Структурна схема передавального пристрою РЛС. Радіолокаційні станції: історія та основні засади роботи. Режими роботи РЛС

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 володіє властивістю 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 позитивний прямокутний імпульс напруги подається на керуючий електрод 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 лише 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.

3. СТРУКТУРНА СХЕМА РЛС

Імпульсні РЛС, що здійснюють когерентний прийом і містять пристрій ЧПК, називають РЛС з селекцією цілей, що рухаються (РЛС з СДЦ).

Основна мета використання РЛС з СДЦ є режекція сигналів пасивних перешкод від нерухомих цілей (будівель, пагорбів, дерев), і виділення сигналів відображених від рухомих цілей для їх подальшого використання в виявниках та відображення об'єму радіолокації на індикаторі.

РЛС із СДЦ поділяються на істинно-когерентні та псевдо-когерентні.

У істинно-когерентних РЛС зондуючий сигнал являє собою когерентну послідовність радіоімпульсів з однаковою початковою фазою всіх радіоімпульсів або з відомою різницею початкових фаз радіоімпульсів віддалених на .

У псевдо-когерентних РЛС зондуючий сигнал є некогерентною послідовністю радіоімпульсів, але при обробці прийнятих сигналів випадковість початкових фаз використовується таким чином, що прийом стає когерентним.

Іншими словами, як у істинно-когерентних РЛС, так і в псевдо-когерентних РЛС сигнал на виході лінійного тракту приймача, отриманий при відображенні зондувального сигналу від нерухомої точкової мети, являє собою імпульсну когерентну пачку з однаковими початковими фазами радіоімпульсів, а точкової мети, що рухається з радіальною швидкістю Початкові фази радіоімпульсів у сусідніх періодах повторення відрізняється на .

При аналізі роботи когерентно-імпульсних РЛС зазвичай робиться припущення, що в межах головного "променя" діаграма спрямованості постійна, а поза головним "променем" випромінювання та прийом не проводяться. Це припущення дозволяє вважати, що навіть з урахуванням сканування антени амплітуди всіх імпульсів пачки когерентної, отриманої при відображенні зондуючого сигналу від точкової рухомої або нерухомої мети, однакові.

Істинно-когерентні РЛС будуються на базі багатокаскадного передавача з підсилювачами потужності на виході, а псевдо-когерентні РЛС - на базі високочастотного генератора.

Для проектованої РЛС необхідно використовувати складні сигнали з , для цього, як правило, використовуються істинно-когерентні РЛС.

На рис.3.1 наведено спрощену структурну схему одного з варіантів істинно-когерентних РЛС.

Мал. 3.1 Узагальнена структурна схема РЛЗ

Розгорнуту структурну схему істинно-когерентної РЛС наведено в додатку 3.

У даній РЛС з СДЦ як передавача використовується підсилювач потужності (РОЗУМ) з імпульсною модуляцією, а опорний сигнал формується за допомогою стабільного генератора (СГ) гармонійних коливань на частоті f пр. Перевага даної схеми полягає в тому, що вона дозволяє застосувати активний спосіб формування ФМС не тільки на несучій частоті, а й на нижчих радіочастотах.

Сигнал від стабільного генератора (СГ) як опорний подається на когерентний детектор (КД). Він же надходить на формувач ФМ сигналу (ФФМС) і далі, змішувач (СМ1), куди одночасно подається сигнал від місцевого гетеродина (МГ), що генерує гармонійне коливання на частоті f мг = f 0 -f пр. Коливання з виходу СМ1 на частоті f 0 надходять на підсилювач потужності (РОЗУМ), в якому відбувається посилення та імпульсна модуляція гармонійного ФМ коливання частотою f 0 . На виході підсилювача потужності виходять ФМ імпульси необхідної потужності та тривалості, що йдуть з частотою f п. Ці імпульси через антеневий перемикач (АП) надходять на антену.

У режимі прийому сигнали з виходу АП надходять змішувач (СМ2),куди одночасно подається коливання від МГ. Сигнали проміжної частоти з виходу СМ2 надходять на підсилювач радіочастоти (У), налаштований на проміжну частоту, і далі на узгоджений фільтр, потім КД, куди подається опорний сигнал з виходу СГ. Сигнали з виходу КД надходять на пристрій черезперіодну компенсацію (ЧПК) заданої кратності. Після перетворення в однополярні сигнали з виходу ЧПК подаються на накопичувач пачки імпульсів (БН) і потім відеопідсилювач (ВУ), а з нього на пристрої виявлення і вимірювання координат мети.

Для компенсації нестабільності лінії затримки, що використовується в ЧПК, необхідне коригування періоду повторення імпульсів, що випромінюються. Для цих цілей служить блок синхронізації (БС), який з огляду на цю нестабільність керує формуванням пачки зондувальних імпульсів і блоком початкової установки (БНУ) через логічну схему (ЛЗ).

Проведемо вибір елементної бази до цієї структурної схеми:

У РЛС виявлення з круговим оглядом найбільшого поширення набули дзеркальні антени, що складаються із слабоспрямованого випромінювача та дзеркального відбивача. Відбивач виконується у вигляді зрізаного парабалоіда, що дозволяє отримати діаграму спрямованості виду косеканс квадрат.

Як підсилювач потужності використовується лампа хвилі, що біжить (ЛБВ)

Приймач у РЛС будується за супергетеродинною схемою, яка дозволяє отримати більш високу чутливість приймального тракту. Вхідним пристроєм приймача є напівпровідниковий змішувач.

Місцевий гетеродин внаслідок високих вимог до стабільності частоти виконується на базі стабільного генератора, що задає.

Узгоджений фільтр ФМ сигналу може бути реалізований на основі ультразвукових ліній затримки (УЛЗ).

Формувач ФМС описаний при розрахунку параметрів сигналу ФМ.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Методичні вказівки до вивчення теми «Принципи та фізичні основи побудови радіолокаційних та радіонавігаційних систем» з дисципліни «Основи теорії радіотехнічних систем» для студентів спеціальності 23.01/Упоряд. М.Б.Свердлік. - Одеса: ОПІ, 1991. - 112 с.

2. Тексти лекцій з дисципліни "Основи теорії радіотехнічних систем". Розділ «Виявлення сигналів» для студентів спеціальності 23.01/Упоряд. М.Б.Свердлік. - Одеса: ОПІ. 1992. - 87 с.

3. Методичні вказівки з вивчення теми «Статистична оцінка параметрів та синтез вимірювачів координат цілей» для студентів спеціальності 23.01/Упоряд. М.Б.Свердлік. - Одеса: ОПІ, 1990. - 53 с.

4. Тексти лекцій з дисципліни "Основи теорії радіотехнічних систем". Розділ «Складні сигнали» для студентів спеціальності 23.01 / Упоряд. М.Б.Свердлік. - Одеса: ОПУ. 1996. - 51 с.

5. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни «Основи теорії радіотехнічних систем» для студентів спеціальності 23.01/Упоряд. М.Б.Свердлик, А.А.Кононов, В.Г.Макаренко. - Одеса: ОПІ, 1991. - 52 с.

6. Лезін Ю. С. «Введення в теорію та техніку радіотехнічних систем»: Навч. посібник для вузів. -М.: Радіо і зв'язок, 1986. - 280 с., Іл.

7. «Радіотехнічні системи»/Під. ред. Ю.М.Казарінова. - М.: Вищ. шк., 1990.

Додаток 2

Структурна схема узгодженого фільтра для когерентної 12-імпульсної пачки 15-позиційних сигналів ФМ.

А – узгоджений фільтр для одного імпульсу

В – накопичувач пачки імпульсів

Додаток 3

Розгорнута структурна схема РЛС

Розгорнуту схему узгодженого фільтра (СФ) та блоку накопичення (БН) наведено у додатку 2. Розгорнуту ж схему ЧПК, завдяки люб'язності викладача, магістрантам можна не наводити.

Зменшити ймовірність виникнення пожеж на даному об'єкті. ВИСНОВОК З метою забезпечення безпеки руху річкового транспорту в камері шлюзу Усть-Каменогорської гідроелектростанції в даному дипломному проекті була розроблена станція радіолокації виявлення надводних цілей, вона набагато ефективніша, ніж, наприклад система відео спостереження. Були розраховані основні ...

Технічній досконалості, бойовим та експлуатаційним якостям не поступалися кращим зарубіжним зразкам, а нерідко і перевершували їх. Більшість із створених у ці роки зразків більшою чи меншою мірою являли собою високоточну зброю. У них використовувалися високоточні інерційні системи, системи корекції та телеуправління рухом на траєкторії та системи самонаведення на кінцевому...

КНИ явища сліпий швидкості і неоднозначності по дальності, усунення яких знадобилося змінити загальноприйняту схему побудови приймача супроводу з дальності, і навіть задіяти ЦВС на вирішення низки задач. Важливе технічне рішення було знайдено при проектуванні приймальної системи у використанні одних і тих же вузлів та елементів системи синхронізації для роботи РЛС в режимі ЛЧМ.

Параметри виявлення. Оскільки пачка, що приймається з N імпульсів є когерентною, то. 2. Розрахунок параметрів помехопостановщика 2.1 Розрахунок потужності передавача загороджувальної та прицільної перешкод перешкода перешкода захист радіолокаційна станція Можна виділити кілька основних типів передавачів загороджувальних перешкод: прямошумові передавачі; передавачі перешкод, що використовують потужний...

РЛС складається з таких основних елементів:

Передавальний пристрій;

Приймальний пристрій;

Антенний комутатор та антенний пристрій;

Кінцевий пристрій;

Синхронізатор.

Структурна схема РЛС показано на рис.5.2.

Рис.5.2 Структурна схема станції радіолокації.

Передавальний пристрійРЛС призначене для формування зондувального сигналу та передачі його в антену.

Приймальний пристрійРЛС призначене для попередньої обробки відбитого сигналу, прийнятого антеною. Воно здійснює виділення корисного сигналу із суміші сигналу та перешкод, перетворення радіосигналу на відеосигнал і передачу його в кінцевий пристрій.

Антенний комутаторпризначений для підключення передавача до антени при випромінюванні зондувального сигналу та підключення приймача до антени при прийомі відбитого сигналу.

Кінцевий пристрійдля аналізу корисного сигналу Тип кінцевого пристрою залежить від виду сигналу (аналоговий або цифровий), одержувача інформації радіолокації (оператор, пристрій автоматичного визначення координат, ЕОМ і т.д.) і типу радіолокаційної інформації.

Синхронізаторзабезпечує задану послідовність роботи елементів РЛЗ. Так, наприклад, найбільш поширених РЛС з імпульсним режимом роботи синхронізатор виконує наступні функції:

Погодження моменту формування зондувального імпульсу з моментом запуску тимчасової розгортки індикатора або нульовим відліком обчислювального пристрою;

Узгодження положення діаграми спрямованості антени у просторі з розгорненням індикатора або нульовим відліком обчислювального пристрою;

Визначення моменту відкриття приймача та інтервалу його роботи.

При цьому принципово можливі такі методи синхронізації:

1. Синхронізація від передавача до кінцевого пристрою.

У таких РЛС момент формування зондувального імпульсу визначає момент запуску тимчасової розгортки індикатора або обнулення обчислювального пристрою. Достоїнство такого способу синхронізації полягає в тому, що нестабільність частоти зондуючих імпульсів передавача не впливає на точність радіолокаційних вимірювань. Однак таким РЛС властива нестабільність запуску кінцевого пристрою, яку важко повністю усунути.

2. Синхронізація від кінцевого пристрою до передавача.

У цьому випадку роботою кінцевого та передавального пристрою керує високостабільний генератор, що входить до складу кінцевого пристрою. Завдяки цьому досягається висока точність радіолокаційних вимірів. Однак виникають проблеми при зміні частоти проходження зондувальних імпульсів.

3. Синхронізація за допомогою окремого високостабільного кварцового генератора, що не входить до складу передавального або кінцевого пристрою.

Такий спосіб синхронізації застосовують у більшості сучасних РЛС, які зазвичай передбачають можливість зміни частоти проходження зондувальних імпульсів у процесі роботи станції. Це необхідно для забезпечення перешкодозахищеності РЛС під час роботи в умовах пасивних або активних радіолокаційних перешкод.

Структурна схема РЛС в основному залежить від її призначення, типу зондувального сигналу (імпульсний або безперервний) і параметра радіосигналу, що модулюється.

Однак у загальному випадку процедура обробки радіосигналу в РЛС повинна бути узгоджена не тільки з типом сигналу зондуючого, але і з виглядом перешкод. Тому структурна схема РЛС має враховувати джерела активних та пасивних радіоелектронних перешкод.

Це завдання ускладнює роботу будь-якої РЛЗ, т.к. перешкоди викликають спотворення відбитого від мети сигналу і ведуть до втрати корисної інформації радіолокації. Тому в процесі обробки відбитого сигналу прагнуть придушити перешкоди, що досягається введенням до складу структурної схеми РЛС пристроїв захисту радіоелектронних перешкод.

Сучасна війна стрімка та швидкоплинна. Найчастіше переможцем у бойовому зіткненні виходить той, хто першим зможе виявити потенційну загрозу та адекватно на неї зреагувати. Вже понад сімдесят років для пошуку противника на суші, морі та в повітрі використовується метод радіолокації, заснований на випромінюванні радіохвиль та реєстрації їх відображень від різних об'єктів. Пристрої, що посилають і приймають подібні сигнали, називаються станціями радіолокації (РЛС) або радарами.

Термін «Радар» - це англійська абревіатура (radio detection and ranging), яка була запущена в обіг у 1941 році, але давно вже стала самостійним словом і увійшла до більшості мов світу.

Винахід радара – це, безперечно, знакова подія. Сучасний світ важко уявити без радіолокаційних станцій. Їх використовують в авіації, у морських перевезеннях, за допомогою РЛС передбачається погода, виявляються порушники правил дорожнього руху, проводиться сканування земної поверхні. Радіолокаційні комплекси (РЛК) знайшли своє застосування в космічній промисловості та системах навігації.

Однак найширше застосування радари знайшли у військовій справі. Слід сказати, що ця технологія спочатку створювалася для військових потреб і дійшла стадії практичної реалізації перед початком Другої світової війни. Усі найбільші країни-учасниці цього конфлікту активно (і не без результату) використовували станції радіолокації для розвідки та виявлення суден і літаків противника. Можна впевнено стверджувати, що застосування радарів вирішило результат кількох знакових битв як у Європі, і Тихоокеанському театрі бойових дій.

Сьогодні РЛС використовуються для вирішення надзвичайно широкого спектру військових завдань від відстеження запуску міжконтинентальних балістичних ракет до артилерійської розвідки. Кожен літак, гелікоптер, військовий корабель має власний радіолокаційний комплекс. Радари є основою системи протиповітряної оборони. Новий радіолокаційний комплекс із фазованими антеними гратами буде встановлено на перспективний російський танк «Армата». Взагалі ж, різноманіття сучасних радарів вражає. Це абсолютно різні пристрої, які відрізняються розмірами, характеристиками та призначенням.

З упевненістю можна заявити, що сьогодні Росія є одним із визнаних світових лідерів у галузі розробки та виробництва РЛС. Однак перш ніж говорити про тенденції розвитку радіолокаційних комплексів, слід сказати кілька слів про принципи роботи радарів, а також історію радіолокаційних систем.

Як працює радіолокатор

Локацією називають спосіб (або процес) визначення місця чогось. Відповідно, радіолокація - це метод виявлення предмета або об'єкта в просторі за допомогою радіохвиль, які випромінює та приймає пристрій під назву радіолокатор або РЛС.

Фізичний принцип роботи первинного чи пасивного радара досить простий: він передає у простір радіохвилі, які відбиваються від навколишніх предметів і повертаються щодо нього як відбитих сигналів. Аналізуючи їх, радар здатний виявити об'єкт у певній точці простору, а також показати його основні характеристики: швидкість, висоту, розмір. Будь-яка РЛС – це складний радіотехнічний пристрій, що складається з багатьох компонентів.

До складу будь-якого радара входить три основні елементи: передавач сигналу, антена та приймач. Всі станції радіолокації можна розділити на дві великі групи:

• імпульсні;
• безперервної дії.

Передавач імпульсної РЛС випускає електромагнітні хвилі протягом короткого проміжку часу (частки секунди), наступний сигнал надсилається тільки після того, як перший імпульс повернеться назад і потрапить у приймач. Частота повторення імпульсу – одне з найважливіших показників РЛС. Радіолокатори низької частоти посилають кілька сотень імпульсів за хвилину.

Антена імпульсного радара працює і прийом, і передачу. Після випромінювання сигналу передавач відключається на час і вмикається приймач. Після його прийому відбувається зворотний процес.

Імпульсні РЛС мають як недоліки, і переваги. Вони можуть визначати дальність відразу кількох цілей, подібний радар може обходитися однією антеною, індикатори подібних пристроїв відрізняються простотою. Однак при цьому сигнал, що випускається подібним до РЛС повинен мати досить велику потужність. Також можна додати, що всі сучасні радари супроводу виконані за імпульсною схемою.

В імпульсних радіолокаційних станціях як джерело сигналу зазвичай використовують магнетрони, або лампи хвилі, що біжить.

Антена РЛС фокусує електромагнітний сигнал і спрямовує його, вловлює відбитий імпульс і передає його до приймача. Існують радіолокатори, в яких прийом і передача сигналу виробляються різними антенами, причому вони можуть бути один від одного на значній відстані. Антена РЛС здатна випромінювати електромагнітні хвилі по колу або працювати у певному секторі. Промінь радара може бути направлена ​​по спіралі або мати форму конуса. Якщо потрібно, РЛС може стежити за метою, що рухається, постійно направляючи на неї антену за допомогою спеціальних систем.

До функцій приймача входить обробка отриманої інформації та передача її на екран, з якого вона зчитується оператором.

Крім імпульсних РЛС, існують і радари безперервної дії, які постійно випромінюють електромагнітні хвилі. Такі станції радіолокації у своїй роботі використовують ефект Доплера. Він полягає в тому, що частота електромагнітної хвилі, відображеної від об'єкта, який наближається до джерела сигналу, буде вищою, ніж від об'єкта, що віддаляється. При цьому частота імпульсу, що випускається, залишається незмінною. Радіолокатори подібного типу не фіксують нерухомі об'єкти, їх приймач уловлює лише хвилі з частотою вищою або нижчою за випромінювану.

Типовим доплерівським радіолокатором є радар, який використовують співробітники поліції для визначення швидкості автомобілів.

Основною проблемою радарів безперервної дії є неможливість з їхньою допомогою визначати відстань до об'єкта, зате при їх роботі не виникає перешкод від нерухомих предметів між РЛС та метою або за нею. Крім того, доплерівські радари – це досить прості пристрої, яким для роботи достатньо сигналів малої потужності. Також слід зазначити, що сучасні станції радіолокації з безперервним випромінюванням мають можливість визначати відстань до об'єкта. І тому використовується зміна частоти РЛС під час роботи.

Однією з головних проблем у роботі імпульсних РЛС є перешкоди, що йдуть від нерухомих об'єктів, як правило, це земна поверхня, гори, пагорби. Працюючи бортових імпульсних радарів літаків всі об'єкти, що знаходяться нижче, «затінюються» сигналом, відбитим від земної поверхні. Якщо говорити про наземні або суднові радіолокаційні комплекси, то для них ця проблема проявляється у виявленні цілей, що летять на малих висотах. Щоб усунути подібні перешкоди використовується той самий ефект Доплера.

Окрім первинних РЛС, існують і так звані вторинні радіолокатори, які використовуються в авіації для впізнання повітряних суден. До складу таких радіолокаційних комплексів, крім передавача, антени та приймального пристрою, входить ще й літаковий відповідач. При опроміненні його електромагнітним сигналом відповідач видає додаткову інформацію про висоту, маршрут, номер борту, його державну належність.

Також радіолокаційні станції можна розділити за довжиною та частотою хвилі, на якій вони працюють. Наприклад, для дослідження поверхні Землі, а також для роботи на значних дистанціях використовуються хвилі 0,9-6 м (частота 50-330 МГц) та 0,3-1 м (частота 300-1000 МГц). Для управління повітряним рухом застосовується РЛС із довжиною хвилі 7,5-15 см, а загоризонтні радари станцій виявлення ракетних пусків працюють на хвилях із довжиною від 10 до 100 метрів.

Історія радіолокації

Ідея радіолокації виникла практично відразу після відкриття радіохвиль. У 1905 році співробітник німецької компанії Siemens Крістіан Хюльсмейєр створив пристрій, який за допомогою радіохвиль міг виявити великі металеві об'єкти. Винахідник пропонував встановлювати його на кораблях, щоб вони могли уникати зіткнень за умов поганої видимості. Проте суднові компанії не зацікавились новим приладом.

Проводилися експерименти з радіолокацією та у Росії. Ще наприкінці XIX століття російський учений Попов виявив, що металеві об'єкти перешкоджають поширенню радіохвиль.

На початку 20-х років американські інженери Альберт Тейлор і Лeo Янг зуміли за допомогою радіохвиль засікти судно, що пропливало. Однак стан радіотехнічної промисловості на той час був такий, що створити промислові зразки радіолокаційних станцій було важко.

Перші станції радіолокації, які можна було використовувати для вирішення практичних завдань, з'явилися в Англії приблизно в середині 30-х років. Ці пристрої були дуже великими, встановлювати їх можна було лише на суші чи палубі великих кораблів. Лише у 1937 році було створено прототип мініатюрної РЛС, яку можна було встановити на літак. На початок Другої світової війни англійці мали розгорнутий ланцюг радіолокаційних станцій під назвою Chain Home.

Займалися новим перспективним напрямом у Німеччині. Причому, слід сказати, небезуспішно. Вже 1935 року головнокомандувачу німецького флоту Редеру продемонстрували діючий радіолокатор з електронно-променевим дисплеєм. Пізніше на його основі були створені серійні зразки РЛС: Seetakt для військово-морських сил та Freya для ППО. У 1940 році до німецької армії почала надходити система радіолокаційного управління вогнем Würzburg.

Однак незважаючи на очевидні досягнення німецьких учених та інженерів у галузі радіолокації, німецька армія почала використовувати радіолокатори пізніше за англійців. Гітлер і верхівка Рейху вважали радари виключно оборонною зброєю, яка не надто потрібна переможній німецькій армії. Саме з цієї причини до початку битви за Британію у німців було розгорнуто лише вісім радіолокаційних станцій Freya, хоча за своїми характеристиками вони як мінімум не поступалися англійським аналогам. Загалом можна сказати, що саме успішне використання радарів багато в чому визначило результат битви за Британію і подальше протистояння між Люфтваффе і ВПС союзників у небі Європи.

Пізніше німці на основі системи Würzburg створили рубіж ППО, який отримав назву "лінії Каммхубера". Використовуючи підрозділи спеціального призначення, союзники зуміли розгадати секрети німецьких радарів, що дозволило ефективно глушити їх.

Незважаючи на те, що англійці вступили в «радарну» гонку пізніше за американців і німців, на фініші вони зуміли обігнати їх і підійти до початку Другої світової війни з найпросунутішою системою виявлення радіолокацій літаків.

Вже у вересні 1935 року англійці розпочали будівництво мережі радіолокаційних станцій, до складу якої перед війною вже входили двадцять РЛС. Вона повністю перекривала підліт до Британських островів із боку європейського узбережжя. Влітку 1940 року британськими інженерами було створено резонансний магнетрон, який пізніше став основою бортових радіолокаційних станцій, що встановлюються на американських та британських літаках.

Роботи в галузі військової радіолокації велися й у Радянському Союзі. Перші успішні експерименти щодо виявлення літаків за допомогою радіолокаційних станцій у СРСР були проведені ще в середині 30-х років. У 1939 році на озброєння РСЧА була прийнята перша РЛС РУС-1, а в 1940 - РУС-2. Обидві станції були запущені в серійне виробництво.

Друга світова війна наочно показала високу ефективність використання станцій радіолокації. Тому після її закінчення розробка нових РЛЗ стала одним із пріоритетних напрямків розвитку військової техніки. Бортові радіолокатори з часом отримали всі без винятку військові літаки та кораблі, РЛС стали основою систем протиповітряної оборони.

У період Холодної війни у ​​США та СРСР з'явилася нова руйнівна зброя – міжконтинентальні балістичні ракети. Виявлення запуску цих ракет стало питанням життя та смерті. Радянський вчений Микола Кабанов запропонував ідею використання коротких радіохвиль виявлення літаків противника великих відстані (до 3 тис. км). Вона була досить проста: Кабанов з'ясував, що радіохвилі довжиною 10-100 метрів здатні відбиватися від іоносфери, і опромінюючи цілі на поверхні землі, повертатися тим самим шляхом до РЛС.

Пізніше на основі цієї ідеї було розроблено радіолокатори загоризонтного виявлення запуску балістичних ракет. Прикладом таких РЛС може бути «Дарьял» - станція радіолокації, яка кілька десятиліть була основою радянської системи попередження про ракетні пуски.

В даний час одним з найперспективніших напрямків розвитку радіолокаційної техніки вважається створення РЛС з фазованими антеними гратами (ФАР). Подібні радари мають не один, а сотні випромінювачів радіохвиль, роботою яких керує сильний комп'ютер. Радіохвилі, що випускаються різними джерелами у ФАР, можуть посилювати один одного, якщо вони збігаються по фазі, або ж, навпаки, послаблювати.

Сигнал РЛС з фазованими гратами можна надавати будь-яку необхідну форму, його можна переміщати в просторі без зміни положення самої антени, працювати з різними частотами випромінювання. РЛС з фазованими гратами набагато надійніше і чутливіше, ніж радіолокатор зі звичайною антеною. Однак у подібних радарів є й недоліки: великою проблемою є охолодження РЛС із ФАР, крім того, вони складні у виробництві та дорого коштують.

Нові станції радіолокації з фазованими гратами встановлюються на винищувачі п'ятого покоління. Ця технологія використовується в американській системі раннього попередження про ракетний напад. Радіолокаційний комплекс із ФАР буде встановлений на новий російський танк «Армата». Слід зазначити, що Росія є одним із світових лідерів у розробці радіолокаторів із ФАР.

Якщо у вас виникли питання – залишайте їх у коментарях під статтею. Ми чи наші відвідувачі з радістю відповімо на них

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Дипломна робота

Радіопередавальний пристрій РЛС сантиметрового діапазону

АННОТАЦІЯ

У даному дипломному проекті спроектовано радіопередавальне пристрій РЛС сантиметрового діапазону.

Мета дипломного проекту на основі аналізу сучасних та перспективних засобів повітряного нападу обґрунтувати вимоги до основних параметрів перспективної РЛС виявлення, а також спроектувати радіопередавальний пристрій цієї РЛС.

пристрій радіопередавач радіолокація станція діапазон

Вступ

1. Аналіз сучасних та перспективних засобів повітряного нападу

2. Тактико-технічне обґрунтування основних параметрів РЛЗ

2.1 Основні технічні характеристики імпульсного передавача

2.2 Вплив структур та параметрів зондувальних радіоімпульсів на технічні характеристики РЛС

2.3 Вплив структур та параметрів зондувальних радіоімпульсів на перешкодозахищеність РЛС

3. Розробка структурної схеми РЛЗ

3.1 Тракт генерування та випромінювання радіолокаційних сигналів

3.1.1 Антенний пристрій

3.1.2 Високочастотний тракт РЛЗ

3.2 Тракт прийому та виділення сигналу

4 Розрахунок необхідної імпульсної потужності РПУ та коефіцієнта посилення антени

4.1 Вибір типу антени, розрахунок розмірів та коефіцієнта посилення антени

4.2 Розрахунок необхідної потужності передавача

4.3 Приблизний розрахунок споживаної від мережі потужності

5 Розробка структурної схеми РПУ

5.1 Функції, що виконуються радіопристроєм

5.2. Структурні схеми РПУ. Однокаскадна та багатокаскадна схема передавача

5.3 Розробка структурної схеми РПУ

ВСТУП

Для забезпечення надійного захисту держави розвиваються усі види збройних сил. Разом з тим, у сучасних умовах, коли на перше місце серед засобів ведення війни висунулася ядерна зброя та різноманітні засоби доставки її до об'єктів – балістичні та крилаті ракети, незмірно зросла роль протиповітряної оборони.

Досвід локальних воєн в Іраку, Югославії незаперечно показав, що протиповітряна оборона у сучасних умовах перетворилася на фактор стратегічного значення. Удосконалення засобів повітряного нападу та тактики їх застосування викликало нові вимоги до протилітацької оборони. Вона повинна бути стійкою до перешкод, достатньо ефективною для всього практично досяжного діапазону висот і швидкостей, забезпечувати боротьбу з малорозмірними цілями.

Одним з головних напрямків на шляху вирішення завдань ППО – забезпечення надійного виявлення та проведення повітряних цілей при польотах на будь-яких висотах, аж до гранично малих, в умовах радіоелектронної протидії.

У цій дипломній роботі буде, на основі аналізу сучасних та перспективних засобів повітряного нападу, обґрунтовано вимоги до основних параметрів перспективної РЛС виявлення. Спроектовано радіопередавальний пристрій цієї РЛС і розроблено збудник багаточастотного ФКМ сигналу з частотою, що дискретно змінюється девіацією.

1 . АНАЛІЗ СУЧАСНИХ І ПЕРСПЕКТИВНИХЗАСОБІВ ПОВІТРЯНОГО НАПАДУ

В останні роки значно розширено діапазон форм загрози військовою силою. Все більше уваги приділяється збільшенню кількості районів присутності великих угруповань збройних сил США на постійній або тимчасовій основі та нарощування можливостей для їх швидкого посилення з метою вирішення міжнародних проблем шляхом загрози або прямого використання військової могутності.

В умовах кардинальних змін, що відбуваються на міжнародній арені та пов'язані з активізацією договірних процесів щодо скорочення різних видів збройних сил та озброєння, покращення відносин між США та Росією, американське військово-політичне керівництво завершує перегляд військової стратегії, основу якої становлять чотири головні положення: забезпечення стратегічного стримування шляхом залякування, збереження передового розгортання у ключових регіонах, ефективне реагування на кризову обстановку, збереження здатності швидко наростити чисельність та потужність збройних сил у разі потреби.

У дев'яності роки в американській військовій стратегії з'явився новий підхід до визначення типу воєн, у яких можуть брати участь збройні сили США. Поряд із класифікацією воєн за масштабами та засобами їх ведення військова доктрина США поділяє всі можливі у міждержавних відносинах форми збройної боротьби з інтенсивності. При цьому виділяється три групи конфліктів: високої, середньої та низької інтенсивності. До конфліктів високої інтенсивності відносяться війни глобального охоплення між державами або їх коаліціями, в яких протиборчі сторони застосовують для досягнення рішучих політичних цілей усі наявні ядерні, хімічні та біологічні зброї.

До конфліктів середньої інтенсивності відносяться війни між державами чи коаліціями держав із застосуванням усіх сил та засобів, включаючи обмежене використання зброї масової поразки.

Американське Військово-політичне керівництво вважає, що в даний час ймовірність великомасштабного зіткнення між США і Росією через ядерний паритет, що склався, і у зв'язку з поліпшенням відносин між двома країнами є низькою за останні роки. Одночасно з цим визнається, що зросла можливість участі США у конфліктах низької інтенсивності, під якими розуміються як форми застосування збройних сил (обмежені бойові дії, демонстрація сили), так і економічні, політичні та ідеологічні акції, які можуть здійснюватися США у різних регіонах світу цілях «захисту американських інтересів». При цьому США надають собі право не тільки втручатися на власний розсуд у справи суверенних держав, а й визначити, в якій формі це робити.

Пентагон передбачає три аспекти такого втручання:

Проти країн, що розвиваються, на чолі яких стоять неугодні Вашингтону уряди;

Підтримка проамериканських режимів, стабільність яких перебуває під загрозою;

Проти держав, у яких, за визначенням США, є «терористичні елементи», що загрожують американським інтересам.

Незважаючи на значне зниження можливості глобального ядерного конфлікту та перенесення акценту в підготовці збройних сил США до участі в конфліктах низької інтенсивності американське керівництво не виключає ймовірності великомасштабної війни проти Росії, яка, за американськими оцінками, «має фізичну можливість знищити США одним нищівним ударом».

Як можливий спосіб розв'язання війни на основних театрах вважається переростання конфліктів низької інтенсивності у військові дії більшого масштабу, аж до загальної війни. Однак головним способом розв'язання великомасштабних воєн військове керівництво США вважає раптовий напад заздалегідь розгорнутими у мирний час угрупованнями військ.

Загалом заходи, що здійснюються США з досягнення військово-стратегічної та військово-технічної переваги над нашою країною, а також ставка на використання військової сили для досягнення зовнішньополітичних цілей дозволяють, на переконання Вашингтона, проводити передбачений стратегією національної безпеки курс, спрямований не лише на «глобальне стримування» Росії, але й на максимальне використання нинішньої обстановки для створення нової системи міжнародних відносин, в якій США відводилася б роль безперечного лідера, який має особливі повноваження внаслідок величезного економічного та військового майна. З розглянутого вище випливає, що одним із ймовірних супротивників для Росії є ЗС США та блоку НАТО в цілому.

Досвід останніх локальних воєн показує, що основну роль при проведенні військових операцій американське керівництво відводить ВПС США та НАТО. Основною силою здатної стримувати авіацію є війська ППО, необхідно враховувати як тактику застосування, як і технічні можливості засобів повітряного нападу.

В даний час засоби повітряного нападу складаються із засобів стратегічної авіації, засобів тактичної авіації, засобів авіації ВМС, засобів армійської авіації, безпілотних літальних апаратів (БЛА) та авіаційних засобів ураження (рисунок 1). ТА та палубна авіація розглядаються командуванням США та НАТО як головна ударна сила на ТВД у всіх видах воєн із застосуванням та без застосування ЯО. Тактика дій тактичної та палубної авіації під час прориву ППО ВПС передбачає певну оперативну побудову, що включає кілька груп літаків різного стратегічного призначення:

Група вогневого придушення засобів ППО ВПС;

Ударні групи;

Групи безпосереднього прикриття ударних груп від винищувачів ППО ВПС;

Групи радіоелектронного придушення засобів ППО ВПС;

Групи контролю та розвідки результатів удару;

Групи далекого радіолокаційного виявлення та управління.

Рисунок 1 – Класифікація засобів повітряного нападу

Ударні групи літаків ТА та СА призначені для завдання ударів по об'єктах літаками F-111, F-117, «ТОРНАДО», «ЯГУАР», «ХАРРІЄР», а також А-7D, А-10, «АЛЬФА-ДЖЕТ» (таблиця 1).

Групи вогневого придушення засобів ППО ВПС призначені для знищення або виведення з ладу засобів ППО ВПС з метою «засліпити» систему ППО ВПС, порушити систему вогню ЗРВ, проробити проломи в системі ППО ВПС. Об'єктами вогневого впливу можуть бути РЛС, командні пункти, аеродроми, пункти наведення винищувальної авіації та позиції ЗРВ.

Найбільш поширеним способом вогневого придушення засобів ППО ВПС вважається групова атака ланкою літаків з прикриттям та застосуванням як звичайних так і протирадіолокаційних ракет типу "ШРАЙК", "СТАНДАРТ-АРМ", "ХАРМ", "АЛАРМ", "ТЕСІТ РЕЙНБОУ".

Таблиця 1

Основною протирадіолокаційною ракетою на озброєнні в даний час на озброєнні ВПС і ВМФ США є ПРЛР «ХАРМ» (AQM-88А). Вона призначена для знищення РЛС ЗРВ, ППО ВПС, що працюють у дециметровому та сантиметровому діапазоні. Основні ТТХ ПРЛР наведені у таблиці 2.

Таблиця 2

Найменування	Дальність стрілянини, км	Швидкість польоту, м/с	Точність стрілянини, м	Носії
СТАНДАРТ-АРМ
ТЕСІТ-РЕЙНБОУ		Мала (до 830 км/год)

Група безпосереднього прикриття ударних груп від винищувачів ППО ВПС. На озброєнні ВПС США перебувають винищувачі-перехоплювачі, а також багатоцільові винищувачі типу: торнадо F-2; "фантом" FGR, 2F-15

ТТХ даних літаків наведено у таблиці 3.

Таблиця 3

Група радіоелектронного придушення засобів ППО ВПС призначена для проведення комплексу заходів та дій щодо радіоелектронного придушення противника та захисту своїх військ (сил) та систем зброї від радіоелектронного придушення. Являє собою заходи та дії, що проводяться військами по переважній та дезінформуючій дії на РЕМ та системи противника енергією електромагнітних випромінювань.

Радіодезінформація в системі РЕП проводиться для введення противника в оману шляхом помилкової роботи РЕМ своїх військ, зміни режимів їх роботи та імітації роботи РЕМ протиборчої сторони. основними способами радіодезінформації вважаються:

Показ помилкових демаскуючих ознак РЕМ, об'єктів та обстановки;

Навмисне входження в радіомережі та радіонапрямки противника, передача в них хибної інформації та команд;

Спотворення відомостей, сигналів та позивних;

Підвищення інтенсивності роботи РЕМ на другорядних напрямах за збереження режиму роботи головному.

Перелічені заходи разом із іншими заходами з дезінформації можуть викликати в противника враження про зосередження військ та підготовки операції там, де насправді цього немає. Заходи щодо забезпечення РЕБ передбачають пошук, перехоплення та аналіз випромінювань, розпізнавання та визначення місцезнаходження РЕМ противника, оцінку створюваної їм загрози для подальшого радіоелектронного придушення та видачі цілевказівки засобам ураження, а також управління своїми силами та засобами РЕП.

На озброєнні ВПС США прийнято: літак-розвідник RF-4C, а також літаки радіоелектронного придушення EF-111, EC-130H. Характеристики літаків даного типу наведені у таблицях 4, 5.

Таблиця 4

Таким чином, аналізуючи особливості застосування ВПС США та НАТО, а також виходячи з досвіду локальних воєн, можна побачити, що ВПС США активно використовують усі технічні можливості авіації. При масованому застосуванні СВН враховується все, починаючи від рельєфу, місцевості та погодних умов і до тактики дій.

Для тактики дій повітряного супротивника в локальних війнах характерно масоване застосування СВН, відсутність шаблону у виборі варіанта удару, тактичних прийомів і способів дій, всебічне забезпечення дій ударних груп, прагнення до досягнення раптовості, скорочення часу знаходження літаків у зоні вогню зенітних засобів і т.д. Комбіновані удари з повітря стають складними, широко використовуються для вирішення різних завдань БЛА, малопомітні літальні апарати, СОТ в РЛ та ІЧ діапазоні, постановники радіоелектронних перешкод. Для забезпечення своєчасного розтину противника на далеких межах виявлення необхідно активно використовувати РЛС виявлення, які забезпечать розтин складу противника на висотах до гранично малих на максимально далеких рубежах. Дана станція повинна володіти високою енергетикою випромінюваного сигналу, перешкодозахищеністю.

2 ТАКТИКО-ТЕХНІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ РЛС

2.1 Основні технічні характеристикиімпульсного передавача

Основне завдання ескізного проектування радіопередаючого пристрою полягає в обґрунтуванні вимог до його технічних характеристик на основі аналізу вимог до тактичних характеристик РЛС, що проектується, а також у виборі структури передавача, що забезпечує реалізованість обґрунтованих вимог. Тому в цьому питанні основна увага приділяється аналізу впливу параметрів зондувальних сигналів на основні тактичні характеристики РЛС, що проектується.

У радіолокаційних системах знаходять застосування різні види зондувальних сигналів:

Безперервні немодульовані;

Безперервні амплітудно-модульовані;

Безперервні частотно-модульовані;

Імпульсні.

Вибір того чи іншого виду зондувального сигналу залежить від характеру завдань, що вирішуються радіолокаційною системою, і умов її функціонування. Однак у РЛС РТВ, як і в більшості РЛС іншого призначення, застосовуються імпульсні зондувальні сигнали. Це пов'язано з тим, що їх застосування дозволяє досить точно забезпечити вимірювання дальності до мети та спростити конструкцію РЛС за рахунок використання загальної системи на передачу та прийом.

Основними параметрами зондувальних радіоімпульсів є:

Довжина хвилі (частоти) коливань, що генеруються;

Діапазон перебудови;

Імпульсна потужність РІ;

Тривалість імпульсу ф І;

Частота F або період Т П повторення зондувальних імпульсів;

Ширина спектра ПІ.

За своєю структурою радіоімпульси можуть бути:

Когерентними та некогерентними;

Простими та складними.

Радіоімпульси називають когерентними, якщо початкова фаза коливань кожного радіоімпульсу однакова або від імпульсу імпульсу змінюється за певним законом. Якщо початкова фаза високочастотних коливань від імпульсу до імпульсу є випадковою величиною, такі радіоімпульси є некогерентними.

Спектр послідовності некогерентних радіоімпульсів завжди суцільний, його форма визначається формою спектра одиночного радіоімпульсу. Спектр когерентної послідовності обмеженого числа радіоімпульсів є гребінчастим, його огинаюча повторює форму спектра одиночного радіоімпульсу. При збільшенні числа імпульсів у пачці когерентних радіоімпульсів ширина гребенів спектра зменшується, і він наближається до лінійного.

Радіоімпульси називають простими, якщо добуток ширини спектра П І та тривалості імпульсу ф І, званої базою сигналу, має величину порядку одиниці:

Якщо ж >>1, такий сигнал називається складним. Перевагою простих сигналів є простота їх формування та оптимальної обробки. Однак їх застосування обмежує можливість технічної реалізації вимог до тактичних характеристик проектованої РЛС. Тому в сучасних і більш перспективних РЛС застосовуються в основному складні сигнали двох видів:

Радіоімпульси з внутрішньоімпульсною лінійною (ЛУМ) або нелінійною (НУМ) частотною модуляцією;

Радіоімпульси з внутрішньоімпульсною фазовою маніпуляцією (від латинського «manus» - рука), при якій фаза коливань у межах імпульсу через певні часові інтервали стрибком змінюється на 180º. Оскільки ці стрибкоподібні зміни відбуваються за певним двійковим кодом, такі імпульси називаються фазокодоманіпульованими (ФКМ).

Обґрунтування вимог до технічних характеристик передавача здійснюється на основі вимог до РЛС до тактичних характеристик. Тому необхідно проаналізувати вплив структур та параметрів зондувальних радіоімпульсів на основні тактичні характеристики РЛС. Оскільки довжина хвилі є параметром, загальним для передавача, приймача та антенно-хвильової системи, вимоги до неї повинні бути обґрунтовані на етапі системотехнічного проектування РЛС в цілому.

2.2 Вплив структур та параметрів зондувальних радіоімпульсів на тактичні характеристики РЛС

Як відомо, максимальна дальність дії РЛС визначається співвідношенням:

де ЕС - енергія сигналу передавача;

G ПЕР - коефіцієнт посилення передавальної антени;

А ПР – ефективна площа приймальної антени;

у Ц – ЕПР цілі;

г - коефіцієнт помітності (або параметр виявлення);

N 0 - спектральна густина потужності власного шуму приймача, перерахована для його входу.

Розглянемо докладніше параметри, що входять у вираз (2.2).

Величини G ПЕР та А ПР обґрунтовуються при ескізному проектуванні антени. Якщо на передачу та прийом використовується одна антена, між ними існує зв'язок

Як мовилося раніше, довжина хвилі має бути обрана на етапі системотехнічного проектування РЛС загалом. Ефективна площа антени пов'язана з її геометричною площею співвідношенням

де н - коефіцієнт використання площі розкриття антени. Його значення має величину порядку 0,5...0,6. Геометрична площа обмежена допустимими габаритами антени.

Спектральна щільність потужності шумів:

де k= 1,38 · 10 -23 Дж/к - постійна Больцмана,

Т 0 - абсолютна температура еквівалентного джерела шуму (при розрахунках приймається Т 0 =290 к),

Ш – коефіцієнт шуму приймача.

З урахуванням лінії пропускання приймача N 0 визначають граничну чутливість приймача.

Коефіцієнт помітності є відношення сигнал-шум по потужності необхідне виявлення сигналу із заданими показниками якості - ймовірністю правильного виявлення і помилкової тривоги.

Безпосередньо до передавача відноситься енергія сигналу, що генерується передавачем за час опромінення мети:

де Р І - імпульсна потужність передавача,

ф І - тривалість зондувального імпульсу,

М - число імпульсів, що опромінюють ціль (число імпульсів у пачці).

Число імпульсів:

де Дв 0,5 - ширина діаграми спрямованості антени в азимутальній площині (радіани),

Т ОБЗ - період огляду простору азимуту.

Параметри Дв 0,5 та Т ОБЗ безпосередньо до передавача не належать. До нього відносяться РІ, фІ, ТП. З точки зору забезпечення заданої дальності виявлення необхідно збільшувати РІ, фІ і зменшувати ТП (або збільшувати FП = 1/ТП).

Збільшення F П обмежене значенням однозначно вимірюваної дальності:

Збільшення імпульсної потужності супроводжується підвищенням вимог до електричної міцності тракту генерування та випромінювання сигналу, а також призводить до зниження скритності РЛС і захищеності її від зброї, що самонаводиться.

Збільшення тривалості імпульсу (якщо це простий імпульс) призводить до зниження роздільної здатності по дальності. вирішення протиріч між вимогами щодо дальності виявлення і роздільної здатності по дальності можливе на основі переходу до складних радіоімпульсів, оскільки роздільна здатність по дальності визначається шириною спектра сигналу П С:

Як відомо, потенційна точність вимірювання дальності (тобто гранично досяжна середня квадратична помилка) визначається співвідношенням

Звідси видно, що з підвищення потенційної точності необхідно одночасно збільшувати енергію сигналу (тобто. збільшувати ставлення сигнал-шум)

г) та ширину спектра сигналу, що неможливо у разі застосування простих радіоімпульсів.

Тому, як і забезпечення заданого значення дальності виявлення, реалізації вимог до точності вимірювання дальності необхідно застосовувати складні сигнали.

2.3 Вплив структур та параметрів зондувальних радіоімпульсів на перешкодозахищеність РЛС

Перешкодозахищеністю РЛС називається здатність виконання нею заданих функцій з необхідними показниками якості в умовах впливу активних та пасивних перешкод, як навмисних, так і ненавмисних.

Ця характеристика визначається скритністю роботи РЛС та її завадостійкістю.

Прихованість вимірюється ймовірністю виявлення працюючої на випромінювання РЛС засобами радіотехнічної розвідки противника. Зниження цієї ймовірності забезпечується зменшенням імпульсної потужності випромінюваного сигналу та стрибкоподібною зміною основних його параметрів.

Кількісною оцінкою перешкодостійкості РЛС є відношення потужності сигналу до потужності перешкоди на виході оптимального фільтра, при якій забезпечуються необхідні значення характеристик виявлення та точності вимірювання координат.

Перешкодостійкість по відношенню до активної шумової перешкоди забезпечується збільшенням енергії зондувального сигналу. При цьому для забезпечення скритності необхідно не збільшувати його імпульсну потужність. Ця суперечність дозволяється на основі застосування складних зондувальних сигналів.

Підвищення завадостійкості РЛС по відношенню до дії пасивних маскуючих перешкод досягається підвищенням роздільної здатності по дальності та швидкості. Підвищення роздільної здатності по дальності (поряд з підвищенням роздільної здатності по кутових координатах) призводить до зменшення дозволеного обсягу, а, отже, до зменшення середнього значення ЕПР джерела пасивної перешкоди (хмари дипольних відбивачів, поверхні, що підстилає і т.д.).

Роздільна здатність за швидкістю дозволяє виділяти корисний сигнал на основі використання ефекту Доплера. Забезпечення дозволу одночасно за дальністю та швидкістю пов'язане з необхідністю подолання відомого з теорії радіолокації принципу невизначеності. Найбільш повно цій вимогі задовольняють пачки складних радіоімпульсів за умови, що тривалість пачки ф пач =МТ п значно перевищує тимчасову протяжність пасивної перешкоди

де ДR пп – радіальний розмір пасивної перешкоди.

Системи, що реалізують дозвіл цілей на тлі пасивних перешкод на основі використання ефекту Доплера, називаються системами селекції цілей, що рухаються (СДЦ). Технічно реалізація систем СДЦ можлива під час використання когерентних пачок зондувальних радіоімпульсів. При цьому можливі різні варіанти побудови когерентно-імпульсних РЛЗ:

Істинно когерентні РЛС (передавач формує когерентну послідовність радіоімпульсів);

Псевдо когерентні РЛС із внутрішньою когерентністю (передавач формує некогерентні радіоімпульси, фази яких запам'ятовуються так званим когерентним гетеродином на період повторення зондувальних імпульсів);

Псевдо когерентні із зовнішньою когерентністю (для забезпечення когерентності використовуються сигнали від нерухомих об'єктів, що знаходяться в одному елементі дозволу з метою, що рухається).

Вибір того чи іншого варіанта побудови когерентно-імпульсної РЛЗ визначається вимогами ефективності функціонування системи СДЦ.

З викладеного випливає, що параметри і структура зондувальних імпульсів істотно впливає на дальність дії РЛС, її точнісні характеристики і роздільну здатність по дальності та швидкості. Для забезпечення заданих значень дальності дії і точності вимірювання координат необхідно збільшувати енергію сигналу, для чого при фіксованому значенні імпульсної потужності зондувального сигналу необхідно збільшувати тривалість одиночного імпульсу і кількість імпульсів, що приймаються в пачці. Одночасний дозвіл по дальності та швидкості можливий на основі застосування складних радіоімпульсів.

У цій роботі під час розробки передавального пристрою, мною буде використано ФКМ сигнал, який забезпечить високу енергетику сигналу, і навіть перешкодно захищеність.

3 . РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ РЛС

Імпульсними РЛС називаються такі, в яких дальність до мети визначається шляхом вимірювання часу затримки ехо-сигналу щодо імпульсного зондувального сигналу.

Склад структурної схеми станції радіолокації визначається її функціями (рисунок 3.1).

У загальному випадку, для отримання інформації про цілі методом радіолокації станція повинна забезпечувати виконання наступних функцій:

опромінення цілей електромагнітною енергією (зондування зони огляду);

Прийом відбитих від мети ехо-сигналів та виділення їх із перешкод;

Відображення одержуваної радіолокаційної інформації та вимірювання координат цілей;

визначення державної власності;

Введення радіолокаційної інформації пристрій обробки і видачу її в канали зв'язку.

Малюнок 3.1

Виконання першої функції забезпечується трактом генерування та випромінювання, що послідовно здійснює ФКМ сигналів, передачу їх до антени та випромінювання їх у простір. До складу тракту входять: передавальний пристрій, фідерний пристрій та антена. Функції прийому відбитих від мети сигналів та виділення їх із перешкод здійснюються трактом прийому та виділення сигналів із перешкод. Тут вирішуються завдання фільтрації, посилення, перетворення сигналів та виділення їх із шумів, пасивних та активних перешкод. Основними елементами тракту є: антенно-фідерний пристрій, приймальний пристрій, пристрій захисту від перешкод.

Відображення повітряної обстановки в зоні огляду РЛС та визначення координат цілей вирішується за допомогою кінцевих пристроїв РЛС. Кінцевими пристроями РЛС можуть бути пристрої автоматичного вимірювання та знімання координат, індикаторні або інші пристрої відображення. Для синхронізації роботи передавальних, індикаторних пристроїв та інших систем РЛС у часі потрібна система запуску.

Для вимірювання координат з індикаторних пристроїв або шляхом автоматичного оброблення сигналів необхідно формування спеціальних масштабних позначок або коду дальності, азимуту, висоти.

Розпізнавання мети здійснюється у спеціальній системі розпізнавання, складовою якої є наземні радіолокаційні запитувачі, що сполучаються з РЛС. Конкретизація елементів структурної схеми імпульсної РЛС, складу, призначення та взаємодії окремих систем буде розглянута далі.

3.1 Тракт генерування та випромінювання радіолокаційних сигналів

Основними завданнями, що вирішуються трактом генерування та випромінювання імпульсної РЛЗ є:

Створення імпульсів НВЧ високих енергій заданої структури, тривалості та періодичності;

Каналізації енергії цих імпульсів від передавального пристрою до антени з мінімально можливими втратами;

Спрямоване випромінювання імпульсів електромагнітних хвиль.

Складовими частинами тракту, відповідно до розв'язуваних завдань, є пристрої, що передають, високочастотні тракти і антенні системи РЛС (рисунок 3.2).

У трактах генерування та випромінювання крім основних перерахованих вирішуються додаткові специфічні завдання:

Розв'язка передавального та приймального пристрою при роботі на випромінювання та прийом;

Відгалуження енергії НВЧ для контролю потужності та спектру зондувального сигналу, перемикання передавального пристрою до антеної системи або еквівалента;

Зміна рівня, структури сигналів та несучої частоти;

Захист особового складу від опромінення.

Малюнок 3.2

3.1.1 Антенний пристрій

Антенний пристрій РЛС призначений для:

Перетворення енергії коливань, що генеруються передавачем, на енергію електромагнітних хвиль у просторі (випромінювання);

Уловлювання енергії електромагнітних хвиль (відлуння-сигналів) з певного тілесного кута простору та концентрації її на вході лінії прийому;

Концентрації енергії електромагнітних хвиль у певному тілесному куті під час випромінювання;

Вибір напрямку випромінювання та прийому енергії електромагнітних хвиль відповідно до прийнятого способу огляду простору.

В імпульсній РЛС моменти часу вимірювання зондувального сигналу та прийому ехо-сигналів розділені, що дозволяє забезпечити роботу однієї й тієї ж антени на прийом та передачу.

Параметри антенних систем значною мірою визначають бойові можливості станції радіолокації, такі як дальність дії, форма зони огляду, час огляду простору, точність визначення кутових координат, що дозволяє здатність по кутових координатах, перешкодозахищеність.

Основними параметрами антенного пристрою РЛС є:

Коефіцієнт посилення антени;

Форма діаграми спрямованості;

Рівень бічних пелюсток, діапазон;

Стійкість до вітрових навантажень, зледеніння, дії ударних хвиль;

Можливість швидкого розбирання та складання;

Зручність транспортування.

Коефіцієнт посилення антени G дозволяє збільшити дальність дії РЛС і забезпечується фізичними розмірами антени. Між посиленням, розмірами антени та довжиною хвилі існує відоме співвідношення:

де А – площа антени;

л – довжина хвилі;

К А - коефіцієнт використання поверхні антени;

з А – коефіцієнт корисної дії антени.

Коефіцієнт посилення антени пов'язаний з коефіцієнтом спрямованої дії G Н співвідношенням:

Форма діаграми спрямованості є важливим характеристикою антени. Діаграмою спрямованості антени потужністю називається залежність коефіцієнта посилення від кутових координат.

Діаграма спрямованості характеризується шириною головної пелюстки в горизонтальній та вертикальній площині за рівнем половинної потужності, а також рівнем бічних пелюсток. Ці параметри тісно пов'язані з коефіцієнтом посилення та геометричними розмірами антени L r

де L r - розмір перерізу у відповідній площині;

До r - коефіцієнт, що залежить від розподілу поля в розкриві антени (зазвичай До r = 50є..80є).

Форма діаграми спрямованості антени РЛС у вертикальній площині істотно впливає на такі характеристики РЛС, як точність вимірювання і роздільна здатність по кутових координатах, перешкодозахисність і швидкість огляду. Для радіолокаційних станцій виявлення, що здійснюють круговий огляд простору, найбільш раціональною є діаграма спрямованості широка вертикально і вузька горизонтальній площині.

На ізоляційній ділянці зони виявлення коефіцієнт посилення антени має бути приблизно постійним. На висотній ділянці зони виявлення коефіцієнт посилення по кутку місця повинен змінюватися за законом «косеканс квадрат». При цьому на вхід приймача при постійній висоті польоту мети та різної дальності приходить сигнал постійної інтенсивності.

Рівень бічних пелюстків впливає на інтенсивність активних перешкод, що приймаються, від перешкодоустановників, пасивних перешкод від місцевих предметів і тим самим погіршує перешкодозахищеність РЛС. Прийом ехо-сигналів цілей з бокових пелюсток ускладнює визначення їх істинного розташування.

Крім погіршення перешкодозахищеності бічні пелюстки викликають зниження чутливості приймальних каналів за рахунок прийому додаткових шумів з навколишнього простору. Рівень бічних пелюсток суттєво залежить від закону розподілу поля у розкриві дзеркальної антени, потужності в окремих випромінювачах антеної решітки.

У дзеркальних антенах допустиме значення рівня бічних пелюсток становить 17-23 дБ, у директорських антенах близько 15 дБ. Для послаблення впливу бічних пелюстків на перешкодозахищеність РЛС застосовують спеціальні схеми придушення.

3.1.2 Високочастотний тракт РЛЗ

Високочастотний тракт РЛС здійснює передачу високочастотної енергії зондувальних імпульсів від передавача до антени та прийнятих ехо-сигналів від антени на вхід приймача.

До основних технічних даних високочастотних трактів належать такі:

Ступінь узгодження високочастотного тракту із навантаженням;

Втрати енергії у високочастотному тракті;

Максимальна потужність, що передається.

Ступінь узгодження високочастотного тракту з навантаженням характеризується коефіцієнтом стоячої хвилі напруги

де - Коефіцієнт відображення;

Комплексні опори навантаження та лінії передачі;

або зворотної К СВ величиною - коефіцієнтом хвилі, що біжить.

Зазвичай вважають, що навантаження добре узгоджене з лінією передачі, якщо До СВ< 1,2 и согласована удовлетворительно, если К СВ = 1,2- 2. при К СВ менее 2 от нагрузки отражается менее 11% падающей мощности.

Втрати енергії у високочастотному тракті обумовлені тепловими втратами у металевих провідних поверхнях та діелектричними втратами лінії передачі.

Величину втрат заведено характеризувати коефіцієнтом поглинання. Для лінії передач користуються величиною погонного ослаблення, що у децибелах однією метр довжини.

Для хвилеводів робоче значення величини погонного ослаблення становить 0,01-0,05 дБ/м, для полоскових та коаксіальних ліній передач 0,05-0,5 дБ/м. втрати тракту РЛС становлять 0,5-1 дБ на передачу та 2-3 дБ на прийом.

Гранична потужність високочастотного тракту обмежується умовами пробою та допустимим нагріванням діелектрика лінії передачі.

3.2 Тракт прийому та виділення сигналу

Тракт прийому і виділення ехо-сигналів призначений передачі енергії сигналів цілей і перешкод з антенних систем на вхід приймальних пристроїв РЛС, посилення і фільтрації сигналів цілей і натомість перешкод. До перешкодних сигналів відносяться енергія власних шумів приймальних пристроїв та зовнішніх природних та навмисних джерел шуму.

4 . ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК РПУ. РОЗРАХУНОК ПОТРІБНОІМПУЛЬСНОЇ ПОТУЖНОСТІ РПУ І КОЕФІЦІЄНТА ПОСИЛЕННЯ АНТЕННИ

Розрахунок необхідної імпульсної потужності радіопередаючого пристрою та коефіцієнта посилення антени буде зроблено для трьох діапазонів хвиль: сантиметрового, дециметрового та метрового.

Спочатку зробимо вибір типу антени та розрахунок розмірів антени.

4.1 Вибір типу антени, розрахунок розмірів антени такоефіцієнта посилення

Антена радіолокатора повинна мати діаграму спрямованості, що забезпечує високу роздільну здатність за кутовими координатами. В якості антени імпульсних РЛС найбільшого поширення набули дзеркальні параболічні антени. Ці антени дозволяють порівняно нескладно отримати діаграму спрямованості, що забезпечує високі роздільні здатності по кутових координатах і малий рівень бічних пелюсток діаграми спрямованості. Для трикоординатної РЛС з паралельним оглядом по кутку місця рекомендується вибрати як форму дзеркала або симетричну вирізку з параболоїда обертання, або параболічний циліндр з фазованими антеними гратами як опромінювач.

а для директорних антен

де Ді - ширина діаграми спрямованості антени за рівнем половинної потужності у відповідній площині;

л – довжина хвилі;

а- Розмір антени у відповідній площині;

L – поздовжній розмір директорної антени.

Слід враховувати, що мінімальному значенню коефіцієнта у виразі (4.1) відповідає найбільший рівень бічних пелюсток, максимальному значенню коефіцієнта відповідає мінімальний рівень бічних пелюсток, тому для забезпечення високої перешкоди РЛС по бічних пелюстках слід обрати значення коефіцієнта у виразі (4.1) в межах 7. 90.

Таблиця 4.1

Після того, як визначено вертикальний ( а)і горизонтальний( в) розміри дзеркала, слід визначити геометричну площу антени

S=(0.8..0.9) ab.(4.3)

Таблиця 4.2

Вибір антени закінчується розрахунком коефіцієнта посилення антени

Таблиця 4.4

Для визначення величини сумарного коефіцієнта помітності (г?) слід, скориставшись кривими виявлення (додаток А), за заданими ймовірностями правильного виявлення D і помилкової тривоги F Л визначити коефіцієнт помітності при оптимальній обробці р.

Для простого немодульованого радіоімпульсу та ФКМ сигналу оптимальна фільтрація одиночного імпульсу (одиночної дискрети ФКМ сигналу) замінюється квазіоптимальною. При цьому виникають втрати щодо сигналу/шуму, рівні

р З =0,8 дБ.(4.9)

Далі замість когерентного накопичення використовується некогерентне. Втрати на некогерентне накопичення (г Н) пачки можна визначити за відповідними графіками (додаток Б). якщо виробляється цифрова обробка, слід враховувати й втрати, викликані цифрової обробкою, тобто. врахувати шум квантування г Ц. Остаточно:

г? = г + г З + г Н + г Ц. (4.10)

Таблиця 4.6

Після визначення г? може бути знайдено енергію зондувального сигналу за формулою (4.6). енергія зондувального сигналу пов'язана з імпульсною потужністю співвідношенням

Е = б Р І ф І М, (4.11)

де б - коефіцієнт, що враховує непрямокутність пачки. Рекомендується вибрати б

З виразу (4.11) можна визначити імпульсна потужність. Для трикоординатної РЛС отримане значення імпульсної потужності необхідно помножити число каналів по куту місця.

4.3 Приблизний розрахунок споживаної від мережі потужності

за імпульсною потужністю можна визначити потужність, що споживається вихідним каскадом радіопередаючого пристрою РЛС від агрегатів живлення

де Q=Т/ф І - шпаруватість сигналу,

з Г - ККД генераторного приладу,

з М - ККД модулятора (з М = 0,7 ... 0,8),

з В - ККД випрямляча (з В = 0,8 ... 0,9),

з Т - ККД трансформатора (з Т = 0,6)

5 . РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ РПУ

5.1 Функції, що виконуються радіопристроєм

Радіопередавальний пристрій виконує такі функції:

Створює коливання високої частоти (носій корисної інформації), які у результаті перетворення енергії джерел постійного струму в енергію струму високої частоти. Цей процес називається генерацією, а пристрій, у якому створюється струм високої частоти, – генератором.

Здійснюється керування високочастотними коливаннями.

Необхідність в управлінні високочастотними коливаннями виникає в будь-якій з радіоліній, все різноманіття яких може бути приведено до двох основних різновидів: зв'язкових та радіолокаційних.

У зв'язкових радіолініях корисна інформація закладається на їх кінцях, що передають, шляхом зміни одного або декількох параметрів високочастотних коливань (амплітуди, частоти або фази) за відповідним законом. Процес управління високочастотними коливаннями називається модуляцією, а пристрій, з допомогою якого здійснюється цей процес,- модулятором. У радіолокаційних системах корисна інформація не закладається на їх кінцях, що передають, а виникає при відображенні електромагнітних хвиль від об'єктів (цілей). Тим не менш, і в цьому різновиді радіоліній також виникає необхідність у первинній модуляції або маніпуляції струму високої частоти для забезпечення можливості отримання корисної інформації в приймальному тракті. Радіопередавальний пристрій складається з комплексу апаратури, що забезпечує створення модульованого струму високої частоти. Стосовно радіолокаційної системи передавач призначений для формування зондувального сигналу, а в загальному випадку - для формування радіосигналу відповідно до вимог, сформульованих при розробці конкретної радіотехнічної системи. Крім зазначених вище функцій - генерації та модуляції - радіопередавальний пристрій за допомогою антенно-фідерної системи здійснює каналізацію та випромінювання в потрібному напрямку модульованого або маніпульованого струму високої частоти у вигляді електромагнітних хвиль.

5.2 Структурні схеми радіопередаючих пристроїв. Однокаскадна та багатокаскадна схеми передавача

Для виконання перерахованих вище функцій радіопередавальний пристрій повинен складатися з модулятора, високочастотного генератора, антени та джерел живлення. Крім того, до складу більшості сучасних передавачів входить система УБС (управління, блокування та сигналізації), яка має елементи автоматики, контролю та блокування, що забезпечують необхідну послідовність включення, можливість підтримання нормального режиму роботи та управління функціонуванням радіопередавального пристрою.

Залежно від вимог до передавача вони можуть виконуватися за однокаскадною та багатокаскадною схемою. Структурна схема однокаскадного передавача наведена на малюнку 5.1, до складу якої входять модулятор, генератор із самозбудженням, фідерний тракт, джерело живлення, система автоматичного підстроювання частоти та система управління, блокування та сигналізації.

Малюнок 5.1 - Однокаскадна схема передавача

Для підвищення вихідної потужності передавача і стабільності частоти коливань, що генеруються, передавачі виконують за багатокаскадною схемою (рисунок 5.2) або, як їх називають, у вигляді підсилювальних ланцюжків.

Малюнок 5.2 - Багатокаскадна схема передавача

Електромагнітні коливання необхідної стабільності створюються в генераторі, що задає (ЗГ), а потім шляхом множення їх по частоті (УЧ) і посилення по потужності в попередньому підсилювачі і підсилювачі потужності початковий сигнал доводиться до необхідних параметрів.

5.3 Розробка структурної схеми радіопередаючого пристрою

Даний пристрій призначений для формування в кожному зонді від одного до чотирьох ФКМ радіоімпульсів на різних частотах, що йдуть один за одним без часового інтервалу (рисунок 5.3).

Малюнок 5.3

Для забезпечення високої стабільності частоти зондувальних сигналів пристрій, що передає, виконано за схемою «маломощний високостабільний збудник - підсилювач потужності» (рисунок 5.4).

Збудник формує ансамбль простих та складних сигналів. На виході формувача при налаштуванні смугових фільтрів на першу, ( п-1) та п-ю складові вихідного сигналу модулятора формується ансамбль простих радіоімпульсів і ФКМ радіоімпульсів з однаковими законами фазової маніпуляції: на виході 1 – з частотою щ 0 + Щ М (ФКМ), на виході 2 – з частотою щ 0 + ( п-1) Щ М (ФКМ при парному п, простий при непарному п), на виході 4 - з частотою щ 0 - пЩ М (ФКМ при непарному п, простий при парному п), на виході 3 - з частотою (2 п-1)Щ М (ФКМ за будь-якого п). можливі інші комбінації сигналів залежно від налаштування смугових фільтрів.

Когерентність імпульсів проміжної частоти забезпечується в такий спосіб. Безперервна напруга проміжної частоти від синтезатора частоти надходить у систему синхронізації, де перетворюється на послідовність тактових імпульсів (ТІ), з яких у кожному періоді повторення формуються строб-імпульси. Строб-імпульси, тривалістю ф І кожен, йдуть один за одним без часового інтервалу. Фронт кожного їх жорстко пов'язані з фазою напруги проміжної частоти. Ключові схеми відкриваються на час, що відповідає тривалості строб-імпульсу.

Малюнок 5.4 - Радіопередавальний пристрій

Таким чином, використання одного і того ж високостабільного за частотою напруги проміжної частоти для формування зондувальних імпульсів забезпечує отримання послідовності когерентної імпульсів і високу стабільність їх повторення.

Підсилювач потужності служить посилення до необхідного рівня високочастотних імпульсних сигналів, які з збудника.

З метою ослаблення ефекту сліпих швидкостей, а також для захисту РЛС від протирадіолокаційних ракет, застосовується вобуляція частоти посилок зондувальних імпульсів. Регулювання смугових фільтрів дозволяє формувати різну комбінацію сигналів, що збільшує перешкодозахищеність РЛС.

З виключення

Військово-політична обстановка у світі, незважаючи на всі зусилля нашої країни, продовжує залишатися напруженою, внаслідок розширення блоку НАТО на Схід за рахунок країн колишньої соціалістичної співдружності (Чехії, Угорщина, Польща), а також країн колишніх Республік СРСР. Отже, не знижується ймовірність того, що противник у будь-який момент здатний завдати масованого удару по важливим військовим державним об'єктам.

У той самий час можливий противник не припиняє вдосконалення бойової техніки, створюються нові типи ПРЛР, винищувачів, бомбардувальників, КР, УР, авіабомб. Удосконалюється апаратура захисту літальних апаратів у тому числі комплекси РЕБ, що включають до складу апаратуру постановки активних і пасивних перешкод.

Для ефективного протидії СВН ймовірного противника необхідні засоби розвідки, які були б здатні виявляти повітряні об'єкти на максимальних дальностях і були б захищені від активних і пасивних перешкод.

Через війну виконання цієї роботи було проведено аналіз тактики застосування СВКН та його впливу можливості виявлення повітряних об'єктів. Здійснено аналіз способів формування та видів зондувальних сигналів, на його основі здійснено розрахунок характеристик та розроблено пропозицію щодо вдосконалення передавального пристрою. Розроблений збудник ФКМ сигналу забезпечує формування ансамблю простих і ФКМ сигналів. Даний пристрій дозволяє збільшити перешкодозахищеність РЛС від активних і пасивних перешкод, а також забезпечує виявлення СВКН противника на далеких рубежах виявлення.

Додаток А

Показники якості оптимального виявлення когерентних сигналів із випадковими параметрами

Сигнал із повністю відомими параметрами

Сигнал із рівномірним розподілом фази

Додаток Б

Графік усереднених втрат, що виходять при накопиченні некогерентної пачки, що складається з імпульсів М і використовується для розрахунку втрат при візуальному відображенні сигналу на екрані ІКО

Графік втрат цифрового некогерентного накопичення

(п- Число накопичуваних імпульсів)

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Розробка проекту імпульсного приймача станції радіолокації (РЛС) дециметрового діапазону. Класифікація радіолокації, параметри якості прийому. Розрахунок параметрів вузлів схеми структурного приймача. Визначення смуги пропускання приймача.

дипломна робота , доданий 21.05.2009


Системи посадки літаків метрового, сантиметрового та дециметрового діапазонів: призначення, склад та внутрішня структура, типи та порівняльний опис. Програма схемотехнічного моделювання Micro-Cap, техніко-економічне обґрунтування проекту.

курсова робота , доданий 23.09.2013


Розробка багатофункціонального приймального пристрою для збору інформації із зовнішніх пристроїв - датчиків. Огляд ресіверів діапазону 433 МГц. Розрахунок мікросмужкової антени на центральній частоті. Розрахунок витрат за виготовлення дослідного зразка.

дипломна робота , доданий 20.10.2013


Загальна характеристика дзеркальної антени, її призначення та застосування. Розрахунок дзеркальної параболічної антени сантиметрового діапазону з опромінювачем у вигляді пірамідального рупора. Визначення коефіцієнта посилення з огляду на неточність виготовлення дзеркала.

курсова робота , доданий 18.01.2014


Типи синтезаторів частоти. Методи та прилади генерації сигналів середньохвильового діапазону та способи їх випромінювання. Розробка структурної схеми проектованого пристрою, забезпечення його живлення. Дослідження синтезатора частот середньохвильового діапазону.

дипломна робота , доданий 23.09.2016


Розробка функціональної блок-схеми, розрахунок ланцюгів налаштування варикапів та вхідний, елементів коливального контуру УСЧ та першого каскаду УПЧ з метою проектування портативного радіомовного приймача довгохвильового діапазону за заданими параметрами.

курсова робота , доданий 27.01.2010


Програма моделювання високочастотних електромагнітних полів CST Microwave Studio Проектування основних вузлів лампи хвилі, що біжить (ЛБВ) W-діапазону. Уповільнююча, електронно-оптична, фокусуюча система ЛБВ. Висновки енергії із сповільнювальної системи.

дипломна робота , доданий 27.09.2016


Розробка структурної схеми радіопередавального пристрою для односмугової телефонії. Розрахунок вихідного каскаду, колекторного ланцюга, вихідного узгоджувального пристрою, транзисторного автогенератора. Вибір транзистора. Огляд вимог до джерела живлення.

курсова робота , доданий 02.04.2013


Обґрунтування, вибір та розрахунок тактико-технічних характеристик літакової радіолокаційної станції. Визначення параметрів випромінювання та максимальної дальності дії. Оцінка параметрів цілі. Опис узагальненої структурної схеми станції радіолокації.

курсова робота , доданий 23.11.2010


Розробка радіопередаючого пристрою, що працює в режимі односмугової модуляції, що набув широкого поширення як зв'язного, так як мовний сигнал досить вузькосмуговий. Розрахунок вхідного кола транзистора, розрахунок кварцового автогенератора.