graf priemerných strát vyplývajúcich z akumulácie nekoherentného zhluku, ktorý pozostáva z M impulzov a používa sa na výpočet strát, keď sa signál vizuálne zobrazí na obrazovke PPI

Graf digitálnych nekoherentných akumulačných strát

(NS- počet nahromadených impulzov)

Uverejnené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Vypracovanie projektu impulzného prijímača radarovej stanice (radaru) decimetrového rozsahu. Klasifikácia radarov, parametre kvality príjmu. Výpočet parametrov uzlov obvodu štrukturálneho prijímača. Určenie šírky pásma prijímača.

diplomová práca, pridané 21.05.2009


Pristávacie systémy pre lietadlá s rozsahom metrov, centimetrov a decimetrov: účel, zloženie a vnútorná štruktúra, typy a porovnávací popis. Schematický simulačný program Micro-Cap, štúdia realizovateľnosti projektu.

semestrálna práca, pridaná 23.09.2013


Vývoj multifunkčného transceiveru pre zber informácií z externých zariadení - senzorov. Prehľad prijímačov v rozsahu 433 MHz. Výpočet mikropásikovej antény na strednej frekvencii. Výpočet nákladov na výrobu prototypu.

práca, doplnené 20.10.2013


Všeobecná charakteristika reflektorovej antény, jej účel a použitie. Výpočet centimetrovej reflektorovej parabolickej antény s napájaním v tvare pyramídového rohu. Určenie zisku s prihliadnutím na nepresnosť výroby zrkadla.

semestrálna práca, pridaná 18.01.2014


Typy frekvenčných syntetizátorov. Spôsoby a zariadenia na generovanie signálov v oblasti stredných vlnových dĺžok a spôsoby ich vyžarovania. Vypracovanie konštrukčného diagramu navrhovaného zariadenia, zabezpečujúceho jeho napájanie. Výskum syntetizátora frekvencií stredových vĺn.

práca, pridané 23.09.2016


Vypracovanie funkčnej blokovej schémy, výpočet ladiacich obvodov varikapu a vstupu, prvkov oscilačného obvodu UCH a prvého stupňa UHF za účelom návrhu prenosného vysielacieho prijímača pre rozsah dlhých vĺn podľa na zadané parametre.

semestrálna práca pridaná 27.01.2010


Program CST Microwave Studio na simuláciu vysokofrekvenčných elektromagnetických polí. Návrh hlavných uzlov W-pásma trubice s postupnou vlnou (TWT). Spomaľovacie, elektrooptické, zaostrovacie TWT systémy. Odbery energie zo spomaľovacieho systému.

práca, pridané 27.09.2016


Vypracovanie blokovej schémy rádiového vysielacieho zariadenia pre jednopásmovú telefóniu. Výpočet koncového stupňa, kolektorový obvod, výstupné prispôsobenie, tranzistorový autogenerátor. Výber tranzistora. Prehľad požiadaviek na napájanie.

ročníková práca, pridaná 4.2.2013


Zdôvodnenie, výber a výpočet taktických a technických charakteristík radarovej stanice lietadla. Stanovenie parametrov žiarenia a maximálneho dosahu. Odhad cieľových parametrov. Popis zovšeobecneného blokového diagramu radarovej stanice.

ročníková práca, pridaná 23.11.2010


Vývoj rádiového vysielacieho zariadenia pracujúceho v režime modulácie s jedným postranným pásmom, ktoré sa rozšírilo ako komunikačné zariadenie, pretože rečový signál je značne úzkopásmový. Výpočet vstupného obvodu tranzistora, výpočet kremenného oscilátora.