Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования московский авиационный институт
 Скачать 0.92 Mb.
|
Содержание Введение Теория РЛС и ФКМ сигналом Радиоэлектронное подавление активными радиопомехами РЛС с внутриимпульсной модуляцией Принципы работы частотного радиодальномера в случае движущейся цепи Разрешающая способность частотного радиодальномера Точность измерения дальности Расчет точностных характеристик измеряемых параметров Перечень используемых формул Пример расчета частотного дальномера Заключение Список литературы
Введение Радиолокация – область радиотехники, обеспечивающая радиолокационное наблюдение различных объектов, то есть их обнаружение, измерение координат и параметров движения, а также выявление некоторых структурных или физических свойств путем использования отраженных или пере излученных объектами радиоволн либо их собственного радиоизлучения. Информация, получаемая в процессе радиолокационного наблюдения, называется радиолокационной. Радиотехнические устройства радиолокационного наблюдения называются радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами. Сами же объекты радиолокационного наблюдения именуются радиолокационными целями или просто целями. При использовании отраженных радиоволн радиолокационными целями являются летательные аппараты (самолеты, вертолеты, метеорологические зонды и др.), гидрометеоры (дождь, снег, град, облака и т. д.), речные и морские суда, наземные объекты (строения, автомобили, самолеты в аэропортах и др.), всевозможные военные объекты и т. Источником радиолокационной информации является радиолокационный сигнал. В зависимости от способов его получения различают следующие виды радиолокационного наблюдения. 1. Радиолокация с пассивным ответом, основанная на том, что излучаемые электромагнитные колебания (зондирующий сигнал) - отражаются от цели и попадают в приемник РЛС в виде отраженного сигнала. Такой вид наблюдения иногда называют также активной радиолокацией с пассивным ответом. 2. Радиолокация с активным ответом, именуемая активной радиолокацией с активным ответом, характеризуется тем, что ответный сигнал является не отраженным, а пере излученным с помощью специального ответчика – ретранслятора. При этом заметно повышается дальность и контрастность радиолокационного наблюдения. 3. Пассивная радиолокация основана на приеме собственного радиоизлучения целей, преимущественно миллиметрового и сантиметрового диапазонов. Если зондирующий сигнал в двух предыдущих случаях может быть использован как опорный, что обеспечивает принципиальную возможность измерения дальность и скорости, то в данном случае такая возможность отсутствует. Выделение полезной информации о цели обеспечиваются соответствующими радиотехническими устройствами - РЛС. Таким образом, систему РЛС можно рассматривать как радиолокационный канал. Основными составными частями РЛС являются передатчик, приемник, антенное устройство, оконечное устройство. Развитие современной техники, сложность решаемых задач, высокие требования к надежности, простоте управления, оперативности, все это отразилось на построении РЛС. Большинство РЛС с импульсной модуляцией имеет одну антенну, снабженную специальным антенным переключателем для перехода из режима передачи в режим приема и наоборот. Передатчик РЛС вырабатывает высокочастотные колебания, которые модулируются по амплитуде, частоте или фазе иногда весьма сложным образом. Эти колебания подаются в антенное устройство и образуют зондирующий сигнал. Наряду с простыми радиоимпульсами может применяться внутриимпульсная частотная модуляция и фазовая манипуляция. Другим видом зондирующего сигнала является непрерывный. Здесь наряду с незатухающими гармоническими колебаниями могут использоваться частотно-модулированные и др. Приемник РЛС необходим для выделения полезного сигнала из помех (так называемая первичная обработка сигнала). Оконечное (выходное) устройство служит для представления радиолокационной информации в нужной потребителю форме. Если потребителем является человек-оператор, то используется визуальная индикация. Для потребителя в виде вычислительного устройства непрерывного действия оконечным является устройство автоматического сопровождения цели по измеряемому параметру (дальность, угловые координаты, скорость), и полезная информация выдается в виде напряжений или токов, функционально связанных с этими параметрами. Если же оконечным устройством является ЭВМ, то радиолокационная информация преобразовывается в двоичный код. При этом в ЭВМ происходит дальнейшая, так называемая вторичная обработка сигнала. Радиолокационная информация, поступающая от РЛС, транслируется по радиоканалу или по кабелю на пункт управления. Процесс слежения РЛС за отдельными целями автоматизирован и осуществляется с помощью ЭВМ. Теория РЛС и ФКМ сигналом Фазовая (фазокодовая) манипуляция (ФКМ) позволяет расширить амплитудно-частотного спектр сигнала, что улучшает разрешающую способность по дальности. Сигнал представляет собой совокупность сомкнутых радиоимпульсов (дискрет) с общей частотой несущей  и одинаковыми длительностями  , начальная фаза в каждом дискрете выбирается из совокупности возможных сдвигов фаз  (q = 0,1…р-1) относительно опорного колебания. Структуру сигнала обычно записывают в виде цифровой последовательности, элементы которой принадлежат системе счисления размерности р. Начальные фазы обычно равномерно распределены на интервале [0;2 ], но встречается и неравномерное распределение. Для равномерного распределения начальные фазы имеют вид:  , где q = 0,1…р-1.Активные РЛС всегда измеряют время задержки сигнала до цели – t3, а затем с использованием скорости распространения электромагнитной волны (в свободном пространстве — скорость света с = 3 108 м/с) вычисляют дальность до цели. Эту дальность до цели иногда называют наклонной дальностью (в отличие от ее проекции на Землю). Сравним измерение дальности при использовании импульсного и непрерывного сигналов. В наиболее распространенных импульсных РЛС дальность измеряется по времени распространения импульсного сигнала от передающей РЛС до цели и от цели до приемной части РЛС (Рисунок 1).  Рисунок 1 - Структурная схема бистатической РЛС В общем случае, когда передающая и приемная части РЛС разнесены в пространстве, полное время распространения сигнала.  (1)Отсюда получаем суммарную дальность:  (2)где  — запаздывание принятого сигнала относительно зондирующего.Итак, чтобы измерить время распространения сигнала от передающей антенны до цели и назад до приемной антенны надо знать время (момент) излучения зондирующего сигнала и измерить время (момент) прихода отраженного сигнала (Рисунок 2).  Рисунок 2 - Зондирующий и отраженный сигнал РЛС с разнесенными передающей и приемной позициями называется бистатической РЛС. Более типичны обычные однопозиционные РЛС, в которых, передающая и приемная части совмещены (и даже антенна у них одна). Тогда, очевидно,  и (3)В РЛС с непрерывным излучением так просто измерить время распространения сигнала не удается. Если излучается синусоидальное колебание, нельзя зафиксировать момент излучения зондирующего сигнала и момент приема отраженного сигнала. Чтобы можно было измерить время распространения сигнала до цели и обратно, чаще всего применяется линейная частотная модуляция излучаемого непрерывного колебания. Тогда время распространения, а, следовательно, и дальность измеряются по величине сдвига частоты принятого колебания относительно излученного. Вследствие этого этот способ называют частотным методом измерения дальности. Рассмотрим более детально процедуру определения дальности в РЛС. Получение зависимости частоты, преобразованного сигнала (сигнала «биений» отраженного и зондирующего сигналов), от R основано на использовании модулированных по частоте зондирующих сигналов. В качестве модулирующей функции используется симметричный пилообразный закон. Частота передатчика возрастает и спадает по линейному закону (Рисунок 3)  Рисунок 3 - Определение дальности до неподвижной одиночной цели В верхней части рисунка изображено временное изменение частоты, сплошная линия соответствует зондирующей волне, пунктирная — волне, отраженной от цели. Из соотношений подобных треугольников верхней части рисунок 3, запишем:  (4)где:  - разностная частота - частота биений; - период модуляции, равный 1/ , где - частота модуляции;с - скорость света;  - частота девиации. Можно записать также:  (5)Подставив (5) в (4) и решив относительно R, получим:  (6)где: М — масштабный коэффициент, параметры которого известны. Измерив частоту биений , можно вычислить значение дальности до цели R. Импульсными РЛС называются такие, в которых дальность до цели определяется путем измерения времени задержки эхо-сигнала относительно зондирующего импульсного сигнала. В общем случае, для получения информации о целях радиолокационным методом станция должна обеспечивать выполнение следующих функций: - облучение целей электромагнитной энергией (зондирование зоны обзора); - прием отраженных от цели эхо-сигналов и выделение их из помех; - отображение получаемой радиолокационной информации и измерение координат целей; - определение государственной принадлежности; - ввод радиолокационной информации в устройство обработки и выдачу ее в каналы связи. Выполнение первой функции обеспечивается трактом генерирования и излучения, последовательно осуществляющим ФКМ сигналов, передачу их к антенне и излучение их в пространство. В состав тракта входят: передающее устройство, фидерное устройство и антенна. Функции приема отраженных от цели сигналов и выделение их из помех осуществляются трактом приема и выделения сигналов из помех. Здесь решаются задачи фильтрации, усиления, преобразования сигналов и выделения их из шумов, пассивных и активных помех. Основными элементами тракта являются: антенно-фидерное устройство, приемное устройство, устройство защиты от помех. Отображение воздушной обстановки в зоне обзора РЛС и определение координат целей решается с помощью оконечных устройств РЛС. Оконечными устройствами РЛС могут быть устройства автоматического измерения и съема координат, индикаторные или другие устройства отображения. Для синхронизации работы передающих, индикаторных устройств и других систем РЛС во времени необходима система запуска. Для измерения координат с индикаторных устройств или путем автоматической обработки сигналов необходимо формирование специальных масштабных отметок или кода дальности, азимута, высоты. Опознавание цели осуществляется в специальной системе опознавания, составной частью которой являются наземные радиолокационные запросчики, сопрягаемые с РЛС. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
