1. Излучаемая мощность в импульсе

Ри = 1000 кВт = 100010і Вт

2. Чувствительность приемника

Рпр. min = Вт

3. Коэффициент направленого действия антенны D = 2500

4. Длина волны = 10 см = 0,1 м

5. Высота подвеса антенны h_а = 6 м

6. Углы места = 4, = 6, = 45

7. Коэффициент K = 35

8. Эффективная площадь рассеяния цели = 30 мІ

9. Горизонтальный размер антенны d = 18 м

Введение

Назначение и основные характеристики обзорный РЛ

Существует несколько вариантов построения структурной схемы первичной РЛС третьего поколения.

На схеме 1 приведена структурная схема первичной импульсной РЛС кругового обзора. Главными особенностями этой схемы являются:

применение двух приемопередающих каналов с разносом частот;

применение двухлучевой диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости на прием отраженных от целей сигналов;

применение истинно-когерентного метода селекции движущихся щелей.

Первая особенность РЛС связана с применением одного из методов повышения ее энергетического потенциала - метода разноса частот, который заключается в следующем. Два передатчика А и В работают одновременно на общую антенну в режиме импульсной модуляции с различными несущими частотами f_A a f_В зондирующих радиоимпульсов. Между этими радиоимпульсами имеет место небольшой временной сдвиг, который составляет обычно 4-6 мкс Разнос по частоте не превышает 40-60 МГц. Отраженные от цели сигналы с разными частотами разделяются с помощью СВЧ фильтров и усиливаются двумя приемными каналами А и В. настроенными на соответствующие частоты. После детектирования видеосигналы каналов А и В объединяются и далее обрабатываются совместна В простейшем случае производятся совмещение видеосигналов по времени с помощью линий задержки и сложение по амплитуде.

Синхронизация в РЛС осуществляется таким образом, что один из каналов (А) является ведущим, а другой - ведомым. I Радиолокационные станции такого рода при произвольном числе частотных каналов называются частотно-многоканальными РЛС с общей для всех каналов антенной. Преимущества частотно-многоканальной РЛС перед одноканальной состоят в следующем: увеличивается суммарная мощность излучения РЛС при наличии ограничении мощности отдельного передатчика; увеличиваются дальность обнаружения целей и точность измерения координат, увеличиваются надежность работы РЛС и ее помехозащищенность по отношению к помехам искусственного и естественного происхождения.

Увеличение дальности обнаружения и точности измерения координат целей объясняется тем, что при достаточно большом разносе несущих частот излучаемых сигналов

где с - скорость распространения радиоволн; - линейный размер цели.

Принимаемые сигналы и помехи в каналах А и В оказываются некоррелированными, и сумма выходных напряжений этих каналов характеризуется гораздо меньшими флюктуациями амплитуды в процессе наблюдения сложной движущейся цели, чем в случае приема сигнала на одной частоте. Этим же эффектом сглаживания флюктуации объясняется и возможность более эффективного подавления мешающих отражений от земной поверхности и местных предметов. Например, для РЛС ATCR-22 и ATCR-44 дальность действия в двухчастотном режиме работы на 20-30% больше, чем в одночастотном. Надежность работы РЛС при использовании двух каналов с разносом частот выше, чем одноканальной РЛС, благодаря тому, что при отказе одного канала или выключении его для технического обслуживания данная РЛС способна выполнять свои функции при допустимом ухудшении некоторых показателей (уменьшении дальности действия и коэффициента готовности РЛС).

Другой важной особенностью рассматриваемой РЛС является использование дополнительного луча диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости для приема сигналов, отраженных от целей при больших значениях угла места. При этом зона обнаружения РЛС в вертикальной плоскости формируется с помощью двух лучей: основного (нижнего) луча при работе основного облучателя антенны в режимах передачи и приема, и дополнительного (верхнего) луча при работе дополнительного облучателя антенны только в режиме приема. Применение двухлучевой ДНА на прием отраженных от целей сигналов реализует один из методов борьбы с мешающими отражениями от земной поверхности и местных предметов. Подавление этих отражений осуществляется путем весового суммирования сигналов, принимаемых по основному и дополнительному лучам ДНА. Направление максимального излучения по верхнему лучу размещается в вертикальной плоскости обычно на 3-5° выше, чем по нижнему. При этом методе борьбы с помехами достигается ослабление сигналов от местных предмет" на 15-20 дБ.

В некоторых типах РЛС зона обнаружения в вертикальной плоскости формируется с учетом применения локальной обработки принимаемых сигналов в системе СДЦ.

Рассмотрим принцип действия РЛС, структурная схема, которой приведена на схеме 1. Данная РЛС работает в режиме кругового обзора по азимуту, обеспечивая обнаружение воздушных целей и измерение наклонной дальности и азимута этих целей. Круговой обзор осуществляется за счет механического вращения антенны РЛС, состоящей из параболического отражателя и двух рупорных облучателей - основного я дополнительного. В качестве зондирующего сигнала используется периодическая последовательность радиоимпульсов с прямоугольными огибающими. При этом измерение азимута цели осуществляется амплитудным методом, основанным на использовании направленных свойств антенны РЛС в горизонтальной плоскости, а измерение дальности - временным методом путем измерения запаздывания отраженного от цели сигнала относительно момента излучения зондирующего сигнала.

Рассмотрим более подробно работу одного канала РЛС. Система синхронизации СС вырабатывает импульсы запуска РЛС, которые поступают на вход модулятора М передающего устройства. Модулятор М под воздействием импульсов запуска вырабатывает мощные модулирующие импульсы, поступающие на оконечный усилитель ОУ передатчика РЛС, выполненного по схеме "задающий генератор - усилитель мощности". Генератор радиочастоты ГВЧ. стабилизированный кварцевым резонатором, генерирует непрерывные гармонические колебания с частотой f_A, которые усиливаются в оконечном усилителе и модулируются по амплитуде импульсами модулятора МВ результате на выходе ОУ формируется последовательность мощных когерентных радиоимпульсов с несущей частотой f_A и прямоугольной огибающей. Эти радиоимпульсы через антенный переключатель АЛ и блок сложения мощностей и разделения сигналов БСРС поступают в антенное устройство РЛС и излучаются антенной в направлении к цели.

Отраженные от цели радиоимпульсы с несущей частотой f_A, принимаемые по основному лучу ДНА, через блоки БСРС. АП и малошумящий УРЧ поступают на один из входов формирователя нижней кромки ФНК. Радиоимпульсы с той же частотой f_A, принимаемые по дополнительному лучу ДНА, через блок разделения сигналов БРС и УРЧ поступают на второй вход ФНК На выходе ФНК в результате весового суммирования сигналов основного и дополнительного лучей образуется суммарный сигнал, который поступает на вход приемника РЛС. Управляющий сигнал, определяющий выбор весовых коэффициентов при суммировании, поступает на управляющий вход ФНК от системы цифровой обработки сигналов и адаптации РЛС. В приемном устройстве осуществляются | преобразование частоты, усиление и частотная селекция сигнала в усилителе промежуточной частоты и детектирование с помощью амплитудного и фазового детекторов. Видеосигнал А с выхода амплитудного детектора поступает далее в систему цифровой обработки, минуя систему СДЦ, а видеосигнал СДЦ с выхода фазового детектора поступает на вход системы СДЦ, входящей в состав системы цифровой обработки сигналов. Сигналы с опорными частотами f_1A и f_2A, необходимые для работы преобразователя частоты и фазового детектора приемника, формируются общим задающим ГРЧ. Благодаря этому в данной РЛС реализуется истинно когерентный метод СДЦ.

Кроме описанных выше основных процессов, протекающих в аналоговой части РЛС, имеет место ряд вспомогательных процессов, которые обеспечивают нормальное функционирование РЛС. К ним относятся, например, различного рода автоматические регулировки усиления приемника: временная автоматическая регулировка усиления, шумовая автоматическая регулировка усиления, автоматическая ступенчатая регулировка усиления УПЧ с помощью схемы адаптивного аттенюатора помех. Названные регулировки, исключая ШАРУ, обеспечивают сжатие динамического диапазона принимаемого радиолокационного сигнала и его согласование с динамическим диапазоном системы цифровой обработки сигналов и адаптации. С помощью ШАРУ обеспечивается стабилизация уровня шумов на выходе приемника РЛС.

В антенно-фидерной системе РЛС предусмотрены устройства для плавной регулировки поляризации излучаемых колебаний, измерители проходящей мощности, частоты и формы зондирующего сигнала. I В псевдокогерентиых РЛС, использующих передающие устройства, выполненные на магнетроне, в состав приемника входит также система автоматической подстройки частоты магнетрона. Эта система служит для подстройки частоты магнетрона и для фазирования когерентного гетеродина, генерирующего опорные колебания для системы СДЦ.

В рассматриваемой истинно когерентной РЛС для обеспечения постоянной разности частот f_A и f_B двух частотных каналов используется специальный генератор сдвига частоты, с помощью которого под воздействием колебаний ГРЧ канала А (см. схему 1) в канале В осуществляется формирование колебаний с частотами f_в и f_1в, сдвинутыми относительно частот f_A и f_1A.

Цифровая часть РЛС начинается со входа системы цифровой обработки сигналов и адаптации РЛС. Главными функциями этой системы являются: очистка принимаемого сигнала от различного рода помех и выделение полезной информации для обеспечения заданных тактико-технических характеристик РЛС; анализ текущей помеховой обстановки и автоматическое управление режимами работы и параметрами РЛС (функция адаптации). Входные видеосигналы А, СДЦ и Метео, поступающие с выхода приемника, преобразуются с помощью аналого-цифровых преобразователей в цифровую форму. При этом осуществляется дискретизация по времени и многоуровневое квантование по амплитуде этих сигналов.

Первая функция системы обработки реализуется с помощью следующих цифровых устройств:

устройства череспериодного (двойного или тройного) вычитания системы СДЦ;

видеокоррелятора для подавления несинхронных помех и отраженных сигналов предыдущего периода зондирования;

устройства ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ для выделения полезного сигнала на фоне помех от протяженных по дальности и азимуту целей (в частности, помех от метеообразований);

устройства выделения сигналов для получения информации о контуах метеообразований.

При выполнении второй функции системы обработки используются следующие устройства:

устройство сскторизации для разделения зоны обзора на ячейки и распределения памяти системы;

картограф помех для формирования динамической карты помех;

анализаторы параметров принимаемых сигналов, с помощью которых проводится анализ текущей помеховой обстановки (анализаторы уровня сигнала в тракте промежуточной частоты, частоты ложных тревог, параметров сигналов от метеообразований и др.);

оперативные запоминающие устройства для хранения информации о текущей помеховой обстановке;

управляющие устройства для формирования сигналов управления режимами работы и параметрами РЛС, которые определяют выбор весовых коэффициентов для ФНК, выбор режима А или СДЦ, включение или отключение устройства ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ, подстройку порога обнаружения при стабилизации уровни ложных тревог и другие параметры обработки сигналов для каждого участка или ячейки зоны обзора отдельно.

Устройство ? (см. схему 1) осуществляет объединение сигналов двух частотных каналов РЛС, С выхода этого устройства в АПОИ передаются два объединенных сигнала: сигнал А (или СДЦ) и сигнал Метео. В РЛС, не содержащих собственной АПОИ, эти сигналы преобразуются с помощью цифро-аналоговых преобразователей в аналоговую форму и передаются на входы АПОИ, сопрягаемой с РЛС, контрольного индикатора КИ и широкополосной линии связи ШЛС. Последняя обеспечивает передачу радиолокационной информации в необработанном виде, т.е. минуя АПОИ, на аппаратуру отображения неавтоматизированной системы УВД.

Аппаратура первичной обработки информации обычно представляет собой универсальную аппаратуру, сопрягаемую с различными типами РЛС. В этой аппаратуре осуществляются операции обнаружения сигналов от воздушных целей и измерения их координат, а также объединение информации первичной РЛС с информацией вторичного радиолокатора. С выхода АПОИ радиолокационная информация в цифровом виде транслируется в центр УВД с помощью узкополосной аппаратуры передачи данных АПД. Кроме того, эта же информация поступает на контрольный индикатор КИ первичной РЛС. Для синхронизации АПОИ, КИ и аппаратуры отображения, подключаемой через ШЛС, используются сигналы, вырабатываемые системой синхронизации СС, а также сигнал текущего азимутального направления ДНА первичной РЛС, поступающий из антенно-фидерной системы. В универсальных АПОИ обычно предусматривается автономный синхронизатор, позволяющий вести обработку и выдачу сигналов в оптимальном, темпе независимо от временных режимов работы первичного и вторичного радиолокаторов. Для этого на входе АПОИ предусматриваются буферные запоминающие устройства, управляемые импульсами и сигналами угловой информации названных радиолокаторов.

Важной особенностью рассматриваемой перспективной РЛС является использование системы автоматического встроенного контроля (АВК), обеспечивающей допусковый контроль аналоговых и тестовый контроль цифровых устройств и систем РЛС.

В РЛС используются:

а) сигнализирующий импульс;

б) зондирующий импульс;

в) отраженный сигнал на входе приемника;

г) отраженный сигнал на выходе приемника;

д) ток развертки;

е) метка дальности;

ж) метка азимута.

Их временные диаграммы изображены на схеме 2.

Задание 2: Рассчитать и построить диаграмму направленности антенны в горизонтальной плоскости, определить ее ширину.

Диаграмма направленности РЛС в горизонтальной плоскости рассчитывается в соответствии с выражением:

где:

d - горизонтальный размер антенны; d = 18 м.

- длина волны; =0,1м.

- угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от оси антенны.

Диаграмма является симметричной относительно направления = 0, а главный лепесток расположен между направлениями, лежащими по обе стороны от направления = 0, в которых функция F () первый раз достигает нулевого значения.

Определим точку перехода функции F () через 0, то есть F () = 0. Тогда выражение (1) примет вид:

Правая часть этого уравнения будет равной 0 в том случае, когда 0 будет равен числитель, т.е.:

Решая последнее уравнение, получим:

d/ = 0 ± n где:

n = 0,1,2,3,…

Из этого уравнения

Первый раз график будет проходить через 0 при n = 1, поэтому F (0) = 0 при:

±0,005 рад или ±0,3є

Таким образом, главный лепесток диаграммы направленности находится в пределах от - 0,3 до +0,3.

Рассчитаем диаграмму направленности в пределах главного лепестка в 12 точках.

Полученные результаты представим в виде таблицы №1.

= 0,84

= 0

Таблица №1:

радиолокационная станция безопасная траектория

Задание 3: Рассчитать и построить диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости для свободного пространства и с учетом влияния Земли.

Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости для свободного пространства задается формулами:

для (2)

для (3)

Где:

K - постоянный коэффициент, заданный в таблице;