трусики женские украина

На головну

 Одночастотні радіолокаційні станції - Комунікації і зв'язок

Введення

Радіолокацією називається сукупність методів і технічних засобів, призначених для виявлення різних об'єктів у просторі, вимірювання їх координат і параметрів руху за допомогою прийому та аналізу електромагнітних хвиль, випромінюваних або перевипромінюють об'єктами.

Радіолокація як науково-технічний напрямок в радіотехніці зародилася в 30-х роках. Досягнення авіаційної техніки зумовили необхідність розробки нових засобів виявлення літаків, що володіють високими характеристиками (дальністю, точністю). Такими засобами виявилися радіолокаційні системи.

Отримання інформації в радіолокації пов'язане зі спостереженням деякої області простору. Технічні засоби, за допомогою яких ведеться радіолокаційне спостереження, називаються радіолокаційними станціями (РЛС) або радіолокаторами; а спостережувані об'єкти - радіолокаційними цілями. Типовими цілями є літаки, ракети, кораблі, наземні інженерні споруди і т. П.

У радіолокації найбільш часто вимірюються дальність між метою та РЛС, кутові координати (азимут, кут місця) і радіальна, щодо радіолокатора, складова швидкості руху. (Азимут - це кут між напрямком на ціль і північним напрямком, виміряний в горизонтальній площині. Кут місця вимірюється між вектором похилій дальності і його проекцією на горизонтальну площину.) У завдання радіолокаційного спостереження в деяких випадках входить також ідентифікація (розпізнавання) цілей.

Системи радіолокації практично завжди входить до складу більш складних суперсистем. Ці суперсистеми мають важливе військове і народногосподарське значення і знаходять різноманітне застосування: для управління повітряним рухом, в навігації літаків, кораблів, у геофізичних і астрофізичних дослідженнях та ін.

Системи радіолокації складають інформаційну частину таких суперсистем і функціонують спільно і у взаємному зв'язку з іншими підсистемами суперсистеми (радіонавігації, радіоуправління, передачі інформації).

1. Розвідка радіоелектронних засобів

Радіорозвідка виникла під час першої світової війни як розвідка засобів радіозв'язку, а потім поширилася на радіолокацію, радіоуправління та іншу радіоелектронну техніку, що випромінює електромагнітні хвилі. Розвідувальна апаратура повинна визначати напрямок на джерело радіовипромінювання і параметри радіосигналу: несучу частоту і параметри модулюючого сигналу. До складу розвідувальної апаратури обов'язково входять: приймач, аналізатор сигналів і пристрій індикації. Надалі будемо називати цю апаратуру розвідувальним приймачем.

Сучасні радіоелектронні пристрої працюють в широкому діапазоні хвиль: від довгих радіохвиль до інфрачервоного випромінювання. Неможливо розробити компактну апаратуру, яка дозволяє проводити радіорозвідку у всьому діапазоні хвиль, використовуваних радіоелектронними засобами. Тому розвідувальний приймач розробляється для певного діапазону радіохвиль. Наприклад, розвідувальні приймачі, що застосовувалися під час другої світової війни в авіації США, працювали в наступних діапазонах радіохвиль:

AN / ARQ-8 в діапазоні від 25 до 100 МГц,

AN / APR-4 в діапазоні від 40 до 3000 МГц,

AN / APR-5 в діапазоні від 1000 до 3100 МГц,

AN / APR-8 в діапазоні від 300 до 6000 МГц.

Що таке частота сигналу?

Для передачі будь-якого радіосигналу потрібна деяка область частот. Наприклад, для передачі синусоїдального сигналу нескінченної тривалості, що має частоту f0, потрібно нескінченно мала смуга частот поблизу частоти f0. Якщо синусоїдальний сигнал, частота якого дорівнює f0, має кінцеву тривалість t, то він займає кінцеву смугу частот. Ця смуга приблизно дорівнює 1 / t. Смугу частот, займаних сигналом, називають шириною спектра Df, а центральну частоту спектра несучою частотою f0. Цими термінами ми далі і будемо користуватися.

Застосовуваний в радіолокації імпульсний радіосигнал має малу тривалість. У РЛС метрового діапазону тривалість імпульсу становить кілька мікросекунд, а в станціях сантиметрового діапазону - десяті частки мікросекунди. Приймемо тривалість імпульсу t = 0,1 мкс, тоді ширина спектра Df = 1 / t = 1 / (0,1 * 10-6) = 10 МГц. Порівнявши цю величину з діапазоном частот розвідувальних приймачів, наведених для прикладу вище, відзначимо головну особливість розвідувальних приймачів: діапазон частот, в якому потрібно знайти сигнал, на кілька порядків перевищує ширину спектру сигналу.

Як можна провести пошук сигналу?

На малюнку нижче показаний спектр радіосигналу (f0- центральна частота, рівна частоті синусоидальной несучої; Df - ширина спектра).

Якщо взяти смугу пропускання приймача рівною діапазону частот, в якому проводиться розвідка (на малюнку - Широкосмуговий приймач), то сигнал в принципі виявити можна (якщо не враховувати що сигнал може загубитися в шумах приймача, так їх потужність тим більше, чим ширше смуга пропускання приймача ), але виміряти його параметри, наприклад, центральну частоту, не можна.

Для вимірювання частоти необхідний приймач, смуга пропускання якого порівнянна з шириною спектра радіосигналу. У цьому випадку можливі два варіанти побудови розвідувального приймача.

Перший варіант - багатоканальний приймач. Він складається з N ідентичних приймачів (каналів) з вузькою смугою пропускання, налаштованих кожен на свою частоту і перекривають весь розвідувати діапазон. На малюнку вище для прикладу показані частотні характеристики кожного з каналів 9-іканального приймача. Центральна частота сигналу визначається за номером каналу, на виході якого з'являється сигнал. Гідність такого варіанта побудови розвідувального приймача - мінімальний час виявлення радіосигналу і визначення його частоти. Недолік - громіздкість пристрої, так як реально число каналів має бути порядку сотень або тисяч.

Другий варіант - перестроюваний приймач. У даному випадку використовується один приймач з вузькою смугою пропускання, настройка якого періодично змінюється, і його частотна характеристика плавно переміщається від однієї межі діапазону до іншого (На малюнку - від положення 1 до положення 9). Частота сигналу визначається по моменту часу, коли напруга на виході приймача буде максимальним. Схема пошукового розвідувального приймача проста, але час виявлення сигналу велике.

Але через простоту в більшості випадків віддається перевагу саме цьому варіанту.

Як будується розвідувальний приймач?

Основне завдання, яке доводиться вирішувати при побудові апаратури розвідки, - це забезпечення швидкого виявлення сигналу і вимірювання його параметрів (головним чином, центральної частоти і, можливо, ширини спектра). Її рішення пов'язане з найбільш доцільним поділом всього діапазону частот на окремі піддіапазони. Розглянемо коротко, з якими труднощами доводиться зустрічатися при вирішенні цього завдання, обмежившись тільки радіолокаційної розвідкою.

З урахуванням конкретних умов застосування розвідувальної апаратури загальний діапазон хвиль розвідки може бути скорочений з тактичних міркувань - залежно від того, для розвідки яких джерел радіовипромінювань призначена апаратура. Наприклад, якщо апаратура призначена для розвідки літакових РЛС, то діапазон частот можна обмежити міліметровими і сантиметровими хвилями, так як на більш довгих хвилях потрібні антени великих розмірів, що на борту літака дозволити не можна. Якщо апаратура призначена для виявлення роботи станцій далекого виявлення, очевидно, можна обмежитися дециметровими і метровими хвилями, на яких зазвичай працюють ці станції.

Після вибору діапазону його доводиться ділити на піддіапазони. При цьому прагнуть отримати найменше число піддіапазонів з метою скорочення обсягу апаратури. Зазвичай намагаються зробити так, щоб ділянки діапазонів, в яких працюють найбільш широко вживані радіолокаційні станції противника, не потрапляли на межі піддіапазонів.

Зі зменшенням числа піддіапазонів кожен з них розширюється. Чим ширше поддиапазон, тим, природно, більше час перебудови (для перебудовуються приймачів). Тому при розробці розвідувальної апаратури доводиться вибирати, виходячи з її тактичного застосування, найбільш прийнятні компромісні рішення.

2. Одночастотні когерентно - імпульсні РЛС

При когерентних методах безперервного випромінювання в якості опорного сигналу можна використовувати сигнал генератора високої частоти. У когерентно - імпульсному методі такої можливості немає, бо генератор радіочастоти працює в імпульсному режимі. Таким чином, в паузі між зондувальними імпульсами необхідне додаткове джерело опорного сигналу. Для цього зазвичай застосовується когерентний генератор або гетеродин, що працює в режимі фазової синхронізації з генератором радіочастоти.

Структурна схема когерентно-імпульсної РЛС показана на рис. 1. На виході детектора (Д) утворюються биття відбитого і опорного сигналів когерентного гетеродина (КГ). Однак сигнал U2імеет імпульсний характер, тому навіть при безперервному опорному сигналі когерентного гетеродина биття виникають лише під час існування відбитого сигналу.

Рис. 1. Структурна схема когерентно-імпульсної РЛС

Розглядаючи тільки вихідна напруга детектора, яке після фільтрації є чисто імпульсним, можна отримати наступні залежності [1] для сигналів рухомій і нерухомій цілей:

(1.1)

(1.2)

де

сигнал нерухомій цілі; Umдц- амплітуда сигналу рухомій цілі; М = Umдц / Um2 нц- коефіцієнт модуляції сигналу биття.

Формули (1.1) і (1.2) дають послідовності модульованих по амплітуді видеоимпульсов, спектральний склад яких показаний на рис. 2.

Рис. 2. Спектральний склад видеоимпульсов на виході детектора

Порівнюючи імпульси рухаються і нерухомих цілей, можна зробити висновок, що основною відмінністю тимчасових функцій, які відповідають цим послідовностям, буде наявність змінної складової в сигналі рухомій цілі. Переходячи до спектральних уявленнями, можна стверджувати, що спектр немодульованих видеоимпульсов, відповідних функції часу f1 (t), складатиметься лише з гармонік частоти повторення (рис. 2, а). Спектр знакозмінної послідовності модульованих видеоимпульсов, відповідних функції часу f2 (t), складатиметься з гармонік nFп ± Fм (рис. 2 б). Нарешті, спектр послідовності відеоімпульсів, відповідних функції часу fS (t) = f1 (t) + f2 (t), складатиметься з гармонік nFпі nFп ± Fм (рис. 2 в).

Отже, для селекції рухомих цілей необхідно компенсувати на виході елемента порівняння імпульсні послідовності з постійною амплітудою або придушувати в спектрі сигналу після елемента порівняння все гармоніки частоти повторення nFп.

Однак при побудові пристроїв селекції рухомих цілей в когерентно-імпульсних РЛС слід враховувати наявність так званого стробоскопічного ефекту.

Запишемо вираз (1.2) з урахуванням фільтрації постійної складової:

Очевидно, що цей вираз буде однозначною функцією п тільки в межах однозначності функції косинуса його аргументу. Тому можна вважати, що для однозначного зв'язку Umбі n необхідно, щоб

Це співвідношення повинно виконуватися для будь-якого п. Тому, вважаючи п = 2, отримуємо межі однозначного відповідності частоти биття імпульсної послідовності частоті Доплера

При збільшенні fд> Fп / 2 за рахунок періодичності косинуса отримуємо періодичне повторення вказаної відповідності.

На рис. 3 показана залежність частоти биття від частоти Доплера. Видно, що у випадку, коли частота Доплера кратна частоті повторення, послідовність імпульсів виявляється немодульованою, так як Fб = 0.

Рис. 3. Залежність частоти биття від частоти Доплера

З урахуванням цього і вираз для значення частоти Доплера отримуємо

Таким чином, модуляція імпульсів рухомій цілі відсутня, а отже, сигнали рухомій і нерухомій цілей при радіальні швидкості, що задовольняють умові (1.3), не розрізняються. Ці швидкості називаються «сліпими». Мета, двигающаяся з однією з «сліпих» швидкостей, за період повторення наближається або віддаляється від радіолокатора на відстань, кратне цілому числу половини довжини хвилі несучого коливання радіолокатора. При цьому різниця фаз прямого і відбитого сигналів за період повторення буде змінюватися на величину, кратну 2p.

Спосіб побудови когерентно-імпульсних систем селекції вибирається залежно від співвідношення параметрів імпульсної модуляції. Зазвичай розрізняють когерентно-імпульсні РЛС, що працюють в режимах малої і високої шпаруватості. Природно, кордон поділу досить умовна і відповідає значенню скважности Q = 10. При Q <10 маємо режим малої шпаруватості, а при Q> 10 - великий шпаруватості [1].

Основною перевагою когерентно-імпульсної РЛС, що працює в режимі високої шпаруватості, є висока роздільна здатність по дальності.

Розрізняють істинно когерентні і псевдокогерентние РЛС, які часто називають також когерентним РЛС селекції рухомих цілей. Розходження цих систем полягає в способі побудови передавального

Рис. 4. Структурна схеми істинно когерентної РЛС високої шпаруватості

пристрою і способі отримання опорного когерентного напруги, що призводить до різного інтервалу когерентності сигналів РЛС.

На рис. 4 наведено приклад схеми істинно когерентної РЛС високої шпаруватості. Передавач побудований за багатокаскадний принципом. Стабільні коливання задає генератора проміжної частоти (ДПЧ) множаться по частоті і посилюються в підсилювачі потужності (УМ). Одночасно в цьому ж каскаді відбувається імпульсна модуляція сигналу з високою шпаруватістю і частотою повторення, залежною від модулятора (М). За допомогою другого помножувача частоти (УМЧ), на який подаються коливання задає генератора проміжної частоти, формується гетеродинний сигнал, використовуваний для перетворення частоти прийнятих сигналів в змішувачі приймача. Посилені в ППЧ сигнали порівнюються з опорним коливанням генератора проміжної частоти на фазовому детекторі (ФД).

Рис. 5. Спектри сигналів на вході, виході РГФ і його АЧХ

Сигнал биттів у вигляді модульованої або немодульованою послідовності видеоимпульса подається на режекторний гребінчастий фільтр (РГФ), який селектірует сигнали рухомих цілей і пригнічує всі складові частоти повторення. Після посилення сигнали рухомих цілей подаються на індикатор кругового огляду (ІКО), де і відбувається їх виявлення. На рис. 5 показані спектри сигналів на вході і виході РГФ, а також амплітудно-частотна характеристика цього фільтра.

На рис. 6 наведено приклад схеми псевдокогерентной РЛС, що працює в режимі високої шпаруватості. При такій побудові використовуються однокаскадні передавачі. Генератор радіочастоти (ГРЧ) працює в режимі самозбудження при модуляції імпульсами високої шпаруватості. Опорний когерентний сигнал формується КГ, який синхронізується по фазі імпульсами генератора радіочастоти, попередньо перетвореними на проміжну частоту, так як когерентний гетеродин працює на проміжній частоті. Прийняті сигнали порівнюються з опорним також на проміжній частоті в фазовому детекторі (ФД).

Рис. 6. Схема псевдокогерентной РЛС високої шпаруватості

імпульс детектор радіоелектронний

Особливістю псевдокогерентних РЛС є малий інтервал когерентності сигналу, рівний одному періоду повторення. Це пояснюється тим, що коливання генератора радіочастоти мають випадкову початкову фазу від імпульсу до імпульсу або від періоду до періоду повторення Отже, спектр таких імпульсів є суцільним. Тому фазова синхронізація здійснюється імпульсом ГРЧ на початку кожного періоду повторення і когерентність коливань ГРЧ і опорного сигналу КГ зберігається лише на цей період повторення. Те ж повторюється і в кожному наступному періоді. У двох сусідніх періодах або в двох будь-яких періодах повторення когерентність коливань відсутній, тому РЛС і називається псевдокогерентной.

Висновок

Радіолокація являє собою засіб розширення можливостей людини визначати наявність і стан об'єктів за рахунок використання явищ відображення радіохвиль цими об'єктами. Її найближчим конкурентом при виконанні цих функцій є оптична техніка, що включає телескопи, які володіють високою точністю і зазвичай мають фотографічні реєструючі пристрої. Перевага радіолокаційних засобів у порівнянні з оптичними полягає в тому, що радіолокаційні пристрої можуть працювати в темряві і крізь хмари, володіють великою дальністю дії і дозволяють визначати дальність до об'єкта зі значно більшою точністю, ніж оптичні пристрої. Хоча світлові хвилі також є електромагнітними, але в радіолокації частота їх набагато нижче. Це дозволяє застосовувати радіотехнічні методи і схеми.

Розвиток радіолокації стало важливою частиною технічної революції двадцятого століття. Військова техніка, що використовує принципи радіолокації, вперше була створена перед самим початком другої світової війни; з цього часу спостерігається швидкий і безперервний прогрес у зазначеній галузі.

Список літератури

1) Пермінов І.Г. «Фізичні основи одержання інформації». 2006 рiк.

2) Артамонов В.М. «Електроавтоматика суднових і літакових радіолокаційних станцій». 1962.

3) Сучасна радіолокація. Аналіз, розрахунок і проектування. За редакцією Кобзарева Ю.В., М., Сов.радіо, 1969г.-704стр.

4) Дулевіч В.Є. Теоретичні основи радіолокації. М., Сов.радіо, 1978р. - 608стр.

5) Ширман Я.Д. Теоретичні основи радіолокації. М., Сов.радіо, 1970р. - 560стр.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка