3. SCHEMA STRUTTURALE DEL RADAR

I radar a impulsi che effettuano una ricezione coerente e contengono un dispositivo CPC sono chiamati radar di selezione del bersaglio mobile (RLS con MDC).

Lo scopo principale dell'uso del radar con SDC è il rifiuto dei segnali di interferenza passiva da bersagli fissi (edifici, colline, alberi) e la separazione dei segnali riflessi da bersagli mobili per il loro ulteriore utilizzo nei rivelatori e la visualizzazione della situazione radar sul display.

I radar con DSC si dividono in vero-coerenti e pseudo-coerenti.

Nei radar true-coerenti, il segnale di sondaggio è una sequenza coerente di impulsi radio con la stessa fase iniziale di tutti gli impulsi radio o con una differenza nota nelle fasi iniziali degli impulsi radio distanziati da .

Nei radar pseudo-coerenti, il segnale di sondaggio è una sequenza incoerente di impulsi radio, ma durante l'elaborazione dei segnali ricevuti, la casualità delle fasi iniziali viene utilizzata in modo tale che la ricezione diventi coerente.

In altre parole, sia nei radar true-coherenti che nei radar pseudo-coerenti, il segnale in uscita dal percorso lineare del ricevitore, ottenuto riflettendo il segnale di sondaggio da un bersaglio a punto fisso, è un burst coerente pulsato con lo stesso fasi iniziali degli impulsi radio e, quando riflessa da un bersaglio in movimento, un bersaglio puntato che si muove a velocità radiale le fasi iniziali degli impulsi radio nei periodi di ripetizione adiacenti differiscono di .

Quando si analizza il funzionamento dei radar a impulsi coerenti, si presume solitamente che il diagramma di radiazione sia costante all'interno del "fascio" principale e che la radiazione e la ricezione non vengano eseguite al di fuori del "fascio" principale. Questa ipotesi ci permette di supporre che anche tenendo conto della scansione dell'antenna, le ampiezze di tutti gli impulsi di un burst coerente ottenuto riflettendo un segnale di sondaggio da un punto mobile o da un bersaglio fermo siano le stesse.

I radar true-coerenti sono costruiti sulla base di un trasmettitore multistadio con amplificatori di potenza in uscita e i radar pseudo-coerenti sono costruiti sulla base di un generatore ad alta frequenza.

Per il radar progettato, è necessario utilizzare segnali complessi con , per questo, di norma, vengono utilizzati radar coerenti.

La Figura 3.1 mostra uno schema a blocchi semplificato di una delle varianti dei radar true-coerent.

Riso. 3.1 Schema a blocchi generalizzato del radar

Un diagramma a blocchi dettagliato di un radar true-coerente è riportato nell'appendice 3.

In questo radar con SDC, un amplificatore di potenza (PA) con modulazione di impulsi viene utilizzato come trasmettitore e il segnale di riferimento viene generato utilizzando un generatore stabile (SG) di oscillazioni armoniche a una frequenza f pr. Il vantaggio di questo schema è che consente di applicare un metodo attivo per generare FMS non solo alla frequenza portante, ma anche a frequenze radio più basse.

Il segnale da un generatore stabile (SG) viene inviato come segnale di riferimento a un rivelatore coerente (CD). Va anche allo shaper del segnale FM (FFMS) e, inoltre, al mixer (SM1), dove viene alimentato contemporaneamente un segnale dall'eterodina locale (MG), che genera un'oscillazione armonica a una frequenza f mg \u003d f 0 - f pr. Le oscillazioni dall'uscita di SM1 a una frequenza f 0 vengono inviate all'amplificatore di potenza (PA), in cui avviene l'amplificazione e la modulazione degli impulsi delle oscillazioni armoniche FM con frequenza f 0. All'uscita dell'amplificatore di potenza si ottengono impulsi FM della potenza e della durata richieste, seguiti da una frequenza f p. Questi impulsi vengono inviati all'antenna tramite l'interruttore dell'antenna (AP).

Nella modalità di ricezione, i segnali dall'uscita dell'AP vengono inviati al mixer (CM2), dove viene contemporaneamente alimentata la vibrazione dall'MG. I segnali a frequenza intermedia dall'uscita dell'SM2 vengono inviati a un amplificatore a radiofrequenza (U), sintonizzato su una frequenza intermedia, quindi a un filtro adattato, quindi a un CD, dove viene fornito un segnale di riferimento dall'uscita dell'SG . I segnali dall'uscita del CD vengono inviati al dispositivo attraverso una compensazione del periodo (PCC) di una data molteplicità. Dopo la conversione in segnali unipolari dall'uscita del CPC, vengono inviati all'azionamento a treno di impulsi (BN) e quindi all'amplificatore video (VU) e da esso al dispositivo per il rilevamento e la misurazione delle coordinate del target.

Per compensare l'instabilità della linea di ritardo utilizzata nell'FPC, è necessario correggere il periodo di ripetizione degli impulsi emessi. A tal fine viene utilizzata un'unità di sincronizzazione (BS) che, tenendo conto di questa instabilità, controlla la formazione di un burst di impulsi di tastatura e l'unità di installazione iniziale (BNU) attraverso un circuito logico (LS).

Selezioniamo la base dell'elemento per questo diagramma a blocchi:

Nel rilevamento radar con vista circolare, le antenne riflettori più utilizzate, costituite da un emettitore debolmente direzionale e un riflettore. Il riflettore è realizzato sotto forma di un parabaloid troncato, che consente di ottenere un diagramma di radiazione cosecante-quadrato.

Una lampada a onde mobili (TWT) viene utilizzata come amplificatore di potenza

Il ricevitore nel radar è costruito secondo uno schema supereterodina, che consente di ottenere una maggiore sensibilità del percorso di ricezione. Il dispositivo di input del ricevitore è un mixer a semiconduttore.

Oscillatore locale dovuto a richieste elevate alla stabilità di frequenza viene eseguita sulla base di un oscillatore master stabile.

Il filtro adattato per il segnale PM può essere implementato sulla base di linee di ritardo ultrasoniche (ULD).

Lo shaper FMS viene descritto durante il calcolo dei parametri del segnale FM.

BIBLIOGRAFIA

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Allegato 2

Diagramma strutturale di un filtro abbinato per un burst coerente a 12 impulsi di segnali FM a 15 posizioni.

A - filtro abbinato per un impulso

B - accumulatore a treno di impulsi

Allegato 3

Schema a blocchi ampliato del radar

Un diagramma dettagliato di un filtro abbinato (SF) e un'unità di accumulo (BN) è riportato nell'Appendice 2. Il diagramma dettagliato dell'FPC, grazie alla gentilezza del docente, può essere omesso dai laureandi.

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Le elevate esigenze di stabilità della frequenza portante dei segnali di rilevamento, la necessità di generare segnali complessi e coerenti hanno portato all'emergere di trasmettitori realizzati secondo uno schema multistadio. Gli eccitatori a bassa potenza vengono utilizzati come primo stadio e un amplificatore di potenza multistadio come quelli successivi.

In un tale trasmettitore, la stabilità in frequenza del segnale di tastatura è determinata principalmente da oscillatori master a bassa potenza, la cui frequenza è stabilizzata con metodi noti, ad esempio utilizzando il quarzo.

L'eccitatore può essere costruito secondo uno schema che consente il passaggio rapido (entro pochi microsecondi) da una frequenza operativa all'altra. Può anche formare un segnale modulato in frequenza lineare o modulato in codice di fase mediante uno dei metodi. Tali questioni saranno esaminate in dettaglio nelle sottosezioni successive.

Quando si genera il segnale dell'eccitatore, è possibile prevedere la sua connessione rigida con la frequenza del segnale eterodina del mixer, che elimina la necessità di AFC. Infine, in un tale trasmettitore, è possibile ricevere una raffica di impulsi coerenti, che consente di applicare la compensazione del filtro di correlazione per le interferenze passive, nonché di combinare i segnali di vari canali in un ingresso comune o separarli in separati ingressi per alimentare vari elementi di un array di antenne a fasi.

Nel caso generale, lo schema a blocchi di un trasmettitore multistadio di un radar a impulsi è mostrato in Fig. 3.9.

Fig.3.9. Schema strutturale di un trasmettitore multistadio di un radar pulsato

La potenza di oscillazione dell'eccitatore deve essere sufficiente per eccitare la cascata successiva. Poiché il segnale è formato ad una potenza ridotta, il livello di potenza di uscita richiesto del segnale di indagine viene ottenuto mediante un'amplificazione fase per fase.

Nei radar a impulsi, la modulazione degli impulsi viene eseguita a seconda del livello di potenza di uscita, in uno stadio o in più ultimi stadi di amplificazione ad alta potenza.

In alcuni casi, è più conveniente formare un segnale a una frequenza più bassa. In questo caso, nelle fasi preliminari sono inclusi moltiplicatori di frequenza o mixer (vedi Fig. 3.10)

Fig.3.10. Un esempio di circuito di condizionamento del segnale.

I dispositivi con controllo elettrodinamico del flusso di elettroni sono ampiamente utilizzati come stadi di amplificazione di un trasmettitore multistadio: klystron, tubi a onde mobili (TWT), tubi a onde rovesce (BWO), ecc.

Pertanto, i trasmettitori multistadio vengono utilizzati con elevati requisiti di stabilità di frequenza e sono costruiti secondo lo schema "oscillatore principale - amplificatore di potenza". Esempi di radar che utilizzano tali trasmettitori sono i radar 55Zh6, 22Zh6M, ecc.

3.3.3 Modulatori di impulsi radar

I modulatori radar generano potenti impulsi video ad alta tensione di una determinata durata e periodo di ripetizione per alimentare i circuiti anodici del generatore e dei dispositivi di amplificazione. La durata degli impulsi modulanti di vari radar varia da poche a decine di microsecondi e il periodo di ripetizione è di diversi millisecondi. Ciò consente di accumulare energia durante una pausa tra le raffiche e di darla al carico durante la durata dell'impulso.

Nei trasmettitori con amplificatore di potenza, il numero dei modulatori e le loro caratteristiche dipendono dallo schema della linea di amplificazione e dal tipo di dispositivi utilizzati. L'interazione del modulatore con gli elementi del trasmettitore (nell'esempio di un trasmettitore con un auto-oscillatore nello stadio di uscita) è mostrata in Figura 3.11.

Fig.3.11. Interazione del modulatore con gli elementi del dispositivo trasmittente.

Il raddrizzatore ad alta tensione converte l'energia di tensione CA dell'alimentatore in energia ad alta tensione CC, che viene immessa nel modulatore. Il modulatore controlla il funzionamento del generatore di alta frequenza. Se viene applicata una modulazione anodica nel trasmettitore, questo accende l'alimentazione anodica del generatore di microonde per un tempo pari alla durata dell'impulso di tastatura. La caratteristica principale del modulatore radar (a differenza dei modulatori di altri dispositivi di ingegneria radio) è la trasformazione di potenza che esegue. Il modulatore del trasmettitore radar accumula energia dal raddrizzatore ad alta tensione per un tempo approssimativamente uguale al periodo di ripetizione T n. Allo stesso tempo

e m = R in · T n, (3.7)

dove e m è l'energia accumulata dal modulatore; R c è la potenza del raddrizzatore ad alta tensione.

L'energia accumulata è data dal modulatore al carico durante la durata dell'impulso. Di conseguenza,

e m = R m t e, (3.8)

dove R m è la potenza degli impulsi di uscita del modulatore.

Dalle formule (3.7) e (3.8) otteniamo

R in = R m t e / T voce (3.9)

Perché il t e<< T p, allora R in<< R M. Ciò consente, durante la progettazione di un radar, di scegliere un raddrizzatore ad alta tensione di potenza inferiore e, di conseguenza, dimensioni e peso inferiori.

La composizione del modulatore è determinata dal suo tipo. Tuttavia, tutti questi dispositivi sono caratterizzati dalla presenza di elementi come un'induttanza di carica, un dispositivo di accumulo di energia, un elemento di commutazione, un trasformatore di impulsi, circuiti di protezione e correzione. Considera i circuiti dei principali tipi di modulatori di impulsi utilizzati nel radar RTV.

Nei trasmettitori radar RTV i più utilizzati sono due tipi di modulatori di impulso: a scarica completa dell'energia accumulata; con una scarica parziale dell'accumulo di energia.

L'accumulo di energia può essere il campo elettrico del condensatore o il campo magnetico dell'induttore. Una lunga linea artificiale, equivalente a capacità o induttanza, può essere utilizzata anche come dispositivo di accumulo di energia.

Attualmente, nella maggior parte dei casi, viene utilizzata la memoria capacitiva, perché. gli accumulatori induttivi sono caratterizzati da un'efficienza molto bassa.

La Figura 3.12 mostra uno schema a blocchi di un trasmettitore radar operante nella modalità di modulazione dell'impulso anodico. Come mostrato nel diagramma, un modulatore di impulsi è costituito da due elementi principali: un dispositivo di accumulo di energia e un dispositivo di commutazione. Quando il dispositivo di commutazione è aperto, durante la pausa tra gli impulsi, l'energia viene accumulata nel dispositivo di accumulo. Quando l'interruttore è chiuso, l'energia accumulata durante la durata dell'impulso viene consumata per alimentare il generatore di microonde.

Fig.3.12. Schema a blocchi del trasmettitore radar.

Come dispositivo di commutazione, vengono utilizzati una lampada elettronica (triodo) o un interruttore attivo a transistor o dispositivi a scarica di gas (ioni) - tiratroni o tiristori e spinterometri controllati.

Il principale vantaggio dei dispositivi di commutazione basati su tubi elettronici e transistor è la loro bassa inerzia, che consente di accenderli e spegnerli in qualsiasi momento utilizzando un impulso di controllo a bassa potenza applicato all'elettrodo di controllo (griglia della lampada o base del transistor) di l'interruttore. Tuttavia, i tubi a vuoto hanno un'elevata resistenza interna e quindi gli interruttori dei tubi a vuoto hanno un'efficienza relativamente bassa.

I dispositivi di commutazione ionici e a tiristori hanno una bassa resistenza interna e passano facilmente correnti di decine e centinaia di ampere. Lo svantaggio dei dispositivi di commutazione ionica è che con l'aiuto di un impulso di controllo è possibile determinare con precisione solo il momento dell'inizio della scarica del dispositivo di accumulo. Controllare l'apertura di un interruttore ionico è molto più difficile. Pertanto, la fine dello scarico di stoccaggio è determinata dal tempo di scarico dello stoccaggio, cioè dipende dai parametri dell'azionamento stesso.

Modulatori con accumulatori capacitivi. Tali modulatori sono ampiamente utilizzati nei moderni radar. Il circuito del modulatore è mostrato in Fig. 3.13.

Designazioni sul diagramma: DA n - un condensatore che accumula energia; Per- interruttore, rappresentato come interruttore; R h - resistenza di limitazione o di carica; R d è la resistenza del generatore di microonde alimentato dal modulatore.

Nelle pause tra gli impulsi, l'interruttore Per aperto e il condensatore DA n viene caricato dalla fonte di alimentazione attraverso la resistenza R h, immagazzinare energia. La tensione ai capi del condensatore sale alla tensione della sorgente e di. Alla fine del cambio di carica Per chiude collegando un condensatore DA n al generatore e il condensatore viene scaricato nel generatore. Dopo che il condensatore si è scaricato, l'interruttore si riapre, si verifica una nuova carica della capacità di accumulo e così via.

Fig.3.13. Schema semplificato del modulatore.

Resistenza R h determina la durata della carica e limita la corrente dalla fonte di alimentazione durante la chiusura dell'interruttore. Il valore di questa resistenza viene preso molte volte di più R d, in modo che la carica del condensatore avvenga in modo relativamente lento e la corrente fluisca R h durante la scarica del condensatore, era trascurabile.

Nel modulatore considerato sono possibili modalità di scarica totale e parziale della capacità di accumulo. Nel primo caso, l'interruttore, dopo essersi chiuso, non si apre fino a quando la capacità di accumulo non è completamente scarica, a cui la tensione ai suoi capi diventa uguale a zero. Gli oscillogrammi delle tensioni ai singoli nodi del modulatore che operano in modalità di scarica completa sono mostrati in Fig. 3.14 (linea spessa).

Lo svantaggio del modulatore che opera nella modalità di scarico completo della capacità di accumulo è insoddisfacente, lontano da una forma ad impulso rettangolare e bassa efficienza (circa 50%). Pertanto, sono usati raramente.

Quando il modulatore sta funzionando in modalità scarica parziale, l'interruttore si chiude per un breve tempo (pari a t) e si apre quando il condensatore mantiene ancora la carica e la tensione u s è significativo. La natura della variazione di tensione sul condensatore di accumulo è mostrata in Fig. 3.14 (linea sottile).

un)

b)

Fig.3.14. Oscillogrammi di tensioni ai singoli nodi del modulatore.

modulatori di linea artificiali(modulatori lineari). È noto che una linea si apre alla fine, caricata a una tensione e l, quando scaricato alla resistenza R=  crea un impulso di tensione rettangolare con ampiezza e l /2 e durata

dove l– lunghezza della linea; l " , C" sono l'induttanza distribuita e la capacità della linea.

Utilizzando la linea come dispositivo di accumulo di energia, è possibile realizzare modulatori a scarica completa che producono impulsi con una buona forma quadrata. Tuttavia, la lunghezza della linea risulta inaccettabile per il posizionamento nei trasmettitori. Al posto delle linee reali nei modulatori, è possibile utilizzare linee artificiali costituite da induttanze e capacità individuali (Fig. 3.15).

I modulatori di impulsi con linee artificiali sono ampiamente utilizzati nei moderni trasmettitori radar (ad esempio, radar 55Zh6). Si distinguono per compattezza, alta efficienza e consentono di ottenere impulsi di altissima potenza con una forma che differisce poco da quella rettangolare.

Considera i processi nel modulatore con una catena artificiale (Fig. 3.15), composta da tre sezioni.

L'impedenza d'onda della linea è uguale alla resistenza di carico  = R d. Con l'interruttore aperto, l'alimentatore carica la linea in tensione u l = e di. Dopo la carica, l'interruttore si chiude e collega la linea al generatore (al carico). Dal momento che la resistenza R r \u003d , quindi quando l'interruttore è chiuso, si verifica una tensione istantanea ai terminali del generatore, pari a e circa /2. A causa di ciò, le oscillazioni nel generatore si verificano bruscamente e il fronte di salita dell'impulso risulta essere ripido. L'altra metà della tensione e o /2 cade sull'impedenza d'onda della linea e provoca un'onda di tensione in movimento che si propaga verso l'estremità aperta della linea, scaricandola parzialmente mentre si propaga. Dall'estremità aperta della linea, l'onda viene riflessa senza cambiare polarità e, tornando all'inizio della linea, viene completamente assorbita dal carico.

Fig.3.15. Circuito semplificato di un modulatore con linea artificiale.

Nel circuito di Fig. 3.15, la tensione della sorgente dovrebbe essere 2 volte la tensione di alimentazione del generatore. Per eliminare questo inconveniente si utilizza il circuito di Fig. 3.16, a, in cui la linea viene caricata tramite un induttore l h con bassa resistenza alle perdite. La bobina forma un contorno con la capacità della linea e la carica della linea assume il carattere di oscillazioni smorzate (Fig. 3.16, b). Dopo mezzo periodo, la tensione sulla linea sale a u l = 2 e di. In questo momento, l'interruttore si chiude e la tensione sul generatore diventa uguale a u l /2 = e oh cioè tensione della sorgente.

un)

b)

Fig.3.16. Circuito modulatore di linea artificiale

L'efficienza del modulatore quando la linea viene caricata attraverso l'induttanza aumenta al 90-95%. Ma per realizzare questi vantaggi, la bobina di carica deve avere un'induttanza significativa. Inoltre, l'interruttore deve essere chiuso esattamente nei momenti di massima tensione sulla linea. Tutto ciò complica notevolmente il design del modulatore e il circuito di controllo dell'interruttore.

Pertanto, in pratica, un diodo è spesso collegato in serie con l'induttanza di carica, come mostrato in Fig. 3.17a. Con questa aggiunta la linea, essendosi caricata al massimo nella prima metà del periodo (Fig. 3.17b), per la conduzione unilaterale del diodo, non può essere scaricata e la tensione su di essa rimane costante fino all'interruttore chiude.

Pertanto, nell'esempio considerato, non è necessario un interruttore per chiudersi con fluttuazioni e il circuito di controllo è semplificato. Ciò riduce anche l'induttanza della bobina di carica.

Fig.3.17. Grafici che spiegano il funzionamento del modulatore.

A causa delle perdite di tensione sulla resistenza interna del diodo e del fattore di qualità relativamente basso del circuito di carica ( Q < 10) минимальное напряжение на линии оказывается не выше (1,7-1,8)e oh, e l'efficienza del modulatore è dell'85-90%. Un circuito modulatore simile viene utilizzato nel trasmettitore radar 55Zh6, P-18, 5N84A.

A titolo di esempio, la Fig. 3.18 mostra uno schema circuitale di un modulatore con una linea artificiale.

In un modulatore di questo tipo, l'accumulo è una linea artificiale e come elemento di commutazione viene utilizzato un tiratron o un tiristore. L'elemento di commutazione viene aperto da un impulso esterno, che determina solo il momento dell'inizio della scarica dell'accumulatore. La forma e la durata dell'impulso all'uscita del modulatore sono determinate dai parametri degli elementi passivi del circuito.

Fig.3.18. Diagramma schematico di un modulatore con una linea artificiale.

La formazione dell'impulso termina quando il dispositivo di accumulo è completamente scaricato attraverso un interruttore e un trasformatore di impulsi, che fa corrispondere la resistenza del carico con l'impedenza d'onda della linea di formatura. In caso di funzionamento di emergenza del modulatore per un carico non abbinato, sono previsti circuiti di protezione (in Fig. 3.18 - diodo D2).

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Lavoro di laurea

Trasmettitore radio radar a portata centimetrica

ANNOTAZIONE

In questo progetto di laurea è stato progettato un trasmettitore radio radar a portata di centimetro.

Lo scopo del progetto di laurea, basato sull'analisi di mezzi moderni e avanzati di attacco aereo, è di convalidare i requisiti per i parametri principali di un promettente radar di rilevamento, nonché di progettare un trasmettitore radio per questo radar.

gamma della stazione radar del trasmettitore radio del dispositivo

introduzione

1. Analisi di mezzi moderni e promettenti di attacco aereo

2. Giustificazione tattica e tecnica dei principali parametri del radar

2.1 Principali caratteristiche tecniche del trasmettitore di impulsi

2.2 Influenza delle strutture e dei parametri di indagine degli impulsi radio sulle caratteristiche tecniche del radar

2.3 Influenza delle strutture e dei parametri di probing degli impulsi radio sull'immunità al rumore radar

3. Sviluppo diagramma a blocchi radar

3.1 Generazione del segnale radar e percorso di emissione

3.1.1 Dispositivo antenna

3.1.2 Percorso radar ad alta frequenza

3.2 Percorso di ricezione e di estrazione del segnale

4 Calcolo della potenza dell'impulso RPU richiesta e del guadagno dell'antenna

4.1 Selezione del tipo di antenna, dimensionamento e calcolo del guadagno dell'antenna

4.2 Calcolo della potenza del trasmettitore richiesta

4.3 Calcolo approssimativo del consumo di energia dalla rete

5 Sviluppo di uno schema a blocchi dell'RPU

5.1 Funzioni svolte dal trasmettitore radio

5.2 Schemi strutturali di RPU. Schema trasmettitore monostadio e multistadio

5.3 Sviluppo dello schema a blocchi dell'RPU

INTRODUZIONE

Per garantire una protezione affidabile dello stato, sono in fase di sviluppo tutti i tipi di forze armate. Allo stesso tempo, nelle condizioni moderne, quando le armi nucleari e vari mezzi per consegnarle agli oggetti - missili balistici e da crociera - sono emersi tra i mezzi di guerra, il ruolo della difesa aerea è aumentato incommensurabilmente.

L'esperienza delle guerre locali in Iraq e in Jugoslavia ha innegabilmente dimostrato che la difesa aerea è diventata un fattore di importanza strategica nelle condizioni moderne. Il miglioramento dei mezzi di attacco aereo e delle tattiche del loro utilizzo ha dato origine a nuovi requisiti per la difesa antiaerea. Deve essere resistente al rumore, sufficientemente efficace per l'intera gamma praticamente raggiungibile di altitudini e velocità e garantire la lotta contro piccoli bersagli.

Una delle direzioni principali sulla strada per risolvere i problemi di difesa aerea è garantire il rilevamento e il tracciamento affidabili dei bersagli aerei durante i voli a qualsiasi altitudine, fino a quelle estremamente basse, in condizioni di contromisure elettroniche.

In questa tesi, sulla base di un'analisi di mezzi moderni e promettenti di attacco aereo, verranno confermati i requisiti per i parametri principali di un promettente radar di rilevamento. È stato progettato un trasmettitore radio per questo radar ed è stato sviluppato un eccitatore di segnale FKM multifrequenza con una deviazione di frequenza discretamente variabile.

1 . ANALISI DEL MODERNO E DELLA PROSPETTIVAATTACCO AEREO SIGNIFICA

Negli ultimi anni, la gamma delle forme di minaccia da parte della forza militare è stata notevolmente ampliata. Viene prestata sempre maggiore attenzione all'aumento del numero delle aree di presenza di grandi raggruppamenti delle forze armate statunitensi su base permanente o temporanea e al rafforzamento della capacità di rafforzarle rapidamente al fine di risolvere i problemi internazionali attraverso la minaccia o l'uso diretto di forze armate potenza.

Nel contesto dei cambiamenti fondamentali in atto in ambito internazionale e associati all'intensificarsi dei processi trattati per ridurre i vari tipi di forze armate e armi, migliorando le relazioni tra Stati Uniti e Russia, la leadership politico-militare americana sta completando una revisione del strategia militare, che si basa su quattro disposizioni principali: garantire la deterrenza strategica, mantenere il dispiegamento in avanti nelle regioni chiave, rispondere efficacemente a una situazione di crisi, mantenere la capacità di aumentare rapidamente le dimensioni e la potenza delle forze armate, se necessario.

Negli anni '90, la strategia militare americana ha sviluppato un nuovo approccio per determinare il tipo di guerre in cui l'esercito americano potrebbe essere coinvolto. Insieme alla classificazione delle guerre in base alla scala e ai mezzi per condurle, la dottrina militare statunitense suddivide tutte le forme di lotta armata possibili nelle relazioni interstatali in base all'intensità. Ci sono tre gruppi di conflitti: alta, media e bassa intensità. I conflitti ad alta intensità includono guerre globali tra stati o loro coalizioni, in cui le parti opposte utilizzano tutte le armi nucleari, chimiche e biologiche disponibili per raggiungere obiettivi politici decisivi.

I conflitti di media intensità includono guerre tra stati o coalizioni di stati che utilizzano tutte le forze e tutti i mezzi, compreso l'uso limitato di armi di distruzione di massa.

La dirigenza politico-militare americana ritiene che allo stato attuale la probabilità di uno scontro su larga scala tra Stati Uniti e Russia, a causa della stabilita parità nucleare e per il miglioramento delle relazioni tra i due paesi, sia bassa negli ultimi anni. Allo stesso tempo, si riconosce che è aumentata la possibilità di partecipazione degli Stati Uniti a conflitti a bassa intensità, che si riferisce sia a forme di utilizzo delle forze armate (operazioni militari limitate, dimostrazione di forza) sia ad azioni economiche, politiche e ideologiche che il Gli Stati Uniti possono prendere in varie regioni del mondo al fine di proteggere gli interessi americani. Allo stesso tempo, gli Stati Uniti si arrogano il diritto non solo di intervenire a propria discrezione negli affari degli stati sovrani, ma anche di determinare in quale forma debba essere fatto.

Il Pentagono prevede tre aspetti di tale intervento:

Contro i paesi in via di sviluppo guidati da governi discutibili per Washington;

Sostegno ai regimi filoamericani la cui stabilità è minacciata;

Contro Stati in cui, secondo la definizione statunitense, sono presenti "elementi terroristici" che minacciano gli interessi americani.

Nonostante una significativa riduzione della possibilità di un conflitto nucleare globale e uno spostamento dell'enfasi nella preparazione delle forze armate statunitensi per la partecipazione a conflitti a bassa intensità, la leadership statunitense non esclude la possibilità di una guerra su larga scala contro la Russia, che, secondo le stime degli Stati Uniti, "possiede la capacità fisica di distruggere gli Stati Uniti con un colpo schiacciante".

L'escalation dei conflitti a bassa intensità in operazioni militari su larga scala, fino alla guerra totale, è considerata un possibile modo per scatenare la guerra nei teatri principali. Tuttavia, il metodo principale per scatenare guerre su larga scala, la leadership militare statunitense considera un attacco a sorpresa da parte di gruppi di truppe schierate in tempo di pace in anticipo.

In generale, le misure adottate dagli Stati Uniti per raggiungere la superiorità militare-strategica e tecnico-militare sul nostro Paese, nonché la posta in gioco sull'uso della forza militare per raggiungere obiettivi di politica estera, consentono, secondo Washington, di perseguire la rotta prevista dalla strategia di sicurezza nazionale, tesa non solo al "contenimento globale" della Russia, ma anche al massimo utilizzo della situazione attuale per creare un nuovo sistema di relazioni internazionali in cui agli Stati Uniti verrebbe assegnato il ruolo del condottiero indiscusso, con poteri speciali dovuti all'ingente patrimonio economico e militare. Ne consegue che uno dei probabili avversari della Russia sono le forze armate statunitensi e il blocco NATO nel suo insieme.

L'esperienza delle recenti guerre locali mostra che la leadership statunitense assegna il ruolo principale nelle operazioni militari all'Aeronautica americana e alla NATO. La principale forza in grado di scoraggiare l'aviazione sono le forze di difesa aerea, è necessario tenere conto sia delle tattiche di utilizzo, sia delle capacità tecniche dei mezzi di attacco aereo.

Attualmente, le risorse di attacco aereo consistono in risorse dell'aviazione strategica, risorse dell'aviazione tattica, risorse dell'aviazione navale, risorse dell'aviazione dell'esercito, veicoli aerei senza pilota (UAV) e armi dell'aviazione (Figura 1). L'AT e l'aviazione basata su vettori sono considerati dal comando USA e NATO come la principale forza d'attacco nel teatro delle operazioni in tutti i tipi di guerre con e senza l'uso di armi nucleari. La tattica dell'aviazione tattica e basata su portaerei in caso di svolta nella difesa aerea dell'Air Force prevede una certa formazione operativa, inclusi diversi gruppi di aeromobili per vari scopi strategici:

Gruppo di soppressione incendi dei sistemi di difesa aerea dell'Aeronautica Militare;

gruppi shock;

Gruppi di copertura diretta per gruppi d'attacco dei combattenti della difesa aerea dell'Air Force;

Gruppi di soppressione elettronica dei sistemi di difesa aerea dell'Aeronautica Militare;

Gruppi di controllo e ricognizione dei risultati dello sciopero;

Allerta precoce e gruppi di controllo.

Figura 1 - Classificazione dei mezzi di attacco aereo

I gruppi d'attacco degli aerei TA e SA sono progettati per colpire obiettivi con aerei F-111, F-117, TORNADO, JAGUAR, HARRIER, nonché A-7D, A-10, ALPHA JET (tabella uno).

I gruppi antincendio dei sistemi di difesa aerea dell'Air Force sono progettati per distruggere o disabilitare i sistemi di difesa aerea dell'Air Force al fine di "abbagliare" il sistema di difesa aerea dell'Air Force, interrompere il sistema antincendio del sistema di difesa aerea e fare buchi nel sistema di difesa aerea dell'Aeronautica. Le stazioni radar, i posti di comando, gli aeroporti, i punti di guida dell'aviazione da combattimento e le posizioni dei missili antiaerei possono essere oggetti di impatto del fuoco.

Il metodo più comune di soppressione del fuoco dei sistemi di difesa aerea dell'Air Force è considerato un attacco di gruppo da parte di un volo di aerei con copertura e l'uso di missili sia convenzionali che anti-radar come Shrike, STANDARD-ARM, HARM, ALLARME, TESSIT RAINBOW.

Tabella 1

Il principale missile anti-radar attualmente in servizio con la US Air Force e Navy è l' HARM PRLR (AQM-88A). È progettato per distruggere i radar di difesa aerea e di difesa aerea dell'Air Force che operano nella gamma di decimetri e centimetri. Le principali caratteristiche prestazionali del PRLR sono riportate nella Tabella 2.

Tavolo 2

Nome	Poligono di tiro, km	Velocità di volo, m/s	Precisione di tiro, m	vettori
STANDARD-BRACCIO
TESSIT-RAINBOW		Piccolo (fino a 830 km/h)

Un gruppo di copertura diretta per i gruppi d'attacco dei combattenti della difesa aerea dell'Air Force. L'aeronautica americana è armata con caccia intercettori, oltre a caccia multiruolo del tipo: "tornado" F-2; Phantom FGR, 2F-15

Le caratteristiche prestazionali di questi velivoli sono riportate nella Tabella 3.

Tabella 3

Il gruppo di soppressione elettronica dei sistemi di difesa aerea dell'Air Force è progettato per eseguire una serie di misure e azioni per la soppressione elettronica del nemico e la protezione delle truppe amiche (forze) e dei sistemi d'arma dalla soppressione elettronica. Rappresenta le misure e le azioni intraprese dalle truppe per sopprimere e disinformare l'effetto sulle FER e sui sistemi nemici con l'energia della radiazione elettromagnetica.

La disinformazione radio nel sistema di guerra elettronica viene effettuata per fuorviare il nemico mediante false operazioni delle RES delle sue truppe, cambiando le loro modalità operative e simulando il funzionamento delle RES della parte avversaria. I principali metodi di disinformazione radio sono:

Mostrando falsi segni smascheranti di RES, oggetti e ambiente;

Ingresso deliberato nelle reti radio e nelle direzioni radio nemiche, trasmissione di false informazioni e comandi ad esse;

Distorsione di informazioni, segnali e segnali di chiamata;

Aumentare l'intensità del lavoro del RES sulle direzioni secondarie mantenendo la modalità di funzionamento su quella principale.

Le misure elencate, in combinazione con altre misure di disinformazione, possono dare al nemico l'impressione che le truppe siano concentrate e si stia preparando un'operazione dove, in realtà, non è così. Le misure per garantire la guerra elettronica prevedono la ricerca, l'intercettazione e l'analisi delle radiazioni, l'identificazione e l'ubicazione dell'equipaggiamento elettronico del nemico, la valutazione della minaccia da lui rappresentata per la successiva soppressione elettronica e l'emissione della designazione del bersaglio alle armi, nonché il controllo di proprie forze e mezzi di guerra elettronica.

L'aeronautica americana ha adottato: velivoli da ricognizione RF-4C, nonché velivoli da disturbo elettronico EF-111, EC-130H. Le caratteristiche degli aeromobili di questo tipo sono riportate nelle tabelle 4, 5.

Tabella 4

Pertanto, analizzando le caratteristiche dell'uso dell'aeronautica americana e della NATO, nonché sulla base dell'esperienza delle guerre locali, si può vedere che l'aeronautica americana sta utilizzando attivamente tutte le capacità tecniche dell'aviazione. Con l'uso massiccio di AOS, tutto viene preso in considerazione, dai rilievi, dalle condizioni del terreno e meteorologiche alle tattiche d'azione.

Le tattiche delle operazioni aeree nemiche nelle guerre locali sono caratterizzate dall'uso massiccio di sistemi di difesa aerea, dall'assenza di un modello nella scelta dell'opzione di sciopero, tattiche e metodi di azione, supporto completo per le azioni dei gruppi di sciopero, il desiderio di raggiungere la sorpresa, riducendo il tempo trascorso dagli aerei nella zona di fuoco delle armi antiaeree, ecc. Gli attacchi aerei combinati stanno diventando più complessi, ampiamente utilizzati per risolvere vari problemi UAV, aerei a bassa osservabilità, WTO nella gamma radar e IR e jammer elettronici. Per garantire l'apertura tempestiva del nemico ai confini del rilevamento, è necessario utilizzare attivamente radar di rilevamento, che garantiranno l'apertura del nemico ad altitudini fino a quote estremamente basse sulle linee più lontane. Questa stazione deve avere un'elevata energia del segnale emesso, immunità al rumore.

2 SOSTANZIAMENTI TATTICI E TECNICIPRINCIPALI PARAMETRI RADAR

2.1 Specifiche principalitrasmettitore di impulsi

Il compito principale della progettazione preliminare di un trasmettitore radio è quello di giustificare i requisiti per le sue caratteristiche tecniche sulla base di un'analisi dei requisiti per le caratteristiche tattiche del radar progettato, nonché di selezionare la struttura del trasmettitore che garantisca la fattibilità di ragionevoli requisiti. Pertanto, in questo numero, l'attenzione principale è rivolta all'analisi dell'influenza dei parametri dei segnali di sondaggio sulle principali caratteristiche tattiche del radar progettato.

Nei sistemi radar vengono utilizzati vari tipi di segnali di rilevamento:

Continuo non modulato;

ampiezza continua modulata;

Frequenza modulata continua;

Polso.

La scelta dell'uno o dell'altro tipo di segnale di indagine dipende dalla natura dei compiti risolti dal sistema radar e dalle condizioni del suo funzionamento. Tuttavia, nel radar RTV, così come nella maggior parte dei radar per altri scopi, vengono utilizzati segnali di rilevamento pulsati. Ciò è dovuto al fatto che il loro utilizzo consente di misurare con precisione la distanza dal bersaglio e semplificare la progettazione del radar utilizzando un sistema comune di trasmissione e ricezione.

I parametri principali del sondaggio degli impulsi radio sono:

Lunghezza d'onda (frequenza) delle oscillazioni generate;

Intervallo di regolazione;

Potenza impulsiva R E;

Durata dell'impulso f I;

Frequenza F P o periodo T P ripetizione degli impulsi di tastatura;

Larghezza dello spettro PI.

Secondo la loro struttura, gli impulsi radio possono essere:

coerente e incoerente;

Semplice e complesso.

Gli impulsi radio si dicono coerenti se la fase iniziale delle oscillazioni di ciascun impulso radio è la stessa o cambia da impulso a impulso secondo una certa legge. Se la fase iniziale delle oscillazioni ad alta frequenza da impulso a impulso è una variabile casuale, tali impulsi radio sono incoerenti.

Lo spettro di una sequenza di impulsi radio incoerenti è sempre continuo, la sua forma è determinata dalla forma dello spettro di un singolo impulso radio. Lo spettro di una sequenza coerente di un numero limitato di impulsi radio è a forma di pettine, il suo involucro ripete la forma dello spettro di un singolo impulso radio. Con un aumento del numero di impulsi in un pacchetto di impulsi radio coerenti, la larghezza delle creste dello spettro diminuisce e si avvicina a una linea.

Gli impulsi radio sono detti semplici se il prodotto dell'ampiezza dello spettro PI e della durata dell'impulso f I, detta base del segnale, ha un valore dell'ordine dell'unità:

Se B>>1, tale segnale è chiamato complesso. Dignità semplici segnaliè la semplicità della loro formazione e la lavorazione ottimale. Tuttavia, il loro utilizzo limita la possibilità di implementazione tecnica dei requisiti per le caratteristiche tattiche del radar progettato. Pertanto, nei radar moderni e ancora più promettenti vengono utilizzati segnali principalmente complessi di due tipi:

Impulsi radio con modulazione di frequenza intra-impulso lineare (LUM) o non lineare (NLM);

Impulsi radio con key sfasamento intra-impulso (dal latino "manus" - mano), in cui la fase delle oscillazioni all'interno dell'impulso a determinati intervalli di tempo salta di 180º. Dal momento che questi bruschi cambiamenti si verificano secondo un certo codice binario, tali impulsi sono chiamati phase-code-dominated (PCM).

La giustificazione dei requisiti per le caratteristiche tecniche del trasmettitore viene effettuata sulla base dei requisiti per le caratteristiche tattiche imposte al radar. Pertanto, è necessario analizzare l'influenza delle strutture e dei parametri di indagine degli impulsi radio sulle principali caratteristiche tattiche del radar. Poiché la lunghezza d'onda è un parametro comune al sistema trasmettitore, ricevitore e antenna-guida d'onda, i requisiti per essa devono essere giustificati in fase di progettazione ingegneristica del sistema del radar nel suo insieme.

2.2 Influenza delle strutture e dei parametri di indagine degli impulsi radio sulle caratteristiche tattiche del radar

Come sapete, la portata massima del radar è determinata dal rapporto:

dove E C è l'energia del segnale del trasmettitore;

G PER - guadagno dell'antenna trasmittente;

A PR - area effettiva dell'antenna ricevente;

a C - EPR del target;

r - coefficiente di distinguibilità (o parametro di rilevazione);

N 0 - densità spettrale di potenza del rumore stesso del ricevitore, ricalcolato sul suo ingresso.

Consideriamo più in dettaglio i parametri inclusi nell'espressione (2.2).

I valori di G PER e A PR sono giustificati nella progettazione preliminare dell'antenna. Se viene utilizzata la stessa antenna per la trasmissione e la ricezione, esiste una connessione tra di loro

Come già accennato, la lunghezza d'onda dovrebbe essere già selezionata in fase di progettazione dell'ingegneria del sistema del radar nel suo insieme. L'area effettiva di un'antenna è correlata alla sua area geometrica dalla relazione

dove n è il fattore di utilizzo dell'area di apertura dell'antenna. Il suo valore è dell'ordine di 0,5 .. 0,6. L'area geometrica è limitata dalle dimensioni consentite dell'antenna.

Densità spettrale della potenza del rumore:

dove K\u003d 1,38 10 -23 J / k - Costante di Boltzmann,

T 0 - temperatura assoluta della sorgente di rumore equivalente (nei calcoli viene preso T 0 \u003d 290 k),

W è la cifra di rumore del ricevitore.

Data la larghezza di banda del ricevitore N 0 determinare la massima sensibilità del ricevitore.

Il coefficiente di distinguibilità è il rapporto segnale/rumore di potenza richiesto per rilevare un segnale con determinati indicatori di qualità: la probabilità di un rilevamento corretto e di falsi allarmi.

Direttamente al trasmettitore c'è l'energia del segnale generata dal trasmettitore durante l'esposizione del bersaglio:

dove P I - potenza dell'impulso del trasmettitore,

f I - la durata dell'impulso di indagine,

M è il numero di impulsi che irradiano il bersaglio (numero di impulsi in un burst).

Numero di impulsi:

dove Dv 0,5 - la larghezza del modello dell'antenna nel piano azimutale (in radianti),

T OBZ - il periodo di rilevamento spaziale in azimut.

I parametri Dv 0.5 e T OBZ non si applicano direttamente al trasmettitore. Include R I, f I, T P. Dal punto di vista della fornitura di un determinato campo di rilevamento, è necessario aumentare R I, f I e ridurre T P (o aumentare F P =1/ T P).

L'aumento di F P è limitato dal valore dell'intervallo misurato in modo univoco:

Un aumento della potenza dell'impulso è accompagnato da un aumento dei requisiti per la forza elettrica del percorso per generare ed emettere un segnale e porta anche a una diminuzione della furtività del radar e alla sua protezione dalle armi a ricerca.

L'aumento della durata dell'impulso (se si tratta di un impulso semplice) comporta una diminuzione della risoluzione dell'intervallo. la risoluzione delle contraddizioni tra i requisiti per il campo di rilevamento e la risoluzione del raggio è possibile sulla base del passaggio a impulsi radio complessi, poiché la risoluzione del raggio è determinata dall'ampiezza dello spettro del segnale PS:

Come è noto, l'accuratezza potenziale della misurazione dell'intervallo (cioè l'errore quadratico medio massimo raggiungibile) è determinata dalla relazione

Ciò mostra che per aumentare la precisione potenziale, è necessario aumentare contemporaneamente l'energia del segnale ricevuto (cioè aumentare il rapporto segnale/rumore

d) e l'ampiezza dello spettro del segnale, impossibile nel caso di semplici impulsi radio.

Pertanto, oltre a garantire un determinato valore del campo di rilevamento, è necessario utilizzare segnali complessi per soddisfare i requisiti di precisione nella misurazione del campo.

2.3 Influenza delle strutture e dei parametri di probing degli impulsi radio sull'immunità al rumore radar

L'immunità al rumore radar è la capacità di svolgere le sue funzioni specificate con gli indicatori di qualità richiesti sotto l'influenza di interferenze attive e passive, sia intenzionali che non intenzionali.

Questa caratteristica è determinata dalla segretezza del radar e dalla sua immunità al rumore.

La furtività è misurata dalla probabilità di rilevare un radar operante su radiazioni per mezzo dell'intelligence elettronica nemica. La diminuzione di questa probabilità è assicurata da una diminuzione della potenza dell'impulso del segnale emesso e da un brusco cambiamento dei suoi parametri principali.

Una valutazione quantitativa dell'immunità al rumore radar è il rapporto tra la potenza del segnale e la potenza di interferenza all'uscita del filtro ottimale, che fornisce i valori richiesti delle caratteristiche di rilevamento e l'accuratezza delle misurazioni della posizione.

L'immunità al rumore in relazione all'interferenza del rumore attivo è fornita da un aumento dell'energia del segnale di rilevamento. Allo stesso tempo, per garantire la furtività, è necessario non aumentarne la potenza degli impulsi. Questa contraddizione viene risolta attraverso l'uso di complessi segnali di indagine.

Il miglioramento dell'immunità al rumore del radar in relazione agli effetti dell'interferenza di mascheramento passivo si ottiene aumentando la risoluzione in termini di portata e velocità. Un aumento della risoluzione dell'intervallo (insieme ad un aumento della risoluzione delle coordinate angolari) porta ad una diminuzione del volume risolvibile e, di conseguenza, ad una diminuzione dell'RCS medio di una sorgente di interferenza passiva (nuvole di pula, superficie sottostante, ecc. ).

La risoluzione della velocità consente di selezionare un segnale utile in base all'uso dell'effetto Doppler. Garantire la risoluzione simultanea di portata e velocità è associato alla necessità di superare il principio di indeterminazione noto dalla teoria del radar. Questo requisito è pienamente soddisfatto da burst di impulsi radio complessi, a condizione che la durata del burst f pack =MT p superi significativamente la lunghezza temporale dell'interferenza passiva

dove DR pp è la dimensione radiale dell'interferenza passiva.

I sistemi che implementano la risoluzione del bersaglio sullo sfondo dell'interferenza passiva basata sull'uso dell'effetto Doppler sono chiamati sistemi di selezione del bersaglio mobile (MTS). Tecnicamente, l'implementazione di sistemi DSC è possibile utilizzando raffiche coerenti di impulsi radio di sondaggio. Allo stesso tempo, è possibile varie opzioni costruzione di radar a impulsi coerenti:

Veri radar coerenti (il trasmettitore genera una sequenza coerente di impulsi radio);

Radar pseudo-coerenti con coerenza interna (il trasmettitore genera impulsi radio incoerenti, le cui fasi vengono memorizzate dal cosiddetto oscillatore locale coerente per il periodo di ripetizione degli impulsi di sondaggio);

Pseudo-coerente con coerenza esterna (per garantire la coerenza, vengono utilizzati segnali provenienti da oggetti fissi che si trovano nello stesso pixel con un bersaglio mobile).

La scelta dell'una o dell'altra opzione per la costruzione di un radar a impulsi coerenti è determinata dai requisiti per l'efficienza del sistema SDC.

Segue da quanto precede che i parametri e la struttura degli impulsi di indagine hanno un impatto significativo sulla portata del radar, sulle sue caratteristiche di precisione e sulla risoluzione della portata e della velocità. Per garantire i valori indicati dell'intervallo e la precisione delle coordinate di misurazione, è necessario aumentare l'energia del segnale ricevuto, per il quale, a un valore fisso della potenza dell'impulso del segnale di tastatura, è necessario aumentare il durata di un singolo impulso e il numero di impulsi ricevuti in un burst. La risoluzione simultanea della portata e della velocità è possibile in base all'uso di impulsi radio complessi.

In questo lavoro, durante lo sviluppo di un dispositivo di trasmissione, utilizzerò il segnale FKM, che fornirà un'elevata energia del segnale e l'immunità al rumore.

3 . SVILUPPO DEL DIAGRAMMA STRUTTURALE DEL RADAR

I radar a impulsi sono quelli in cui la distanza dal bersaglio è determinata misurando il tempo di ritardo del segnale di eco rispetto al segnale di impulso di sondaggio.

La composizione dello schema a blocchi di una stazione radar è determinata dalle sue funzioni (Figura 3.1).

In generale, per ottenere informazioni sui bersagli con il metodo radar, la stazione deve fornire le seguenti funzioni:

Irradiazione di bersagli con energia elettromagnetica (sondando il campo visivo);

Ricevere echi riflessi dal bersaglio e separarli dall'interferenza;

Visualizzazione delle informazioni radar ricevute e misurazione delle coordinate del bersaglio;

Definizione di nazionalità;

Immissione di informazioni radar nel dispositivo di elaborazione e relativa uscita ai canali di comunicazione.

Figura 3.1

L'implementazione della prima funzione è fornita dal percorso di generazione e radiazione, che esegue in sequenza l'FKM dei segnali, li trasmette all'antenna e li irradia nello spazio. La struttura del percorso comprende: un trasmettitore, un dispositivo feeder e un'antenna. Le funzioni di ricezione dei segnali riflessi dal bersaglio e di separazione dall'interferenza sono svolte dal percorso per la ricezione e la separazione dei segnali dall'interferenza. Qui vengono risolti i compiti di filtrare, amplificare, convertire i segnali e separarli dal rumore, dalle interferenze passive e attive. Gli elementi principali del percorso sono: dispositivo antenna-feeder, dispositivo ricevente, dispositivo anti-jamming.

La visualizzazione della situazione dell'aria nel campo visivo del radar e la determinazione delle coordinate dei bersagli viene risolta utilizzando i dispositivi terminali del radar. I dispositivi terminali radar possono essere dispositivi per la misurazione e la rimozione automatica di coordinate, indicatori o altri dispositivi di visualizzazione. Per sincronizzare in tempo l'operazione di trasmissione, indicazione di dispositivi e altri sistemi radar, è necessario un sistema di attivazione.

Per misurare le coordinate da dispositivi indicatori o mediante l'elaborazione automatica del segnale, è necessario formare segni di scala speciali o un codice di distanza, azimut e altitudine.

L'identificazione del bersaglio viene effettuata in uno speciale sistema di identificazione, parte integrante del quale sono interrogatori radar a terra interfacciati con il radar. La specifica degli elementi del diagramma a blocchi di un radar a impulsi, la composizione, lo scopo e l'interazione dei singoli sistemi saranno discussi ulteriormente.

3.1 Generazione del segnale radar e percorso di emissione

I principali compiti risolti dalla generazione e dal percorso di emissione di un radar pulsato sono:

Creazione di impulsi a microonde ad alta energia di una data struttura, durata e periodicità;

Incanalare l'energia di questi impulsi dal trasmettitore al sistema di antenna con le minori perdite possibili;

Emissione diretta di impulsi di onde elettromagnetiche.

I componenti del percorso, a seconda dei compiti da risolvere, sono trasmettitori, percorsi ad alta frequenza e sistemi di antenne radar (Figura 3.2).

Nei percorsi di generazione e radiazione, oltre a quelli principali elencati, vengono risolti ulteriori compiti specifici:

Disaccoppiamento dei dispositivi trasmittenti e riceventi durante il funzionamento per irraggiamento e ricezione;

Diramazione dell'energia a microonde per controllare la potenza e lo spettro del segnale di indagine, commutando il trasmettitore su un sistema di antenna o equivalente;

Modifica del livello, della struttura dei segnali e della frequenza portante;

Protezione del personale dall'esposizione.

Figura 3.2

3.1.1 Dispositivo antenna

Il dispositivo antenna radar è destinato a:

Conversione dell'energia delle oscillazioni generate dal trasmettitore nell'energia delle onde elettromagnetiche nello spazio (radiazioni);

Catturare l'energia delle onde elettromagnetiche (segnali di eco) da un certo angolo solido dello spazio e concentrarla all'ingresso della linea ricevente;

Concentrazioni di energia delle onde elettromagnetiche in un certo angolo solido durante la radiazione;

La scelta della direzione della radiazione e della ricezione dell'energia delle onde elettromagnetiche secondo modo accettato panoramica dello spazio.

In un radar a impulsi, i momenti di misurazione del segnale di sondaggio e la ricezione dei segnali di eco sono separati, il che consente di garantire il funzionamento della stessa antenna per la ricezione e la trasmissione.

I parametri dei sistemi di antenne determinano in gran parte le capacità di combattimento della stazione radar, come la portata, la forma del campo visivo, il tempo del rilevamento spaziale, l'accuratezza della determinazione delle coordinate angolari, la risoluzione delle coordinate angolari e il rumore immunità.

I parametri principali del dispositivo antenna radar sono:

Guadagno dell'antenna;

La forma del diagramma di radiazione;

Livello lobo laterale, gamma;

Resistenza ai carichi del vento, al congelamento, all'impatto delle onde d'urto;

Possibilità di rapido smontaggio e montaggio;

Facilità di trasporto.

Il guadagno dell'antenna G consente di aumentare la portata del radar, ed è fornito dalle dimensioni fisiche dell'antenna. Esiste una relazione nota tra guadagno, dimensioni dell'antenna e lunghezza d'onda:

dove A è l'area dell'antenna;

l - lunghezza d'onda;

K A - fattore di utilizzo della superficie dell'antenna;

z A - efficienza dell'antenna.

Il guadagno dell'antenna è correlato al fattore direzionale G H dalla relazione:

La forma del diagramma di radiazione è una caratteristica importante di un'antenna. Il pattern di potenza dell'antenna è la dipendenza del guadagno dalle coordinate angolari.

Il diagramma di radiazione è caratterizzato dalla larghezza del lobo principale nei piani orizzontale e verticale a metà potenza, nonché dal livello dei lobi laterali. Questi parametri sono strettamente correlati al guadagno e alle dimensioni geometriche dell'antenna L r

dove L r è la dimensione della sezione nel piano corrispondente;

K r - coefficiente che dipende dalla distribuzione del campo nell'apertura dell'antenna (di solito K r =50є..80є).

La forma della configurazione dell'antenna radar sul piano verticale ha un impatto significativo su caratteristiche del radar come l'accuratezza della misurazione e la risoluzione in coordinate angolari, l'immunità al rumore e la velocità di visualizzazione. Per le stazioni di rilevamento radar che forniscono una visione circolare dello spazio, il diagramma di radiazione più razionale è ampio sul piano verticale e stretto sul piano orizzontale.

Nella sezione isodale della zona di rilevamento, il guadagno dell'antenna dovrebbe essere approssimativamente costante. Nella sezione dell'iso-altezza della zona di rilevamento, il guadagno in elevazione dovrebbe cambiare secondo la legge del quadrato cosecante. Allo stesso tempo, un segnale di intensità costante arriva all'ingresso del ricevitore a un'altitudine di volo target costante e a diverse distanze.

Il livello dei lobi laterali influisce sull'intensità dell'interferenza attiva ricevuta dai jammer, sull'interferenza passiva degli oggetti locali e quindi degrada l'immunità al rumore del radar. La ricezione degli echi dei lobi laterali dei bersagli rende difficile determinare la loro vera posizione.

Oltre al deterioramento dell'immunità al rumore, i lobi laterali causano una diminuzione della sensibilità dei canali di ricezione a causa della ricezione di rumore aggiuntivo dallo spazio circostante. Il livello dei lobi laterali dipende essenzialmente dalla legge di distribuzione del campo nell'apertura dell'antenna riflettore, dalla potenza nei singoli radiatori dell'array di antenne.

Nelle antenne riflettori, il valore consentito del livello dei lobi laterali è di 17-23 dB, nelle antenne direzionali è di circa 15 dB. Per ridurre l'influenza dei lobi laterali sull'immunità al rumore del radar, vengono utilizzati schemi di soppressione speciali.

3.1.2 Percorso radar ad alta frequenza

Il percorso ad alta frequenza del radar trasmette l'energia ad alta frequenza degli impulsi di rilevamento dal trasmettitore all'antenna e i segnali di eco ricevuti dall'antenna all'ingresso del ricevitore.

I principali dati tecnici dei percorsi ad alta frequenza sono i seguenti:

Il grado di coordinamento del percorso ad alta frequenza con il carico;

Perdite di energia nel percorso ad alta frequenza;

Massima potenza trasmessa.

Il grado di coordinamento del percorso ad alta frequenza con il carico è caratterizzato dal coefficiente onda stazionaria voltaggio

dove è il coefficiente di riflessione;

Resistenze di carico complesse e linee di trasmissione;

o reciproco al valore SW - il coefficiente dell'onda viaggiante.

Di solito si ritiene che il carico sia ben adattato alla linea di trasmissione se K CB< 1,2 и согласована удовлетворительно, если К СВ = 1,2- 2. при К СВ менее 2 от нагрузки отражается менее 11% падающей мощности.

Le perdite di energia nel percorso ad alta frequenza sono dovute a perdite termiche nelle superfici conduttive metalliche e perdite dielettriche nella linea di trasmissione.

Il valore delle perdite è solitamente caratterizzato dal coefficiente di assorbimento. Per una linea di trasmissione si utilizza il valore di attenuazione lineare, espresso in decibel per metro di lunghezza.

Per le guide d'onda, il valore operativo dell'attenuazione per unità di lunghezza è 0,01-0,05 dB/m, per le linee di trasmissione stripline e coassiali 0,05-0,5 dB/m. la perdita del percorso radar è 0,5-1 dB per la trasmissione e 2-3 dB per la ricezione.

La potenza massima del percorso ad alta frequenza è limitata dalle condizioni di guasto e dal riscaldamento consentito del dielettrico della linea di trasmissione.

3.2 Percorso di ricezione e di estrazione del segnale

Il percorso per la ricezione e l'estrazione dei segnali di eco è progettato per trasmettere l'energia dei segnali target e delle interferenze dai sistemi di antenne all'ingresso dei ricevitori radar, amplificare e filtrare i segnali target sullo sfondo dell'interferenza. I segnali di interferenza includono l'energia di auto-rumore dei ricevitori e le sorgenti di rumore esterne naturali e intenzionali.

4 . CALCOLO PRELIMINARE DELL'RPU. CALCOLO DEL RICHIESTOPOTENZA IMPULSO RPU E GUADAGNO ANTENNA

Il calcolo della potenza impulsiva richiesta del trasmettitore radio e del guadagno dell'antenna verrà effettuato per tre lunghezze d'onda: centimetro, decimetro e metro.

Per prima cosa, scegliamo il tipo di antenna e calcoliamo le dimensioni dell'antenna.

4.1 Selezione del tipo di antenna, calcolo della dimensione dell'antenna eguadagno

L'antenna radar deve avere un diagramma di radiazione che fornisce un'alta risoluzione in coordinate angolari. Come antenna per radar a impulsi, le antenne paraboliche riflettenti sono le più utilizzate. Queste antenne rendono relativamente facile ottenere un diagramma di radiazione che fornisce un'alta risoluzione in coordinate angolari e un basso livello di lobi laterali del diagramma di radiazione. Per un radar a tre coordinate con una vista parallela in elevazione, si consiglia di scegliere una tacca simmetrica da un paraboloide di rivoluzione come forma speculare o un cilindro parabolico con un array di antenne a fasi come feed.

e per le antenne regista

dove Di è la larghezza della configurazione dell'antenna a metà del livello di potenza nel piano corrispondente;

l - lunghezza d'onda;

un- la dimensione dell'antenna nel piano corrispondente;

L è la dimensione longitudinale dell'antenna regista.

Dovrebbe essere preso in considerazione che valore minimo coefficiente in espressione (4.1) corrisponde al livello più alto dei lobi laterali, il valore massimo del coefficiente corrisponde al livello minimo dei lobi laterali, quindi, per garantire un'elevata immunità al rumore del radar nei lobi laterali, il valore del coefficiente in l'espressione (4.1) deve essere scelta entro 70..90.

Tabella 4.1

Una volta che la verticale ( un)e orizzontale( in) dimensioni dello specchio, è necessario determinare l'area geometrica dell'antenna

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

Tabella 4.2

La selezione dell'antenna termina con il calcolo del guadagno dell'antenna

Tabella 4.4

Per determinare il valore del coefficiente di distinguibilità totale (r?), utilizzando le curve di rilevamento (Appendice A), in base alle probabilità date di rilevamento corretto D e falso allarme F L, determinare il coefficiente di distinguibilità per l'elaborazione ottimale r.

Per un semplice impulso radio non modulato e un segnale PCM, il filtraggio ottimale di un singolo impulso (campione singolo del segnale PCM) è sostituito da uno quasi ottimale. In questo caso, ci sono perdite nel rapporto segnale-rumore pari a

g C \u003d 0,8 dB (4,9)

Inoltre, invece dell'accumulazione coerente, viene utilizzata l'accumulazione incoerente. Le perdite per accumulo incoerente (g N) di un pacco possono essere determinate dai grafici corrispondenti (Appendice B). se viene eseguita un'elaborazione digitale, devono essere prese in considerazione anche le perdite causate dall'elaborazione digitale, ad es. prendere in considerazione il rumore di quantizzazione z. Infine:

G? = r + r C + r H + r C. (4.10)

Tabella 4.6

Dopo aver determinato r? l'energia del segnale di sondaggio può essere trovata usando la formula (4.6). l'energia del segnale di indagine è correlata alla potenza dell'impulso dalla relazione

E \u003d b R I f I M, (4.11)

dove b è un coefficiente che tiene conto della non rettangolaretà del pacco. Consigliato di scegliere b

Dall'espressione (4.11) si può determinare la potenza dell'impulso. Per un radar a tre coordinate, il valore ottenuto della potenza dell'impulso deve essere moltiplicato per il numero di canali in elevazione.

4.3 Calcolo approssimativo del consumo di energia dalla rete

la potenza dell'impulso può essere utilizzata per determinare la potenza consumata dallo stadio di uscita del trasmettitore radio radar dalle unità di potenza

dove Q \u003d T / f I - ciclo di lavoro del segnale,

c G - efficienza del dispositivo generatore,

s M - efficienza del modulatore (s M = 0.7..0.8),

z V - efficienza del raddrizzatore (z V = 0,8..0,9),

s T - efficienza del trasformatore (s T \u003d 0,6)

5 . SVILUPPO DELLO SCHEMA STRUTTURALE DI RPU

5.1 Funzioni svolte dal trasmettitore radio

Il trasmettitore radio svolge le seguenti funzioni:

Crea oscillazioni ad alta frequenza (portatore di informazioni utili), che si ottengono a seguito della conversione delle fonti di energia corrente continua in energia ad alta frequenza. Questo processo è chiamato generazione e il dispositivo in cui viene creata una corrente ad alta frequenza è chiamato generatore.

Le vibrazioni ad alta frequenza sono controllate.

La necessità di controllare le oscillazioni ad alta frequenza sorge in uno qualsiasi dei collegamenti radio, l'intera varietà dei quali può essere ridotta a due varietà principali: comunicazione e radar.

Nei ponti radio di comunicazione, le informazioni utili vengono memorizzate ai loro estremi trasmittenti modificando uno o più parametri delle oscillazioni ad alta frequenza (ampiezza, frequenza o fase) secondo la legge corrispondente. Il processo di controllo delle oscillazioni ad alta frequenza è chiamato modulazione e il dispositivo mediante il quale viene eseguito questo processo è chiamato modulatore. Nei sistemi radar, le informazioni utili non vengono memorizzate alle loro estremità di trasmissione, ma si verificano quando le onde elettromagnetiche vengono riflesse dagli oggetti (bersagli). Tuttavia, in questo tipo di ponti radio, è necessaria anche la modulazione primaria o la manipolazione della corrente ad alta frequenza per consentire l'estrazione di informazioni utili nel percorso di ricezione. Il dispositivo di trasmissione radio è costituito da un complesso di apparecchiature che prevede la creazione di una corrente modulata ad alta frequenza. Per quanto riguarda il sistema radar, il trasmettitore è progettato per generare un segnale di tastatura e, in generale, per generare un segnale radio secondo i requisiti formulati durante lo sviluppo di uno specifico sistema di ingegneria radiofonica. Oltre alle funzioni sopra richiamate - generazione e modulazione - l'apparato radiotrasmittente, tramite un sistema antenna-feeder, effettua la canalizzazione e l'irraggiamento in la giusta direzione corrente ad alta frequenza modulata o manipolata sotto forma di onde elettromagnetiche.

5.2 Schemi strutturali dei dispositivi trasmittenti radio. Circuiti trasmettitori monostadio e multistadio

Per svolgere le funzioni sopra elencate, il trasmettitore radio deve essere composto da un modulatore, un generatore di alta frequenza, un'antenna e alimentatori. Inoltre, la maggior parte dei trasmettitori moderni include un sistema UBS (controllo, blocco e segnalazione), che ha elementi di automazione, controllo e blocco, fornendo la sequenza di commutazione necessaria, la capacità di mantenere il normale funzionamento e controllare il funzionamento del trasmettitore radio.

A seconda dei requisiti del trasmettitore, possono essere eseguiti in uno schema a stadio singolo o multistadio. Lo schema a blocchi di un trasmettitore monostadio è mostrato nella Figura 5.1, che comprende un modulatore, un generatore autoeccitato, un percorso di alimentazione, una fonte di alimentazione, un sistema di controllo automatico della frequenza e un sistema di controllo, blocco e segnalazione.

Figura 5.1 - Circuito trasmettitore monostadio

Per aumentare la potenza di uscita del trasmettitore e la stabilità della frequenza delle oscillazioni generate, i trasmettitori sono realizzati secondo uno schema multistadio (Figura 5.2) o, come vengono chiamati, sotto forma di catene di amplificazione.

Figura 5.2 - Circuito trasmettitore multistadio

Nell'oscillatore master (MG) vengono create oscillazioni elettromagnetiche della stabilità richiesta, quindi moltiplicandole in frequenza (MF) e amplificando in potenza nel preamplificatore e nell'amplificatore di potenza, il segnale iniziale viene portato ai parametri richiesti.

5.3 Sviluppo di uno schema a blocchi di un trasmettitore radio

Questo dispositivo è progettato per formare in ogni suono da uno a quattro impulsi radio FKM a frequenze diverse, uno dopo l'altro senza un intervallo di tempo (Figura 5.3).

Figura 5.3

Per garantire la stabilità ad alta frequenza dei segnali di sondaggio, il dispositivo di trasmissione è realizzato secondo lo schema "eccitatore a bassa potenza altamente stabile - amplificatore di potenza" (Figura 5.4).

L'eccitatore forma un insieme di segnali semplici e complessi. All'uscita dello shaper, quando i filtri passa-banda sono impostati sul primo, ( P-1) e P-esima componente del segnale di uscita del modulatore, si forma un insieme di semplici impulsi radio e impulsi radio FKM con le stesse leggi della manipolazione dello sfasamento: all'uscita 1 - con una frequenza w 0 + W M (FKM), all'uscita 2 - con una frequenza w 0 + ( P-1) SH M (FKM per pari P, semplice per dispari P), all'uscita 4 - con frequenza u 0 - P SC M (FKM per dispari P, semplice per pari P), all'uscita 3 - con una frequenza (2 P-1) Shch M (FKM per qualsiasi P). sono possibili altre combinazioni di segnali, a seconda dell'impostazione dei filtri passa banda.

La coerenza degli impulsi a frequenza intermedia è fornita come segue. La tensione continua della frequenza intermedia dal sintetizzatore di frequenza entra nel sistema di sincronizzazione, dove viene convertita in una sequenza di impulsi di clock (TI), da cui si formano impulsi stroboscopici in ogni periodo di ripetizione. Gli impulsi stroboscopici, ciascuno di durata φ, si susseguono senza un intervallo di tempo. Il fronte di ciascuno di essi è rigidamente collegato con la fase della tensione a frequenza intermedia. I circuiti dei tasti si aprono per un tempo corrispondente alla durata dell'impulso stroboscopico.

Figura 5.4 - Trasmettitore radio

Pertanto, l'uso della stessa tensione a frequenza intermedia altamente stabile in frequenza per la formazione di impulsi di tastatura fornisce una sequenza coerente di impulsi e un'elevata stabilità della loro ripetizione.

L'amplificatore di potenza viene utilizzato per amplificare i segnali a impulsi ad alta frequenza provenienti dall'eccitatore al livello richiesto.

Al fine di ridurre l'effetto delle velocità "cieche", nonché per proteggere il radar dai missili anti-radar, l'oscillazione viene applicata alla frequenza di invio degli impulsi di rilevamento. La regolazione dei filtri passa-banda consente di formare una diversa combinazione di segnali, aumentando l'immunità al rumore del radar.

w conclusione

La situazione politico-militare nel mondo, nonostante tutti gli sforzi del nostro Paese, continua a rimanere tesa, a seguito dell'allargamento del blocco NATO ad Est a spese dei Paesi dell'ex comunità socialista (Repubblica Ceca , Ungheria, Polonia), nonché i paesi delle ex Repubbliche Sovietiche. Di conseguenza, la probabilità che il nemico sia in qualsiasi momento in grado di infliggere un massiccio attacco a importanti strutture militari statali non diminuisce.

Allo stesso tempo, il potenziale avversario non smette di migliorare l'equipaggiamento militare, vengono creati nuovi tipi di PRLR, caccia, bombardieri, KR, UR, bombe aeree. Le apparecchiature di protezione degli aerei sono in fase di miglioramento, compresi i sistemi di guerra elettronica, che includono apparecchiature di disturbo attivo e passivo.

Per contromisure efficaci dell'IOS di un potenziale nemico, la ricognizione necessaria significa che sarebbe in grado di rilevare oggetti in volo alle massime distanze e sarebbe protetto da interferenze attive e passive.

Come risultato di questo lavoro, è stata effettuata un'analisi delle tattiche dell'uso dei sistemi di controllo aereo e del loro impatto sulla possibilità di rilevare oggetti nell'aria. È stata effettuata un'analisi dei metodi di formazione e dei tipi di segnali di indagine, sulla base sono state calcolate le caratteristiche ed è stata sviluppata una proposta per migliorare il dispositivo di trasmissione. L'eccitatore di segnale FKM sviluppato garantisce la formazione di un insieme di segnali semplici e FKM. Questo dispositivo consente di aumentare l'immunità al rumore del radar dalle interferenze attive e passive e garantisce anche il rilevamento dei sistemi di difesa aerea del nemico su linee di rilevamento a lungo raggio.

Annesso A

Indicatori di qualità di rilevamento ottimale di segnali coerenti con parametri casuali

Segnale con parametri completamente noti

Segnale con distribuzione di fase uniforme

Allegato B

Grafico della perdita media risultante dall'accumulo di un burst incoerente costituito da M impulsi e utilizzato per calcolare la perdita durante la visualizzazione visiva del segnale sullo schermo PPI

Diagramma di perdita dell'accumulazione incoerente digitale

(P- numero di impulsi accumulati)

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Il radar emette energia elettromagnetica e rileva gli echi provenienti dagli oggetti riflessi e ne determina anche le caratteristiche. Lo scopo del progetto del corso è considerare il radar a tutto tondo e calcolare gli indicatori tattici di questo radar: la portata massima, tenendo conto dell'assorbimento; risoluzione reale in gamma e azimut; accuratezza reale delle misure di portata e azimut. La parte teorica presenta uno schema funzionale di un radar aviotrasportato attivo pulsato per il controllo del traffico aereo.

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I sistemi radar (RLS) sono progettati per rilevare e determinare le coordinate correnti (portata, velocità, elevazione e azimut) degli oggetti riflessi.

Il radar emette energia elettromagnetica e rileva gli echi provenienti dagli oggetti riflessi e ne determina anche le caratteristiche.

Lo scopo del progetto del corso è considerare il radar a tutto tondo e calcolare gli indicatori tattici di questo radar: la portata massima, tenendo conto dell'assorbimento; risoluzione reale in gamma e azimut; accuratezza reale delle misure di portata e azimut.

La parte teorica presenta uno schema funzionale di un radar aviotrasportato attivo pulsato per il controllo del traffico aereo. Vengono inoltre forniti i parametri del sistema e le formule per il suo calcolo.

Nella parte di calcolo sono stati determinati i seguenti parametri: il range massimo tenendo conto dell'assorbimento, la risoluzione reale in range e azimut, la precisione del range di misura e dell'azimut.

1. Parte teorica

1.1 Schema funzionale radarvista a 360°

Radar - un campo dell'ingegneria radio che fornisce l'osservazione radar di vari oggetti, ovvero il loro rilevamento, la misurazione di coordinate e parametri di movimento, nonché l'identificazione di alcune proprietà strutturali o fisiche mediante l'uso di onde radio riflesse o irradiate da oggetti o la propria emissione radio. Le informazioni ottenute nel processo di sorveglianza radar sono chiamate radar. I dispositivi di sorveglianza radar radiotecnici sono chiamati stazioni radar (RLS) o radar. Gli stessi oggetti dell'osservazione radar sono chiamati bersagli radar o semplicemente bersagli. Quando si utilizzano onde radio riflesse, i bersagli radar sono disomogenei parametri elettrici mezzo (permeabilità, permeabilità, conducibilità) in cui si propaga l'onda primaria. Ciò include aeromobili (aeroplani, elicotteri, sonde meteorologiche, ecc.), idrometeore (pioggia, neve, grandine, nuvole, ecc.), fiume e navi marittime, oggetti a terra (edifici, automobili, aeroplani negli aeroporti, ecc.), Tutti i tipi di oggetti militari, ecc. Un tipo speciale di bersagli radar sono gli oggetti astronomici.

La fonte delle informazioni radar è un segnale radar. A seconda dei metodi per ottenerlo, si distinguono i seguenti tipi di sorveglianza radar.

1. Radar con risposta passiva,in base al fatto che le vibrazioni emesse dal radar - il segnale di sonda - vengono riflesse dal bersaglio ed entrano nel ricevitore radar sotto forma di segnale riflesso. Questo tipo di sorveglianza è talvolta indicato anche come radar attivo a risposta passiva.

Radar con risposta attiva,chiamato radar attivo con una risposta attiva, è caratterizzato dal fatto che il segnale di risposta non viene riflesso, ma irradiato nuovamente con l'aiuto di uno speciale transponder: un ripetitore. Ciò aumenta significativamente la portata e il contrasto dell'osservazione radar.

Il radar passivo si basa sulla ricezione della propria emissione radio dei bersagli, principalmente gamme millimetriche e centimetriche. Se può essere utilizzato come riferimento il segnale di tastatura nei due casi precedenti, che fornisce la possibilità fondamentale di misurare la portata e la velocità, allora in questo caso non esiste tale possibilità.

Il sistema radar può essere considerato come un canale radar come i canali di comunicazione radio o la telemetria. I componenti principali del radar sono il trasmettitore, il ricevitore, il dispositivo antenna, il dispositivo terminale.

Le fasi principali della sorveglianza radar sonorilevamento, misurazione, risoluzione e riconoscimento.

Scoperta Viene chiamato il processo per prendere una decisione sulla presenza di obiettivi con una probabilità accettabile di una decisione errata.

Misurazione consente di stimare le coordinate dei bersagli e i parametri del loro movimento con errori accettabili.

Autorizzazione consiste nell'eseguire i compiti di rilevare e misurare le coordinate di un bersaglio in presenza di altri che sono ravvicinati per portata, velocità, ecc.

Riconoscimento permette di stabilire alcuni tratti caratteristici del target: se si tratta di un punto o di un gruppo, di un movimento o di un gruppo, ecc.

Le informazioni radar provenienti dal radar vengono trasmesse su un canale radio o via cavo al punto di controllo. Il processo di tracciamento del radar per i singoli bersagli è automatizzato ed eseguito con l'aiuto di un computer.

La navigazione aerea lungo la rotta è fornita dagli stessi radar utilizzati nell'ATC. Sono utilizzati sia per controllare la manutenzione di una determinata rotta, sia per determinare la posizione durante il volo.

Per eseguire l'atterraggio e la sua automazione, insieme ai sistemi di radiofari, sono ampiamente utilizzati i radar di atterraggio, che forniscono il monitoraggio della deviazione dell'aereo dalla rotta e la pianificazione del percorso di planata.

Nell'aviazione civile vengono utilizzati anche numerosi dispositivi radar aviotrasportati. Prima di tutto, questo include radar aviotrasportati per il rilevamento di pericolose formazioni meteorologiche e ostacoli. Solitamente serve anche a rilevare la terra in modo da fornire la possibilità di una navigazione autonoma lungo i caratteristici punti di riferimento radar a terra.

I sistemi radar (RLS) sono progettati per rilevare e determinare le coordinate correnti (portata, velocità, elevazione e azimut) degli oggetti riflessi. Il radar emette energia elettromagnetica e rileva gli echi provenienti dagli oggetti riflessi e ne determina anche le caratteristiche.

Si consideri il funzionamento di un radar attivo pulsato per il rilevamento di bersagli aerei per il controllo del traffico aereo (ATC), la cui struttura è mostrata nella Figura 1. Il dispositivo di controllo della vista (controllo dell'antenna) viene utilizzato per visualizzare lo spazio (solitamente circolare) con un'antenna fascio stretto sul piano orizzontale e largo su quello verticale.

Nel radar in esame viene utilizzata una modalità di radiazione pulsata, quindi, al termine del successivo impulso radio di tastatura, l'unica antenna passa dal trasmettitore al ricevitore e viene utilizzata per la ricezione fino a quando non viene generato il successivo impulso radio di tastatura, dopo quale l'antenna viene ricollegata al trasmettitore e così via.

Questa operazione viene eseguita da un interruttore di trasmissione-ricezione (TPP). Gli impulsi di trigger che impostano il periodo di ripetizione dei segnali di tastatura e sincronizzano il funzionamento di tutti i sottosistemi radar sono generati dal sincronizzatore. Il segnale dal ricevitore dopo il convertitore analogico-digitale (ADC) va all'apparecchiatura di elaborazione delle informazioni: il processore di segnale, dove viene eseguita l'elaborazione primaria delle informazioni, che consiste nel rilevare il segnale e nel modificare le coordinate del target. I contrassegni di destinazione e le tracce di traiettoria si formano durante l'elaborazione primaria delle informazioni nell'elaboratore di dati.

I segnali generati, insieme alle informazioni sulla posizione angolare dell'antenna, vengono trasmessi per l'ulteriore elaborazione al posto di comando, nonché per il controllo all'indicatore di visibilità a tutto tondo (PPI). Durante il funzionamento autonomo del radar, l'IKO funge da elemento principale per osservare la situazione dell'aria. Un tale radar di solito elabora le informazioni in forma digitale. Per questo è previsto un dispositivo per convertire un segnale in un codice digitale (ADC).

Figura 1 Schema funzionale del radar a tutto tondo

1.2 Definizioni e parametri di base del sistema. Formule per il calcolo

Le principali caratteristiche tattiche del radar

Portata massima

La portata massima è determinata da esigenze tattiche e dipende da molte caratteristiche tecniche del radar, dalle condizioni di propagazione delle onde radio e dalle caratteristiche dei bersagli, che sono soggetti a variazioni casuali nelle reali condizioni di utilizzo delle stazioni. Pertanto, l'intervallo massimo è una caratteristica probabilistica.

L'equazione della portata nello spazio libero (cioè, senza tener conto dell'influenza del suolo e dell'assorbimento atmosferico) per un bersaglio puntuale stabilisce una relazione tra tutti i parametri principali del radar.

dove E izl - energia emessa in un impulso;

S a - efficace area dell'antenna;

Sefo - efficace area di destinazione riflettente;

 - lunghezza d'onda;

a r - coefficiente di distinguibilità (rapporto di energia segnale/rumore all'ingresso del ricevitore, che garantisce la ricezione di segnali con una determinata probabilità di rilevamento corretto W di e probabilità di falsi allarmi W lt);

Ew - energia dei rumori agenti alla reception.

Dove R e - e potenza a impulsi;

 e , - durata dell'impulso.

Dove d ag - dimensione orizzontale dello specchio dell'antenna;

dav - dimensione verticale dello specchio dell'antenna.

k p \u003d k r.t. ,

dove k r.t. - coefficiente teorico di distinguibilità.

k r.t. =,

dove q0 - parametro di rilevamento;

N - il numero di impulsi ricevuti dal target.

dove W lt - probabilità di falso allarme;

W di - probabilità di una corretta individuazione.

dove t regione ,

F e - frequenza degli impulsi;

Qa0.5 - larghezza del fascio dell'antenna al livello di 0,5 in termini di potenza

dove è la velocità angolare dell'antenna.

dove T obz - periodo di revisione.

dove k \u003d 1,38  10 -23 J/deg - costante di Boltzmann;

kw - figura di rumore del ricevitore;

T - temperatura del ricevitore in gradi Kelvin ( T = 300K).

La portata massima del radar, tenendo conto dell'assorbimento dell'energia delle onde radio.

dove  slm - fattore di attenuazione;

D - attenuazione della larghezza dello strato.

Portata minima del radar

Se il sistema dell'antenna non impone restrizioni, la portata minima del radar è determinata dalla durata dell'impulso e dal tempo di ripristino dell'interruttore dell'antenna.

dove c è la velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica nel vuoto, c = 3∙10 8 ;

 e , - durata dell'impulso;

τ in - tempo di ripristino interruttore antenna.

Risoluzione della portata del radar

La risoluzione della portata reale quando si utilizza l'indicatore di visibilità a 360 gradi come dispositivo di output è determinata dalla formula

 (D) \u003d  (D) sudore +  (D) ind,

d de  (d) sudore - risoluzione del range potenziale;

 (D ) ind - risoluzione dell'intervallo dell'indicatore.

Per un segnale sotto forma di scoppio incoerente impulsi rettangolari:

dove c è la velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica nel vuoto; c = 3∙10 8 ;

 e , - durata dell'impulso;

 (D ) ind - la risoluzione dell'intervallo dell'indicatore è calcolata dalla formula

g de d sk - valore limite della scala di portata;

k e = 0,4 - fattore di utilizzo dello schermo,

Qf - qualità della messa a fuoco del tubo.

Risoluzione radar in azimut

La reale risoluzione in azimut è determinata dalla formula:

 ( az) \u003d  ( az) sudore +  ( az) ind,

dove  ( az) sudore - risoluzione potenziale in azimut nell'approssimazione del diagramma di radiazione gaussiano;

 ( az) ind - risoluzione dell'indicatore in azimut

 ( az) sudore \u003d 1,3  Q a 0,5,

 ( az ) ind = d n M f ,

dove dn - diametro dello spot del tubo catodico;

Mf - scala di scala.

dove r - rimozione del segno dal centro dello schermo.

Precisione della determinazione delle coordinate per distanza e

L'accuratezza della determinazione della portata dipende dall'accuratezza della misurazione del ritardo del segnale riflesso, dagli errori dovuti all'elaborazione non ottimale del segnale, dalla presenza di ritardi del segnale non contabilizzati nei percorsi di trasmissione, ricezione e indicazione, da errori casuali di dispositivi indicatori.

La precisione è caratterizzata da un errore di misurazione. L'errore quadratico medio risultante della misurazione dell'intervallo è determinato dalla formula:

dove  (D) sudore - potenziale errore di posizionamento.

 (D ) distribuzione – errore dovuto a propagazione non rettilinea;

 (D) app - errore hardware.

dove q0 - doppio rapporto segnale/rumore.

Precisione delle coordinate azimutali

Errori sistematici nelle misurazioni dell'azimut possono verificarsi a causa dell'orientamento impreciso del sistema dell'antenna radar ea causa di una mancata corrispondenza tra la posizione dell'antenna e la scala elettrica dell'azimut.

Errori casuali nella misurazione dell'azimut del bersaglio sono causati dall'instabilità del sistema di rotazione dell'antenna, dall'instabilità degli schemi per la generazione di segni di azimut e dagli errori di lettura.

L'errore quadratico medio risultante della misura dell'azimut è dato da:

Dati iniziali (opzione 5)

1. Lunghezza d'onda  , [centimetro] …............................................. ......................... .... 6
2. Potenza a impulsi R e , [kW] ................................................ . .............. 600
3. Durata dell'impulso e , [µs] ................................................ . ........... 2,2
4. Frequenza del polso F e , [Hz] ................................................ ....... 700
5. Dimensione orizzontale dello specchio dell'antenna d ag [m] ............................. 7
6. Dimensione verticale specchi d'antenna dav , [m] ................................... 2.5
7. Revisione periodo T , [Insieme a] .............................................. .............................. 25
8. Figura di rumore del ricevitore kw ................................................. ....... 5
9. Probabilità di rilevamento corretto W di ............................. .......... 0,8
10. Probabilità di falso allarme W lt.. ................................................ ....... 10 -5
11. Diametro schermo indicatore vista intorno d e , [mm] ..................... 400
12. Efficace area di destinazione riflettente Sefo, [m 2 ] …...................... 30
13. Qualità della messa a fuoco Qf ............................................................... ...... 400
14. Limite della scala della portata D shk1 , [km] ............................. 50 D shk2 , [km] .......... 400
15. Segni di misurazione della distanzaD , [km] ............................................. 15
16. Segni di misurazione dell'azimut , [gradi] ............................................... 4

2. Calcolo degli indicatori tattici del radar a tutto tondo

2.1 Calcolo della portata massima con assorbimento

Innanzitutto, viene calcolata la portata massima del radar senza tener conto dell'attenuazione dell'energia delle onde radio durante la propagazione. Il calcolo viene effettuato secondo la formula:

(1)

Calcoliamo e impostiamo i valori inclusi in questa espressione:

E izl \u003d P e  e \u003d 600  10 3  2,2  10 -6 \u003d 1,32 [J]

S a \u003d d ag d av \u003d  7  2,5 \u003d 8,75 [m 2]

k p \u003d k r.t.

k r.t. =

101,2

0,51 [gradi]

14.4 [gradi/s]

Sostituendo i valori ottenuti avremo:

regione t = 0,036 [s], N = 25 impulsi e k r.t. = 2,02.

Sia = 10, quindi k P =20.

Ew - l'energia del rumore che agisce durante la ricezione:

E w \u003d kk w T \u003d 1,38  10 -23  5  300 \u003d 2,07  10 -20 [J]

Sostituendo tutti i valori ottenuti in (1), troviamo 634,38 [km]

Ora determiniamo la portata massima del radar, tenendo conto dell'assorbimento dell'energia delle onde radio:

(2)

Valore  slm trova dai grafici. Per \u003d 6 cm  slm preso pari a 0,01 dB/km. Si supponga che l'attenuazione si verifichi sull'intero intervallo. In questa condizione, la formula (2) assume la forma di un'equazione trascendentale

(3)

L'equazione (3) sarà risolta con un metodo grafico-analitico. Per osl = 0,01 dB/km e D max = 634,38 km calcoliamo D max slm = 305,9 km.

Conclusione: Dai calcoli si evince che la portata massima del radar, tenendo conto dell'attenuazione dell'energia delle onde radio durante la propagazione, è pari a D max.os l = 305,9 [km].

2.2 Calcolo della portata reale e della risoluzione azimutale

La risoluzione della portata reale quando si utilizza l'indicatore di visibilità a 360 gradi come dispositivo di uscita è determinata dalla formula:

 (D) =  (D) sudore +  (D) ind

Per un segnale sotto forma di un'esplosione incoerente di impulsi rettangolari

0,33 [km]

per D sh1 =50 [km],  (D) ind1 =0,31 [km]

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

Risoluzione della gamma reale:

per D sc1 = 50 km  (D) 1 =  (D) sudore +  (D) ind1 = 0,33+0,31=0,64 [km]

per D w2 =400 km

La risoluzione reale in azimut è calcolata dalla formula:

 ( az) \u003d  ( az) sudore +  ( az) ind

 ( az) sudore \u003d 1,3  Q a 0,5 \u003d 0,663 [gradi]

 ( az) ind = d n M f

Prendendo r = k e d e / 2 (segno sul bordo dello schermo), otteniamo

0,717 [gradi]

 ( az)=0.663+0.717=1.38 [gradi]

Conclusione: La risoluzione dell'intervallo reale è uguale a:

per D wk1 = 0,64 [km], per D wk2 = 2,83 [km].

Risoluzione reale in azimut:

 ( az)=1,38 [gradi].

2.3 Calcolo dell'accuratezza effettiva delle misure di portata e azimut

La precisione è caratterizzata da un errore di misurazione. L'errore quadratico medio risultante della misurazione dell'intervallo è calcolato dalla formula:

40,86

 (D ) sudore = [km]

Errore dovuto a propagazione non rettilinea (D ) distribuzione trascuriamo. Bug hardware (D ) ca sono ridotti a errori di lettura sulla scala dell'indicatore (D ) ind . Accettiamo il metodo di conteggio tramite etichette elettroniche (anelli di scala) sullo schermo dell'indicatore di visualizzazione a 360 gradi.

 (D ) ind = 0,1  D =1,5 [km] , dove  D - ripartizione dei prezzi della scala.

 (D ) = = 5 [km]

L'errore quadratico medio risultante della misurazione dell'azimut è definito in modo simile:

0,065

 ( az) ind \u003d 0,1   \u003d 0,4

Conclusione: Dopo aver calcolato l'errore quadratico medio della radice risultante della misurazione dell'intervallo, otteniamo (D)  ( az) \u003d 0,4 [gradi].

Conclusione

In questo corso viene eseguito il calcolo dei parametri di un radar attivo pulsato (portata massima, tenendo conto dell'assorbimento, della risoluzione reale in portata e azimut, precisione del raggio di misurazione e dell'azimut) rilevamento di bersagli aerei per il controllo del traffico aereo.

Durante i calcoli sono stati ottenuti i seguenti dati:

1. La portata massima del radar, tenendo conto dell'attenuazione dell'energia delle onde radio durante la propagazione, è D max.sl = 305,9 [km];

2. La risoluzione dell'intervallo reale è:

per D shk1 = 0,64 [km];

per D shk2 = 2,83 [km].

Risoluzione reale in azimut: ( az)=1,38 [gradi].

3. Si ottiene l'errore quadratico medio della radice risultante della misurazione dell'intervallo(D) =1,5 [km]. Errore RMS della misurazione dell'azimut ( az) \u003d 0,4 [gradi].

I vantaggi dei radar a impulsi includono la semplicità di misurare le distanze dai bersagli e la loro risoluzione della portata, specialmente quando ci sono molti bersagli nel campo visivo, nonché il disaccoppiamento temporale quasi completo tra le oscillazioni ricevute ed emesse. Quest'ultima circostanza consente di utilizzare la stessa antenna sia per la trasmissione che per la ricezione.

Lo svantaggio dei radar a impulsi è la necessità di utilizzare una grande potenza di picco delle oscillazioni emesse, nonché l'impossibilità di misurare brevi distanze: un'ampia zona morta.

I radar vengono utilizzati per risolvere una vasta gamma di compiti: dall'assicurare un atterraggio morbido di veicoli spaziali sulla superficie dei pianeti alla misurazione della velocità di una persona, dal controllo delle armi nei sistemi di difesa antimissilistica e antiaerea alla protezione personale.

Bibliografia

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Il principio di funzionamento di un radar a impulsi può essere compreso considerando lo “Schema a blocchi semplificato di un radar a impulsi (Fig. 3.1, diapositiva 20, 25 ) e grafici che spiegano il funzionamento di un radar a impulsi (Fig. 3.2, diapositiva 21, 26 ).

Il funzionamento di un radar a impulsi è meglio considerato dall'unità di sincronizzazione (unità di lancio) della stazione. Questo blocco imposta il “ritmo” del funzionamento della stazione: imposta la frequenza di ripetizione dei segnali di tastatura, sincronizza il funzionamento del dispositivo indicatore con il funzionamento del trasmettitore della stazione. Il sincronizzatore genera impulsi a picco a breve termine E zappare con una certa frequenza di ripetizione T P. Strutturalmente, il sincronizzatore può essere realizzato sotto forma di un'unità separata o rappresentare un'unica unità con il modulatore di stazione.

Modulatore controlla il funzionamento del generatore di microonde, lo accende e lo spegne. Il modulatore viene attivato da impulsi sincronizzatori e genera potenti impulsi rettangolari dell'ampiezza richiesta u m e durata τ e. Il generatore di microonde si accende solo in presenza di impulsi modulatori. La frequenza di commutazione del generatore di microonde e, di conseguenza, la frequenza di ripetizione degli impulsi di tastatura è determinata dalla frequenza degli impulsi sincronizzatori T P. La durata del funzionamento del generatore di microonde ad ogni accensione (ovvero la durata dell'impulso di tastatura) dipende dalla durata della formazione dell'impulso nel modulatore τ e. Durata dell'impulso del modulatore τ e di solito ammonta a unità di microsecondi e le pause tra di loro sono centinaia e migliaia di microsecondi.

Sotto l'azione della tensione del modulatore, il generatore di microonde genera potenti impulsi radio u gene, la cui durata e forma è determinata dalla durata e dalla forma degli impulsi del modulatore. Le oscillazioni ad alta frequenza, ovvero gli impulsi di rilevamento del generatore di microonde, entrano nell'antenna attraverso l'interruttore dell'antenna. La frequenza di oscillazione degli impulsi radio è determinata dai parametri del generatore di microonde.

Interruttore antenna (AP) offre la possibilità di azionare il trasmettitore e il ricevitore su un'antenna comune. Durante la generazione dell'impulso di tastatura (µs), collega l'antenna all'uscita del trasmettitore e blocca l'ingresso del ricevitore, e per il resto del tempo (tempo di pausa - centinaia, migliaia di µs) collega l'antenna all'ingresso del ricevitore e lo scollega dal trasmettitore. In un radar a impulsi, gli interruttori automatici ad alta velocità vengono utilizzati come interruttori dell'antenna.

L'antenna converte le oscillazioni a microonde in energia elettromagnetica (onde radio) e la focalizza in un raggio stretto. I segnali riflessi dal target vengono ricevuti dall'antenna, passano attraverso l'interruttore dell'antenna e vengono inviati all'ingresso del ricevitore u Insieme a, dove vengono selezionati, amplificati, rilevati e alimentati attraverso le apparecchiature anti-interferenza ai dispositivi di segnalazione.

Le apparecchiature anti-jamming si attivano solo se sono presenti interferenze passive e attive nell'area di copertura radar. Questa attrezzatura sarà studiata in dettaglio nell'argomento 7.

Il dispositivo indicatore è il dispositivo terminale del radar e serve per visualizzare e leggere le informazioni del radar. Il circuito elettrico e il design dei dispositivi indicatori sono determinati dallo scopo pratico della stazione e possono essere molto diversi. Per esempio, per il rilevamento radar mediante dispositivi indicatori, è necessario riprodurre la situazione dell'aria e determinare le coordinate dei bersagli D e β. Questi indicatori sono chiamati Around View Indicators (PPI). Gli indicatori di altitudine vengono utilizzati nei radar di misurazione dell'altitudine target (altimetri). Gli indicatori di distanza misurano solo la distanza dal bersaglio e sono usati per scopi di controllo.

Per determinare con precisione l'intervallo, è necessario misurare l'intervallo di tempo t h(decine e centinaia di microsecondi) con elevata precisione, ovvero sono necessari dispositivi con un'inerzia molto bassa. Pertanto, negli indicatori di portata, i tubi a raggi catodici (CRT) vengono utilizzati come strumenti di misura.

Nota. Il principio della misurazione dell'intervallo è stato studiato nella lezione 1, quindi, quando si studia questo problema, l'attenzione principale dovrebbe essere prestata alla formazione di uno sweep sul PPI.

L'essenza della misurazione della portata (tempo di ritardo t h) l'utilizzo di un CRT può essere spiegato con l'esempio dell'utilizzo di uno sweep lineare in un tubo con un fascio di elettroni controllato elettrostaticamente.

Con uno sweep lineare in un CRT, un fascio di elettroni sotto l'azione di una tensione di sweep u R si muove periodicamente a velocità costante in linea retta da sinistra a destra (Fig. 1.7, diapositiva 9, 12 ). La tensione di scansione è generata da uno speciale generatore di scansione, che viene attivato dallo stesso impulso sincronizzatore del modulatore del trasmettitore. Pertanto, il movimento del raggio attraverso lo schermo inizia ogni volta che viene inviato l'impulso di rilevamento.

Quando si utilizza il contrassegno dell'altezza target, il segnale riflesso proveniente dall'uscita del ricevitore fa deviare il raggio in direzione perpendicolare. Pertanto, il segnale riflesso può essere visto sullo schermo del tubo. Più il bersaglio è lontano, più tempo passa prima che l'impulso riflesso appare e più a destra il raggio ha il tempo di spostarsi lungo la linea di scansione. Ovviamente ad ogni punto della linea di scansione corrisponde un certo momento di arrivo del segnale riflesso e, di conseguenza, un certo valore di range.

I radar che operano in modalità di visualizzazione a 360 gradi utilizzano indicatori di visualizzazione a 360 gradi (PICO) e CRT con deflessione del raggio elettromagnetico e segno di luminosità. L'antenna radar a fascio stretto (DN) viene spostata dal meccanismo di rotazione dell'antenna sul piano orizzontale e "visualizza" lo spazio circostante (Fig. 3.3, diapositiva,

Al PPI, la linea di scansione del raggio ruota in azimut in modo sincrono con l'antenna e l'inizio del movimento del fascio di elettroni dal centro del tubo in direzione radiale coincide con il momento di emissione dell'impulso di sondaggio. La rotazione sincrona dello sweep sull'IKO con l'antenna radar viene eseguita utilizzando un azionamento sincrono di potenza (SSP). I segnali di risposta vengono visualizzati sullo schermo indicatore sotto forma di un segno di luminosità.

PPI consente di determinare contemporaneamente l'intervallo D e azimut β obiettivi. Per comodità di contare sullo schermo PPI elettronicamente vengono applicati segni di scala della distanza, a forma di cerchi e segni di scala azimutale sotto forma di linee radiali luminose (Fig. 3.3, diapositiva, 8, 27 ).

Nota. Utilizzando un televisore e una scheda TV, invita gli studenti a determinare le coordinate degli obiettivi. Specificare la scala dell'indicatore: i segni di distanza seguono dopo 10 km, i segni di azimut - dopo 10 gradi.

CONCLUSIONE

(diapositiva 28)

La determinazione della distanza da un oggetto con il metodo dell'impulso si riduce alla misurazione del tempo di ritardo t h del segnale riflesso rispetto all'impulso di tastatura. Il momento di emissione dell'impulso di tastatura viene preso come origine del tempo di propagazione delle onde radio.

Vantaggi del radar a impulsi:

comodità dell'osservazione visiva contemporaneamente di tutti i bersagli irradiati dall'antenna sotto forma di segni sullo schermo indicatore;

il funzionamento alternato del trasmettitore e del ricevitore consente di utilizzare un'antenna comune per la trasmissione e la ricezione.

Seconda domanda di studio.

Indicatori chiave del metodo dell'impulso

I principali indicatori del metodo dell'impulso sono (slide 29) :

Portata massima determinata in modo inequivocabile, D;

risoluzione della gamma, δD;

portata minima rilevabile, D min .

Diamo un'occhiata a queste metriche.

Portata massima inequivocabile

La portata massima del radar è determinata dalla formula radar di base e dipende dai parametri del radar.

L'inequivocabile determinazione della distanza dall'oggetto dipende dal periodo di ripetizione degli impulsi di tastatura T P. Inoltre, questa domanda è formulata come segue.

La portata massima del radar è di 300 km. Determinare il tempo di ritardo per un target situato in questo intervallo

Il periodo di ripetizione degli impulsi di tastatura viene scelto in 1000 μs. Determinare l'intervallo rispetto al target, a cui è uguale il tempo di ritardo T P

Ci sono due bersagli nello spazio aereo: il bersaglio n. 1 a una distanza di 100 km e il bersaglio n. 2 a una distanza di 200 km. Come appariranno i segni di questi bersagli sull'indicatore radar (Fig. 3.4, diapositiva 22, 30 ).

Quando si suona lo spazio con impulsi con un periodo di ripetizione di 1000 μs, il segno del bersaglio n. 1 verrà visualizzato a una distanza di 50 km, poiché dopo un raggio di 150 km inizierà un nuovo periodo di scansione e il bersaglio distante darà un segnare all'inizio della scala (a una distanza di 50 km). Il range misurato non corrisponde a quello reale.

Come eliminare l'ambiguità nella determinazione dell'intervallo?

Dopo aver riassunto le risposte degli studenti, concludi:

Per determinare inequivocabilmente la portata, è necessario scegliere il periodo di ripetizione degli impulsi di tastatura in base alla portata massima specificata del radar, ovvero

Per un dato range di 300 km, il periodo di ripetizione degli impulsi di tastatura deve essere maggiore di 2000 μs, oppure la frequenza di ripetizione deve essere inferiore a 500 Hz.

Inoltre, la portata massima determinata dipende dalla larghezza del raggio, dalla velocità di rotazione dell'antenna e dal numero richiesto di impulsi riflessi dal bersaglio in un giro dell'antenna.

La risoluzione della portata (δD) è la distanza minima tra due bersagli situati allo stesso azimut e angolo di elevazione a cui i segnali riflessi da essi vengono osservati sullo schermo dell'indicatore ancora separatamente(Fig. 3.5, diapositiva 23, 31, 32 ).

Per una data durata dell'impulso di sondaggio τ e e distanza tra i bersagli ∆D 1 i bersagli n. 1 e n. 2 vengono irradiati separatamente. Con la stessa durata dell'impulso, ma con una distanza tra i bersagli ∆D 2 i bersagli n. 3 e n. 4 vengono irradiati contemporaneamente. Pertanto, nel primo caso, i PPI saranno visibili sullo schermo separatamente e nel secondo caso verranno visualizzati insieme. Ne consegue che per la ricezione separata dei segnali impulsivi, è necessario che l'intervallo di tempo tra i momenti della loro ricezione sia maggiore della durata dell'impulso τ e (∆ t > τ e )

Differenza minima (D 2 - D 1 ), in cui i target sono visibili sullo schermo separatamente, per definizione esiste una risoluzione di intervallo δD, Di conseguenza

Oltre alla durata dell'impulso τ e la risoluzione della stazione nel raggio d'azione è influenzata dalla risoluzione dell'indicatore, determinata dalla scala di scansione e dal diametro minimo del punto luminoso sullo schermo CRT ( d P ≈ 1 mm). Maggiore è la scala dell'intervallo di scansione e migliore è la messa a fuoco del raggio CRT, migliore è la risoluzione dell'indicatore.

Nel caso generale, la risoluzione della portata del radar è uguale a

dove δD eè la risoluzione dell'indicatore.

Il meno δD , migliore è la risoluzione. In genere, la risoluzione della portata di un radar è δD= (0,5...5) km.

Contrariamente alla risoluzione nell'intervallo, la risoluzione in coordinate angolari (in azimut δβ ed elevazione δε ) non dipende dal metodo radar ed è determinato dalla larghezza della configurazione dell'antenna nel piano corrispondente, che è abitualmente misurata al livello di metà potenza.

Risoluzione radar in azimut δβ diè uguale a:

δβ di = φ 0,5 r di + δβ e di ,

dove φ 0,5 r di– larghezza del fascio a metà potenza sul piano orizzontale;

δβ e di- risoluzione azimutale dell'apparecchiatura indicatore.

Le capacità ad alta risoluzione del radar consentono di osservare e determinare separatamente le coordinate di bersagli ravvicinati.

La portata minima rilevabile è la distanza più piccola alla quale la stazione può ancora rilevare un bersaglio. A volte lo spazio intorno alla stazione, in cui i bersagli non vengono rilevati, è chiamato zona "morta". ( diapositiva 33 ).

L'uso di una singola antenna in un radar a impulsi per trasmettere impulsi sonori e ricevere segnali riflessi richiede lo spegnimento del ricevitore per la durata dell'impulso sonoro τ tu. Pertanto, i segnali riflessi che arrivano alla stazione nel momento in cui il suo ricevitore non è collegato all'antenna non verranno ricevuti e registrati sugli indicatori. Il periodo di tempo durante il quale il ricevitore non può ricevere segnali riflessi è determinato dalla durata dell'impulso di sondaggio τ tu e il tempo necessario per commutare l'antenna dalla trasmissione alla ricezione dopo l'esposizione all'impulso della sonda del trasmettitore t in .

Conoscendo questa volta, il valore dell'intervallo minimo D min il radar a impulsi può essere determinato dalla formula

dove τ tu- durata dell'impulso della sonda radar;

t in- tempo di accensione del ricevitore dopo la fine dell'impulso di tastatura del trasmettitore (unità - μs).

Per esempio. In τ tu= 10 µs D min = 1500 m

a τ tu= 1 µs D min = 150 m.

Va tenuto presente che con un aumento del raggio della zona "morta". D min porta alla presenza sullo schermo di un indicatore riflesso da oggetti locali e ai limitati limiti di rotazione dell'antenna in elevazione.

CONCLUSIONE

Il metodo dell'impulso del radar è efficace nel misurare le distanze di oggetti situati a grandi distanze.

Terza domanda di studio

Metodo di radiazione continua

Insieme all'uso del metodo a impulsi, il radar può essere eseguito utilizzando installazioni con radiazione di energia continua. Con il metodo dell'irraggiamento continuo è possibile inviare una grande quantità di energia verso il bersaglio.

Insieme al vantaggio dell'ordine energetico, il metodo della radiazione continua è inferiore al metodo pulsato in un certo numero di indicatori. A seconda di quale parametro del segnale riflesso serve come base per misurare la distanza dal bersaglio, con un metodo radar continuo, ci sono:

metodo di fase (fase-metrico) del radar;

metodo di frequenza del radar.

Sono anche possibili metodi combinati di radar, in particolare, impulso-fase e frequenza impulso.

Con il metodo delle fasi radar circa la distanza dal bersaglio al bersaglio è giudicato dalla differenza di fase delle oscillazioni riflesse emesse e ricevute. I primi metodi metrico-fase per misurare la distanza sono stati proposti e sviluppati dagli accademici L.I. Mandelstam e N.D. Papaleksi. Questi metodi hanno trovato applicazione nei sistemi di radionavigazione dell'aviazione a lungo raggio a onde lunghe.

Con il metodo della frequenza Nel radar, la distanza dal bersaglio è giudicata dalla frequenza di battimento tra i segnali diretti e riflessi.

Nota. Gli studenti studiano questi metodi in modo indipendente. Letteratura: Slutsky V.Z. Tecnica degli impulsi e fondamenti del radar. pp. 227-236.

CONCLUSIONE

La determinazione della distanza da un oggetto con il metodo dell'impulso si riduce alla modifica del tempo di ritardo t rec del segnale riflesso rispetto all'impulso di indagine.

Per la determinazione univoca della distanza dall'oggetto, è necessario che t zap.max ≤ T p.

La risoluzione del campo δD è migliore, minore è la durata dell'impulso di tastatura τ u .