Расчет тактикотехнических характеристик радиолокаторов обнаружение и сопровождения целей

• Название: Расчет тактикотехнических характеристик радиолокаторов обнаружение и сопровождения целей
• Дата: 26.05.2022
• Размер: 0.7 Mb.
• Имя файла: diplom.docx
• Тип: Документы; #550783

Министерство образования и занятости населения Приморского края

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ПРИМОРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Метеорологическое отделение

Специальность 11.07.05

Радиотехнические информационные системы

Работа допущена к защите:

Завотделением _______М.Н.Лаврентьева

«____» _____________ 20__ г.

Выпускная квалификационная работа

На тему: Расчет тактико-технических характеристик радиолокаторов обнаружение и сопровождения целей

Выполнил студент группы Р-42	Руководитель преподаватель
______________ Калистов А.В	______________ Пономорев Г.В
Оценка, полученная на защите ВКР,	_______________________________

Владивосток 2022

КГА ПОУ ППК

Гидрометеорологическое отделение

ЗАДАНИЕ

На выпускную квалификационную работу

Студенту Калистову Алексею Викторовичу Группы Р-41,42

На тему: Расчет тактико-технических характеристик радиолокаторов обнаружение и сопровождения целей.
Вопросы подлежащие разработке (исследованию)

1.Анализ поставленной задачи

1.1 Принцип работы современных обзорных РЛС

1.2 Место установки, зоны обзора и технические параметры обзорных РЛС

2. Расчетная часть

2.1 Предварительны расчет приемника обзорной РЛС

2.2 Выбор схем функциональных узлов приемника

2.3 Составление структурной схемы проектируемого приемника

2.4 Электрический расчет УПЧ

2.5 Составление монтажной и печатной плат УПЧ

Заключение: содержит выводы по всей работе и рекомендации автора

Приложения

-Структурная схема обзорной РЛС

-Структурная схема приемника обзорной РЛС

-Монтажная и печатная платы УПЧ

Основные источники информации и прочее, используемые для разработки темы:

Срок представления работы « « 2022г

Дата выдачи задания « « 2022

Руководитель Подпись Пономарев Г.Ф.

Задание получил Подпись

Введение

Актуальность

Бурное развитие авиации, наземных средств обеспечения полетов и систем противовоздушной обороны (ПВО) предъявляет все более высокие требования к объему, качеству и своевременности их информационного обеспечения, наиболее важную роль в котором играют радиолокационные станции(РЛС) различного назначения, в частности, РЛС обнаружения и сопровождения воздушных целей (ВЦ).Современные РЛС обнаружения и сопровождения являются важным элементом систем контроля воздушного пространства (СКВП), типичными представителями которых являются системы управления воздушным движением и системы ПВО. Они позволяют эффективно решать задачи поиска и обнаружения летательных аппаратов (ЛА) в зоне наблюдения, сопровождения ЛА, подготовки данных для передачи ЛА на дальнейшее обслуживание исполнительной подсистеме (ИПС) СКВП и др. Большие информационные возможности современных РЛС предопределяются их высоким техническим уровнем: применением разнообразных видов и параметров зондирующих сигналов, возможностью реализации различных режимов работы, использованием моноимпульсных способов пеленгования, высокими уровнями энергетических потенциалов, применением фазированных антенных решеток и т.д. 

На сегодняшний день радиолокацию можно рассматривать как область радиоэлектроники, занимающаяся обнаружением объектов (целей), определением их пространственных координат, параметров движения и физических размеров с помощью радиотехнических средств и методов. При этом под радиолокацией понимают также сам процесс радиолокационного наблюдения (локации) объектов, а устройства такого назначения - РЛС или радиолокаторами.

Таким образом, современная радиолокация - это высокоинтеллектуальный продукт инженерной мысли, который сегодня является основным средством разведки и наблюдения. Современные РЛС и системы разведки земного, морского и воздушного пространства создаются на базе компьютерных и телекоммуникационных технологий, глобальных и локальных систем координатно-временного обеспечения, цифровой обработки сигналов. Также создаются станции с управляемой энергетикой (в том числе сложение энергии сигнала в пространстве), развивается многопозиционная локация, достигнуты существенное уменьшение габаритов и энергопотребления, рост функциональной насыщенности аппаратуры и многое другое.

Цель

Радиолокационные измерители, предназначенные для того, чтобы преобразовать параметры обнаруженных сигналов именно в такие аналоги, которые позволяют выявить нужную радиолокационную информацию, Зашифрованную в параметрах принятых сигналов. 

Основные требования к радиолокационным измерителям: Высокая точность измерений; темп измерений должен соответствовать количеству одновременно наблюдаемых целей и их скоростям; принятый метод измерений должен удовлетворять требуемой  разрешающей способностью РЛС; нет тут измерений должен соответствовать применяемой системе обнаружения. Последние требования облегчается тем, что оптимальное фильтрация и корреляционная обработка сигналов способствует не только обнаружению слабых сигналов, ну и повышению точности измерений. Все же некоторые различия имеются: те чтобы совместить заданные вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги, выбирают промежуточный порог обнаружение, как наибольшая точность получается при фиксации пика оптимального обработанного сигнала. 

Задачи

Радиолокационная информация становится доступной для ее получателей лишь после того, как параметры обнаруженных сигналов, в которых содержатся эта информация, преобразуется в соответствующие величины (Аналоги). Например, оператор РЛС судит о координатах и скорости цели по отметкам на электронное— лучевых индикаторах или по показаниям стрелочных приборов; вычислительная машина непрерывного действия реагирует на постоянные напряжения, цифровая вычислительная машина— на цифровой код и т д.

1.Анализ поставленной задачи

1.1 Принцип работы современных обзорных РЛС

Следует отметить, что радиолокация основана на использовании ряда физических законов и свойств, связанных с распространением и рассеянием электромагнитных волн (ЭМВ). Важнейшим для радиолокации свойством электромагнитных волн является их рассеяние при падении на объекты, что позволяет, принимая рассеянные объектом волны и измеряя их параметры, судить о наличии и свойствах объекта. В общем случае объект рассеивает волны во все стороны, в том числе и в сторону, обратную направлению прихода падающей волны. Таким образом, облучая объект, можно принимать отраженную волну в том же месте, откуда распространяется волна облучения.

Также в радиолокации используется закон о прямолинейности и постоянства скорости распространения электромагнитных волн в однородной среде. Другими словами, электромагнитные волны распространяются в однородной среде прямолинейно и с постоянной скоростью:

где е_ам_а- абсолютные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды (для свободного пространства е_а = е₀ =1/36р *10⁹ Ф/м;= = 4р* 10^-7 Г/м и соответственно х = с = 3 * 10⁸ м/с).

Нужно подчеркнуть тот факт, что именно постоянство вектора скорости распространения электромагнитных волн в однородной среде, то есть его модуля и направления, служит физической основой радиолокационных измерений.

Действительно, благодаря этому дальность Д и время распространения радиоволны (РВ) связаны прямой пропорциональностью, и если измерено время прохождения волны между целью и РЛС, то становится известным и расстояние между ними:

Цель вносит неоднородность в свободное пространство, так как параметры ее е_а и отличаются соответственно от е₀ и , чем нарушается постоянство вектора скорости распространения радиоволн. В результате объект преобразует радиоизлучение: часть энергии переотражается, часть - поглощается объектом, переходя в тепло, а другая часть при радиопрозрачности объекта - преломляется, изменяя направление радиоволны. С точки зрения радиолокации интересен первый случай, когда цель становится источником вторичного излучения. По времени запаздывания отраженного сигнала относительно излученного определяем наклонную дальность цели.

Возможно и такое решение: на цели, если она «своя», а не противника, устанавливается приемопередатчик, называемый ответчиком, или ретранслятором, который принимает зондирующий сигнал от РЛС и усиливает его для запуска передатчика. Ответный сигнал принимается на РЛС, и дальность цели определяется по следующей формуле:

где - запаздывание ответного сигнала относительно зондирующего; - заранее известное время задержки сигнала в цепях ответчика.

Необходимо заметить, что величина должна измеряться безынерционными электронными часами, так как время запаздывания радиолокационных сигналов очень мало (от микро- до миллисекунд). Например, радиоволны, отраженные от цели с дальностью Д = 150 м, запаздывает на одну микросекунду, и каждому километру дальности цели соответствует задержка радиоволны на время 1000/150 = 6,7 мкс. При этом пусть радиолокационная антенна имеет вид прямолинейной решетки из вибраторов, отстоящих один от другого на расстоянии. Значительная удаленность цели от РЛС позволяет, что лучи, идущие от цели к вибраторам, направлены параллельно под углом к решетки, а амплитуды ЭДС, наводимых в отдельных вибраторах, равны между собой.

В этих условиях ЭДС соседних вибраторов отличаются только сдвигом по фазе ш, вызванным разностью хода волн (dcos). Так как на каждую единицу длины данная бегущая волна отстает по фазе на угол 2р/л, то:

Сложение векторов ЭДС вибраторов при различных углах и дает различную результирующую ЭДС в антенне, отсюда и вытекает возможность пеленгации цели по амплитудным и фазовым характеристикам направленности антенны, а первопричиной образования таких характеристик явилось различие в запаздывании волн, принимаемых отдельными элементами решетки, следовательно, не только радиодальнометрия, но и радиопеленгация основана на постоянстве скорости и направления распространения волн .

Радиальную и угловую скорости цели можно найти вычислением скорости приращения дальности и углов во времени, но обычно предпочитают более простую и точную операцию - непосредственное измерение так называемого доплеровского сдвига частоты (f0), вызванного движением цели. Доплеровский сдвиг частоты Fд связан с радиальной скоростью движения объекта Vr соотношением

где л0 - длина волны излучаемого сигнала; Vr- радиальная скорость относительного движения цели.

Если цель приближается к РЛС или удаляется от нее, то отраженный сигнал появляется в РЛС соответственно раньше или позже, чем при неподвижной цели, и за счет этого фаза принимаемой волны имеет другие значения, а это равнозначно приращению частоты радиосигнала. Измерив полученное (доплеровское) приращение частоты, можно (благодаря постоянству скорости распространения радиоволн) определить радиальную скорость цели.

Подобно тому, как разность времени запаздывания сигнала в элементах антенны определяется угловыми координатами цели, разность доплеровских сдвигов частот в тех же (обычно крайних) элементах антенны определяется скоростью изменения углового положения цели.

Таким образом, радиолокации является одним из важнейших направлений современной радиоэлектроники, при этом история именно этой области науки и техники дает возможность проследить общие процессы современного научно-технического прогресса. В настоящее время радиолокация применяется не только в армии, так как теперь она успешно служит во многих областях мирной жизни, помогает решать сложные задачи науки.

Физической основой радиолокационных измерений дальности, угловых координат, радиальной и угловой скоростей цели является постоянство направления и скорости распространения электромагнитных волн в однородной среде.

Виды РЛС обнаружения и сопровождения целей


В качестве проектируемой РЛС я выбрал, наземную передвижную РЛС П-35 Двухкоординатная РЛС кругового обзора (дальномер)использовалась в Войсках ПВО страны, в ВВС, в частях ПВО ВМФ и в радиотехнических формированиях войск ПВО СВ как модернизация П-30. В отличие от П-30 в П-35 верхнееантенное зеркало было установлено горизонтально с некоторым наклоном в угломестной плоскости, имевшийся один дециметровый канал заменен сантиметровым

1.2 Место установки, зоны обзора и технические параметры обзорных РЛС

Рассмотрим место установки, РЛС П35

Радиолокационная станция П35 развертывается на равнинной местности,

естественных холмах или искусственных насыпях. При оборудовании позиции на равнинной местности площадка для размещения полуприцепа 6УФ должна быть горизонтальной и иметь размеры не менее 20 м в диаметре Угол наклона площадки к горизонту не должен превышать ±5° В месте установки полуприцепа 6УФ допускаются

отдельные неровности, но не более 70 мм При размещении полуприцепа 6УФ на холме или искусственной насыпи

размер площадки должен быть не менее 8 м по ширине и 20 м по длине Наклон

площадки к горизонту должен быть не более ±5°. Ширина въезда и съезда должна быть

не менее 4 м.,уклон —не более 15°

При выборе позиции для РЛС необходимо исходить из условия обеспечения

наилучшего обзора пространства в ответственном секторе по азимуту и углу места

На позиции РЛС на дальности до 400 м не должно быть леса, мачт ЛЭП и различных

сооружений

Углы закрытия РЛС П35 не должны превышать минус 4'.

Позиция должна быть удалена на расстояние 3—4 км от населенных пунктов.

Зоны обзора

В РЛС обзор пространства в угломестной плоскости осуществляется с помощью специальной антенны, обладающей углочастотной чувствительностью. При изменениичастоты зондирующего сигнала автоматически изменяется положение луча в пространстве.

В РЛС имеются четыре режима обзора пространства в угломестной плоскости. В режиме 1 обзор пространства осуществляется четырьмя лучами соответственно на частотах f n1; f n3; f n5; f n7; (рис. 2) Режим выполняется на каждом обороте антенны. Нижняя граница зоны обнаружения по углу места — минус 20', верхняя граница — 60



Рисунок 2

Режим 1 является дежурным режимом и применяется для выполнения боевой задачи по обнаружению и сопровождению маловысотных целей

Рис.1.3 Режим 1 обзора пространства В режиме 2 обзор пространства осуществляется на первом обороте антенны первым и вторым лучами соответственно на частотах f n1; f n3. Нижняя граница зоны обнаружения

— минус 20', а верхняя — 3°. На втором обороте антенны обзор пространства

производится третьим и четвертым лучами соответственно на частотах f n5; f n7; Нижняя граница зоны обнаружения — 3°, а верхняя — 6° (рис. 3).



Рисунок 1

Режим 2 применяется для выполнения боевой задачи по обнаружению и

сопровождению маловысотных целей в условиях активных помех, а также для защиты от

противорадиолокационных ракет (прлр)

В режиме 3 обзор пространства осуществляется за первый оборот антенны четырьмя лучами соответственно на частотах f n1; f n3; f n5; f n7; (нижняя зона). Нижняя граница зоны обнаружения — минус 20', а верхняя — 6°

На втором обороте антенны включается облучатель верхней зоны и обзор

пространства производится четырьмя лучами соответственно на частотах f n1; f n3; f n5; f n7 (верхняя зона). Нижняя граница зоны обнаружения — 60, а верхняя —30° (рис. 4).

Режим 3 применяется для выполнения боевой задачи по целям на малых и средних высотах, а также для уменьшения радиуса мертвой воронки (Rмв) при сопровождении целей. Рис.4.



Рисунок 2

Режим 3 обзора пространства

В режиме 4 обзор пространства осуществляется двумя лучами за каждый оборот антенны соответственно на частотах f n1; f n3. Нижняя граница зоны обнаружения — минус 20', а верхняя — 30 (рис. 5).

Режим 4 применяется для выполнения боевой задачи по маловысотным целям в условиях интенсивных активных помех.

Обзор пространства по азимуту производится путем кругового вращения антенны со скоростями 6 или 12 об/мин. Необходимая скорость вращения выбирается оператором, исходя из воздушной обстановки.


Рисунок 3

Ширина диаграммы направленности антенны РЛС в горизонтальной плоскости 2° по

уровню 0,5 Рмакс. (рис. 6).



Рисунок 4

Технические параметры обзорных РЛС

Технические параметры РЛС П35

• 
  Радиус зоны обзора — 350 км
  
• 
  Частота запуска — 375 Гц
  
• 
  Количество каналов — 6 (4 на нижнем зеркале, 2 — на верхнем)
  
• 
  Диапазон несущих частот — 2700-3100 МГц
  
• 
  Скорость обзора пространства — 6 об/мин
  
• 
  Высота обзора пространства — 85.000 м
  
• 
  Экипаж — 8 чел.
  
• 
  Время развертывания тренированным экипажем — 12 ч.
  

1.3 Структурные и функциональные схемы обзорных РЛС

Структурная схема активной РЛС с активным ответом.



Функциональная схема РЛС с активным ответом



1.4 Составление структурной схемы проектируемой РЛС

Импульсными РЛС называются такие, в которых дальность до цели определяется путем измерения времени задержки эхо-сигнала относительно зондирующего импульсного сигнала.

Состав структурной схемы радиолокационной станции определяется ее функциями.

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. Конкретизация элементов структурной схемы импульсной РЛС, состава, назначения и взаимодействия отдельных систем будет рассмотрена далее.


2. Расчетная часть

2.1 Предварительны расчет приемника обзорной РЛС

Определение эквивалентных параметров антенны

Проектируемый радиолокационный приемник имеет настроенную антенну, т.е. её сопротивление чисто активно и равно сопротивлению фидера:

Z_А = R_А = R_ф = 75 Ом

Относительная  шумовая  температура  антенны:

t_a=T_A/T₀,

где  T₀ - стандартная  температура  приёмника  Т₀=290 ⁰ К ;

Т_А - абсолютная шумовая температура антенны.

 По  графику зависимости шумовой температуры идеальных приемных антенн от частоты  находим: Т_А =140 ⁰ К.                   

t_a=140 / 290=0,48

Расчет полосы  пропускания  линейного  тракта РПрУ

Для импульсных сигналов полоса пропускания приемника выбирается исходя из получения максимального отношения сигнал/шум на выходе радиотракта. Такая полоса называется оптимальной и определяется как:

П_с= (0,8..1,4)/t_уст  1/0,2 мкс=5 МГц

Ширина полосы пропускания линейного тракта П складывается из ширины спектра принимаемого сигнала П_с, доплеровского смещения частоты сигнала f_д и запаса полосы, требуемого для учета нестабильностей и неточностей настроек приемника П_нс:

П=П_с+2Df_д+П_нс

Доплеровское  смещение:

Df_д = 2f_сV_ц/с = 2×1,3×10⁹×400/3×10⁸=3,5кГц,

где V_ц- скорость цели относительно антенны РЛС;

с - скорость света в вакууме.

Запас  полосы  для  учёта  нестабильностей:

#,

 где  б_с - относительная нестабильность несущей частоты  принимаемого  сигнала; при использовании в передатчике кварцевой стабилизации частоты несущей можно получить

б_с =(10^-5...10^-6)

б_г- относительная нестабильность  частоты гетеродина, которую на данном этапе  можно оценить лишь приблизительно,

Выбрав   транзисторный   однокаскадный   гетеродин   с кварцевой  стабилизацией , можно  получить  б_г=10^-6;

б_пр - относительная погрешность и  нестабильность настройки контуров тракта промежуточной  частоты, принимаем б_пр=(0,0003...0,003);

б_н - относительная нестабильность частоты, вызванная неточностью настройки контуров гетеродина,  б_н =  (0,001...0,01);

Промежуточная частота выбирается  из  условия:

f_пр>(10...20)/t_и =15/1×10^-6=15 МГц.

В РЛП миллиметрового и сантиметрового диапазонов промежуточная частота равна либо 30, либо 60 МГц [5]. Выберем  промежуточную  частоту  из  стандартного  ряда:

f_пр=30 МГц.

Частота  гетеродина:               f_г=f_c-f_пр=1,3-0,03=1,27 ГГц .

 =

= 13 МГц

П_нс>(1,2...1,5)×П_с, следовательно придётся использовать частотную автоматическую  подстройку  частоты  ( ЧАПЧ )  или фазовую автоподстройку частоты (ФАПЧ).

При использовании ЧАПЧс  К_чапч=10 полоса пропускания приемника:

П_ЧАПЧ=П_с+(2Df_д+П_нс)/К_чапч=5×10³+(7+13×10³)/10 @ 6,3  МГц .

При использовании ФАПЧс  К_фапч Þ полоса пропускания приемника:

П_ФАПЧ=П_с+(2Df_д+П_нс)/К_чапч=5×10³+(7+13×10³)/ @ 5  МГц .

П_ФАПЧ не намного уже, чем П_ЧАПЧ, поэтому для упрощения схемы будем использовать ЧАПЧ.

Расчет предельно допустимого коэффициента шума:

#

где:

·     К_р.ф. = 0,8 - коэффициент  передачи  фидера  по  мощности.

·     П_ш = 1,1×П = 1,1×6,3=6,93 МГц.

·     К - постоянная  Больцмана  К=1,38×10^-23 Дж/К.

Ш_доп = (1×10^-12/(1,38×10^-23×290×6,93×10⁶×1,4)-0,48+1)×0,8=

= (25,75-0,48+1) ×0,8 = 21,02


1.2 Место установки, зоны обзора и технические параметры обзорной РЛС

Радиолокационная станция 9S35М1 предназначена для работы в составе самоходной огневой установки и обеспечивает:

-обнаружение, захват, распознавание и автоматическое сопровождение по скорости и дальности воздушных целей;

-определение координат целей и передачу информации на цифровую вычислительную систему 9S471М1;

-подсвет сопровождаемых целей для обеспечения работы головки самонаведения зенитной управляемой ракеты и передачу команд;

-полуавтоматическое или ручное сопровождение целей с помощью телевизионного оптического визира (ТОВ).

Работа РЛС 9S35М1 возможна в двух режимах:

-в режиме целеуказания (ЦУ);

-в автономном режиме.

РЛС 9S35М1 имеет два вида излучаемых и принимаемых сигналов:

-импульсный с внутриимпульсной линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ) текущей частоты;

-квазинепрерывный (КНИ) с малым периодом следования импульсов.

Преимущества импульсного режима:

-однозначное определение дальности в режиме "Обзора";

-повышенная помехоустойчивость от несинхронных импульсных помех;

-наличие режима ЦСДЦ (цифровая селекция движущихся целей) для защиты от пассивных помех и отражений от местных предметов.

Преимущества режима КНИ: -защищенность от мощных пассивных помех и местных предметов; -высокая разрешающая способность по скорости.

Недостатки режима КНИ: -отсутствие информации о дальности до цели в режиме "Обзора";

-невозможность работать по малоскоростным целям (скорость цели менее 50 м/сек).

Технические характеристики РЛС 9S35М1

1. Средняя мощность передатчика "Обзора" РЛС:

- режим ИМП - не менее 1,0 кВт;

- режим КНИ - не менее 1,0 кВт.

2. Мощность передатчика подсвета - не менее 1,9 кВт.

3. Зона поиска в автономном режиме:

-по азимуту ±60º;

-по углу места 0º÷6º(Зона Низ) и 6º÷12º (Зона Верх)

-время цикла поиска - 4 сек

Режим работы построчный - 5 строк.

4. Зона поиска в режиме ЦУ:

- по азимуту ±45º;

- по углу места до 57º;

-время цикла поиска в Зоне 10º - 2 сек.

5. Зона сопровождения воздушных целей:

-по азимуту ±60º;

-по углу места от -10º+72º.

6. Точность сопровождения целей:

-по угловым координатам - 00-05 д.у.;

-по дальности - не более 180 м;

-по скорости - не более 30 м/сек

7. Время готовности РЛС к работе - не более 3 мин.

Состав РЛС

РЛС - изделия 9S35М1 состоит из следующих систем:

-передающая система - ПрдС;

-антенно-волноводная система - АВС;

-приемная система - ПрС;

-система синхронизации -СС;

-система индикации -СИ;

- цифровая система измерения дальности -ЦСИД;

- система сопровождения по скорости -ССС;

- система целеуказания -СЦУ;

- система распознавания класса цели -СРКЦ;

- система управления антенной - СУА:

а) канал поиска

б) канал углового сопровождения

в) канал сопровождения НЛЦ

г) канал управления ТОВ

- система встроенного контроля -СВК;

- система защиты от помех -СЗП:

а) цифровая система селекции движущихся целей -ЦСДЦ

б) блок видеокомпенсации -ВК

в) блок цифрового обнаружения -БЦО

- система питания.

- система питания воздухом - СПВ;

- система жидкостного охлаждения - СЖО.

Работа РЛС 9S35М1 по структурной схеме

РЛС представляет собой устройство , работающее в двух режимах:

-импульсном;

-квазинепрерывном.



Рис 1. Структурная схема РЛС 9S35М1.

Независимо от вида излучаемого сигнала (ЛЧМ или КНИ) передатчиком Обзора «О», формирование СВЧ сигналов производится на одной из фиксированных частот.

Передатчик «О» формирует мощные когерентно-импульсные сигналы с частотой f_о, излучаемые через антенну в пространство для обзора заданной зоны поиска целей и генерирующий сигнал частотой f_о-28 МГц, поступающий в приемную систему для обеспечения когерентной обработки принимаемых сигналов.

Для подсвета цели и ракеты передатчик Подсвета «П» генерирует СВЧ энергию на фиксированных частотах отличных от частот передатчика «О».

СВЧ энергия с передатчиков «О» и «П» поступает по передающему волноводному тракту в антенну.

В антенне формируется диаграмма направленности на передачу и прием СВЧ сигналов. Обзор пространства производится в секторе 120º по азимуту и в 6º по углу места. Применен линейный способ сканирования.

Принятые антенной отражаемые сигналы по волноводному тракту поступают на два приемника СВЧ, куда в качестве опорного напряжения поступает непрерывный сигнал с передающей системы на частоте f_о-28.

Двухканальный приемник выбран с целью повышения помехозащищенности канала углового сопровождения. С выхода СВЧ приемников сигналы промежуточной частоты 28 МГц поступают в блок сжатия ЛЧМ сигнала, где происходит их сжатие до 1,7 мкс.

Продетектированные сигналы с выхода блока сжатия ЛЧМ через систему ЦСДЦ поступают в системы углового сопровождения, индикации и цифровую систему измерения дальности.

Принятая информация отраженных сигналов и служебных меток отображается на экранах индикаторов системы индикации. Радиолокационная обстановка отображается в режиме ЛЧМ в координатах азимут-дальность, в режиме КНИ в координатах азимут-дальность-скорость.

Переход на автосопровождение цели осуществляется при наличии цели в луче, ее стробировании по дальности. При захвате цели, РЛС переходит на автосопровождение цели по угловым координатам (Приложение 1, с. 45, с. 53) и дальности.

Синхронизация работы системы РЛС осуществляет система синхронизации импульсами в режиме ЛЧМ длительностью 50 или 100 мкс, в режиме КНИ длительностью 4..10 мкс.

Для установления типа и класса средств воздушного нападения введена система распознавания. Метод радиолокационного распознавания основан на анализе изменений спектра отраженного сигнала, вызванных вращательным движением элементов двигателя самолета или винта вертолета.

В системе распознавания реализовано2 независимых канала распознавания целей:

-автоматического распознавания;

-канал слухового распознавания.

Автоматический канал распознавания обеспечивает распознавание трех классов целей:

А - аэродинамическая;

Б - баллистическая;

В - вертолет.

Канал звукового распознавания обеспечивает возможность прослушивания по головным телефонам звукового фона (портрета) сопровождаемой цели.

Системе углового сопровождения предназначена для определения угловых координат цели и обеспечивает нахождение цели в РСН ДНА.

В режиме КНИ сигнал (Приложение 1, с. 65) с выхода пеленгационных приемников У1, У2, а в ИР импульсы цели поступают на схему ВСО, где осуществляется выделение сигнала ошибки. Огибающие сигналов ошибки поступают на приводы АЗ и УМ АВС, которые разворачивают рефлектор и луч антенны до тех пор, пока сигнал ошибки не станет равным нулю.

Для предотвращения сопровождения сигнала "антипода" вход схемы ВСО отключается от приемников и подключается к сигналам для сопровождения по запомненной текущей высоте, данные о которой поступают из ЦВС.

Канал поиска служит для обнаружения целей в широкой или узкой зоне пространства и обеспечения захвата цели по угловым координатам. Режимы работы:

-автономный (зона поиска ±60 º по АЗ и 6º по УМ);

-режим ЦУ (зона поиска ±5º по АЗ и 6º по УМ относительно координат ЦУ).

Канал управления ТОВ обеспечивает выработку сигналов коммутации и наведения по АЗ и УМ поступающих на приводы АЗ и УМ. Под воздействием этих сигналов осуществляется разворот телевизионной камеры в направлении на цель. ТОВ может работать в режимах с излучением и без излучения РЛС.

Для обеспечения работы в режиме ЦУ и для опознавания цели РСЛ сопряжена с изделиями ЦВС, ПУ, НРЗ.

Сопряжение осуществляется по цепям: целеуказания, индикации, управления и контроля.
Приемная система РЛС 9S35М1
Наличие двух различных, по своим физическим возможностям, приемников в значительной степени повысили возможности станции по поиску целей и помехозащищенности. В свою очередь приемник ЛЧМ состоит из двух идентичных каналов. В зависимости от режима работы может работать один из двух каналов или сразу оба, что существенно повысило надежность работы РЛС. Одновременная работа двух приемников ЛЧМ при сопровождении цели обеспечивает защиту РЛС от уводящих помех по угловым координатам.

Использование второго канала приемника ЛЧМ, в режиме автокомпенсации помех, обеспечивает защиту РЛС от воздействия помех по боковым лепесткам (Приложение 1, с. 59).

ЛЧМ приемник являясь, по сути, моноимпульсным координатором обладает всеми его свойствами (Приложение 1, с. 55):

-так как угловая информация выделяется в виде отношений сигналов, то точность измерения сигнала не зависит от амплитуды флюктуации отраженного сигнала;

-выделение информации о трех координатах цели производится на основании принятого одного отраженного сигнала;

-отсутствие методических ошибок по сравнению с координаторами линейного и конического сканирования, другими словами форма отраженного сигнала не зависит от скорости распространения радиоволн;

-большая дальность действия, так как излучение электромагнитных волн происходит вдоль равносигнального направления (РСН).

Отличительной особенностью приемника КНИ является то, что облучение цели осуществляется высококогерентными импульсами малой скважности (Приложение 1, с. 65). Отраженный сигнал от цели принимается также в виде импульсных сигналов. А извлечение информации осуществляется таким же образом, как и при непрерывном излучении, то есть путем анализа одной составляющей спектра принятого когерентно-импульсного сигнала малой скважности.

Задача, на поиск и выделение цели из спектра принимаемого сигнала, возложена на обзорный приемник, что позволяет иметь непосредственно информацию о скорости цели. Но для сопровождения цели по скорости и устранения неоднозначности по скорости и слепой скорости используется канал сопровождения по скорости с привлечением ЦВС.

Для сопровождения цели по угловым координатам и дальности в приемник КНИ понадобилось ввести канал сопровождения по угловым координатам и дальности. Если работа канала сопровождения по угловым координатам приемника КНИ существенно не отличается от работы приемника сопровождения в импульсном режиме, то работа дальномерного приемника имеет ряд отличий.

Отличия связаны прежде всего с возникновением в режиме КНИ явления слепой скорости и неоднозначности по дальности, для устранения которых понадобилось изменить общепринятую схему построения приемника сопровождения по дальности, а также задействовать ЦВС для решения ряда задач.

Важное техническое решение было найдено, при проектировании приемной системы, в использовании одних и тех же узлов и элементов системы синхронизации для работы РЛС в режиме ЛЧМ и КНИ. Это стало возможным благодаря сохранению одинаковой скважности для обоих режимов - равной 10, а использование линейной частотной модуляции в импульсном режиме, сняло все проблемы возникающие при большой длительности излучаемого сигнала. С другой стороны, большая длительность сигнала в режиме ЛЧМ дает ряд преимуществ.

Таким образом, приемная система РЛС 9S35М1 воплотила в себе самые последние научные разработки и достижения в радиолокации [6].



Рисунок 5 Функциональная схема приемника РЛС 9S35М1
Основные технические характеристики

1.Динамический диапазон (дБ)

режим ЛЧМ - не менее 70

режим КНИ - не менее 80

2.Диапазон доплеровских частот (кГц) - от -17 до +60

3.Коэффициент шума (дБ) - не более 7,5

4.Уровень сигнала на выходе приемника ЛЧМ (В)

амплитудный режим - 2,25 ÷ 2,75

фазовый режим - 4,5 ÷ 5,5

5.Уровень шумов на выходе приемника ЛЧМ (В)

амплитудный режим - 1,1 ÷1,4

фазовый режим - 0,08 ÷ 0,12

6.Длительность ЛЧМ сигнала (мкс) - 100 (50)

7.Девиация частоты внутри ЛЧМ сигнала (кГц) - 900

8.Длительность сжатого импульса в приемнике

ЛЧМ (мкс) - 1,7 ± 0,33

9.Перекрытие доплеровского диапазона

приемника КНИ (кГц) - от 2,5 до 22,5

10.Коэффициет усиления приемника КНИ - более 110000

Рассмотрим более детально формирование и использование ЛЧМ сигнала в приемной системе