Класифікація локаційних антен

Типова структурна схема однокаскадного передавача, призначення елементів (Рис. 3.8)

Передавач призначений для формування високочастотних зондуючих імпульсів великої потужності

ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ – забезпечує анодною напругою ПІДМОДУЛЯТОР, випрямленою напругою МОДУЛЯТОР, напругою розжарювання ГЕНЕРАТОР СВЧ, напругою живлення СИСТЕМУ АПЧ.

ПІДМОДУЛЯТОР – формує зондуючі сигнали малої потужності

МОДУЛЯТОР – підсилює зондуючі сигнали до потрібної потужності

ГЕНЕРАТОР СВЧ – переносить сигнали в область високих частот

СИСТЕМА АПЧ – забезпечує високу стабільність частоти (напруга регулювання).

 

Структурна схема багатокаскадного передаючого пристрою, призначення елементів (Рис. 3.9)

Передавач призначений для формування високочастотних зондуючих імпульсів великої потужності

ЗБУДЖУВАЧ – формує високо стабільні зондуючі сигнали малої потужності

ПОПЕРЕДНІЙ ПІДСИЛЮВАЧ – здійснює попереднє підсилення сигналу

КІНЦЕВИЙ ПІДСИЛЮВАЧ – здійснює остаточне підсилення сигналу

МОДУЛЯТОРИ – забезпечують живлення підсилювачів (збуджувача)

 

3. Спрощена схема модулятора, призначення елементів. Осцилограми напруг на окремих вузлах (рис.3.13, 3.14)

Модулятор призначений для формування потужних модулюючих імпульсів, які живлять підсилювач потужності

Рис.3.13 Спрощені схеми модулятора

Сн - конденсатор, що накопичує енергію Rз – обмежувальний або зарядний опір

К – комутатор, зображений у вигляді вимикача Rг – опір СВЧ генератора

Lз – індуктивність, що накопичує енергію Е₀ – живлення модулятора

Рис.3.14 Осцилограми напруг на окремих вузлах модулятора.

Жирна лінія – осцилограми напруг на окремих вузлах модулятора, що працює в режимі повного розряду

Тонка лінія – характер зміни напруги на накопичувальному конденсаторі

Пунктирна лінія – затухаючі коливання

0 – t₁ = t₂ – t₃ = T/2 – час накопичення енергії

t₁ – t₂ = t₃ – t₄ – час живлення генератора СВЧ

 

4. Активний метод формування ЛЧМ сигналу, призначення елементів (рис. 3.20)

Збудник (збуджував) призначений для формування зондуючих сигналів, перенесення їх на робочу частоту та попереднього підсилення

Формування ЛЧМ імпульсів можливе активним і пасивним методами.

Найбільше розповсюдження знайшов активний спосіб формування ЛЧМ сигналу - електронний спосіб, заснований на застосуванні автогенератора з електронною перебудовою частоти. Спрощена схема збудника, що реалізовує такий спосіб, приведена на рис.3.20.

Рис.3.20. Спрощена схема збудника, що реалізовує активний метод формування ЛЧМ сигналу.

МОДУЛЯТОР ІМПУЛЬСІВ – генерує імпульсну напругу

ГЕНЕРАТОР ПИЛКОПОДІБНОЇ НАПРУГИ – генерує пилкоподібну напругу

ГЕНЕРАТОР КЕРОВАНИЙ НАПРУГОЮ – генератор СВЧ з електронною перебудовою частоти

СИСТЕМИ АПЧ – автоматичні підстроювання частоти закону модуляції та середньої частоти ЛЧМ

СИНХРОНІЗАТОР – виробляє і подає синхроімпульси

ПОПЕРЕДНІЙ ПІДСИЛЮВАЧ – здійснює підсилення сигналу

 

5. Пасивний метод формування ЛЧМ сигналу, призначення елементів (рис. 3.23)

Формування ЛЧМ імпульсів можливе активним і пасивним методами.

На рис.3.23 показаний варіант структурної схеми застосування пасивного методу формування ЛЧМ сигналу. При формуванні ЛЧМ сигналу використовують збудження дисперсійної лінії затримки (ДЛЗ) коротким радіоімпульсом, що виробляється генератором імпульсів на частоті fо. Вихідний ЛЧМ сигнал ДЛЗ перетворюється в змішувачі на високу частоту і через смуговий фільтр поступає на підсилювач потужності.

Рис.3.23. Структурна схема застосування пасивного методу формування ЛЧМ сигналу.

ГЕНЕРАТОР ІМПУЛЬСІВ – генерує короткі радіоімпульси для збудження ДЗЛ

ДЛЗ – дисперсійна лінія затримки –формує ЛЧМ сигнали

ЗМІШУВАЧ – переносить ЛЧМ сигнал на високу частоту

ГЕТЕРОДИН – генерує високу частоту

СМУГОВИЙ ФІЛЬТР – виділяє високочастотний сигнал

МОДУЛЯТОР – управляє роботою високочастотного підсилювача

ПІДСИЛЮВАЧ ПОТУЖНОСТІ – підсилює вихідні сигнали

 

6. Цифровий метод формування ЛЧМ сигналу, призначення елементів (рис. 3.24)

На пристрій управління від ЕОМ поступає код управління. Пристрій управління задає параметри формованого ЛЧМ сигналу, закон зміни частоти, початкову фазу. Обчислювач кодів у момент приходу команд від пристрою управління і тактових імпульсів від пристрою синхронізації обчислює числові коди. У останніх міститься інформація про миттєві значення напруги формованого сигналу у фіксовані моменти часу. Перетворювач кодів з цифро-аналоговими перетворювачами (ЦАП) забезпечують перетворення числових кодів в ступінчасту напругу, що дискретно апроксимує формований ЛЧМ сигнал (рис.3.24,б). Ступінчастий сигнал, впливаючи на смуговий фільтр, викликає на виході останнього відгук у вигляді аналогового ЛЧМ сигналу із заданими параметрами.

Рис.3.24. Структурна схема пристрою формування ЛЧМ сигналу цифровим методом.

ПРИСТРІЙ УПРАВЛІННЯ – задає параметри формованого ЛЧМ сигналу (t_и, D f), закон зміни частоти, початкову фазу

СИНХРОНІЗАТОР – виробляє і подає синхроімпульси

ОБЧИСЛЮВАЧ КОДІВ – обчислює числові коди у момент приходу команд від пристрою управління і тактових імпульсів від пристрою синхронізації

ПЕРЕТВОРЮВАЧ КОДІВ – разом з ЦАП (ЦИФРО-АНАЛОГОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ) перетворює числовий код в ступінчату напругу

СМУГОВИЙ ФІЛЬТР – формує аналоговий ЛЧМ сигнал

ПОПЕРЕДНІЙ ПІДСИЛЮВАЧ – здійснює підсилення сигналу

 

7. Активний метод формування ФКМ сигналу (рис. 3.27 а,б)

Формування широкосмугових сигналів, у тому числі і ФКМ сигналів, може бути забезпечене двома основними способами: пасивним і активним.

Реалізація активних способів формування складних сигналів можлива на базі застосування підсилювачів, автогенераторів, а також елементів тракту передачі високочастотних коливань.

Рис.3.27. Активний (а), (б) спосіб формування ФКМ сигналу.

ЗАДАЮЧИЙ ГЕНЕРАТОР – кварцовий автогенератор, який генерує сигнали

ФАЗООБЕРТАЧ – резонансний підсилювач, що забезпечує противофазність вхідного і вихідного сигналів

СИНХРОНІЗАТОР – виробляє і подає синхроімпульси

ГЕНЕРАТОР КОДУ – генерує кодові імпульси

КОМУТОВАНІ ПІДСИЛЮВАЧІ – стробовані підсилювачі із загальним навантаженням. Стробування підсилювачів здійснюється по черзі кодовими імпульсами

СУММАТОР – об’єднує сигнали

8. Пасивний метод формування ФКМ сигналу (рис. 3.27 в)

Формування широкосмугових сигналів, у тому числі і ФКМ сигналів, може бути забезпечене двома основними способами: пасивним і активним.

Пасивний спосіб формування ФКМ сигналу. Основою збудника при такому способі формування є лінійний фільтр, імпульсна характеристика якого є шуканим сигналом. Імпульсна характеристика це реакцію пристрою на дію у вигляді d-функції. Дія d-функції в енергетичному значенні означає, що коливальній системі пристрою за короткий час повідомляється велике значення енергії.

На рис.3.27,в зображено формування семиелементного фазоманіпульованого сигналу.

Рис.3.27. Пасивний спосіб (в) формування ФКМ сигналу.

ЛІНІЙНИЙ ФІЛЬТР – генерує гармонійне коливання на частоті fо протягом часового інтервалу, рівного тривалості парціального імпульсу τ_о.

ЛІНІЯ ЗАТРИМКИ З ВІДВЕДЕННЯМИ – затримує сигнал (парціальний імпульс необхідно розмножити і розставити на осі часу так, щоб імпульси, примикаючи один до одного, утворили сигнал потрібної тривалості). Кількість відведень рівна кількості дискретів у ФКМ сигналі

ФАЗООБЕРТАЧІ – забезпечують необхідне фазове зрушення «свого» імпульсу

СУММАТОР – об’єднує сигнали

 

9. Направляючі системи (рис. 3.28, 3.30)

НС називають діелектричний канал, обмежений однією або декількома поверхнями, під час переходу через які міняється стрибком хоча б один з параметрів середовища розповсюдження: абсолютні діелектричні і магнітні проникності, а також її провідність. Направляючу систему часто називають хвилеводом.

Основною функцією НС в однопозиційному локаторі є передача сигналу із заданою енергією і параметрами модуляції, носієм якого є ЕМХ, від передавача до передаючої антени і від приймальної антени до приймача.

У РЛС сантиметрового діапазону хвилеводні тракти виконуються на прямокутних хвилеводах, поперечні розміри яких повинні забезпечувати задану діапазонність і рівень передаваної потужності.

У РЛС дециметрового діапазону використовуються жорсткі коаксіальні лінії з повітряним заповненням, в РЛС метрового діапазону - коаксіальні лінії з діелектричним заповненням.

НС «швидких» хвиль. До них відносяться наступні хвилеводи: однозв'язні, які утворені однією поверхнею, і багатозв'язні, утворені двома або більш поверхнями.

На практиці широко застосовуються наступні однозв'язні хвилеводи: хвилевід з прямокутним поперечним перетином - прямокутний хвилевід; хвилевід з круглим поперечним перетином - круглий хвилевід (див. рис 3.28,а і б).

З багатозв'язних хвилеводів найчастіше застосовуються: коаксіальний кабель; смугові лінії; щілисті і компланарні лінії (див.рис.3.28,в-е).

Металеві і діелектричні НС «повільних» хвиль. Основними типами УС є: спіральні УС (рис.3.30,а); хвилеводна УС з геометричним заповненням «змійка» (рис.3.30,б); УС типу гребінки (рис.3.30,в); УС типу стрічні штирі в прямокутному хвилеводі (рис.3.30,г); УС - хвилевід круглого перетину, заповнений діелектриком з циліндровим каналом уздовж осі (рис.3.30,д) і інші.

10. Пристрої управління потужністю сигналу (рис. 3.31-3.34)

До них відносять:

• пристрої розподілу (підсумовування) потужності ЕМХ, наприклад, направлений відгалужувач (АЛЕ), різні мости;
• пристрої поглинання потужності ЕМХ;
• пристрої зміни напряму передачі потужності ЕМХ.

Пристрої розподілу потужності в заданому відношенні називають направленими відгалужувачами (НВ).

АЛЕ, забезпечуючий розподіл потужності ЕМХ на дві рівні частини, називають мостом. Мости можуть здійснити розподіл потужності ЕМХ наступного вигляду: синфазну; протифазну; квадратурну (тобто із зрушенням на 90^о).

Синфазний міст є системою з двох відрізків прямокутних хвилеводів, сполучених по вузькій стінці під прямим кутом (Н-трійник). При подачі потужності в несиметричне плече Н вона ділиться в бічних плечах на дві рівні частини, причому поля синфазні (рис.3.31,а).

Міст протифазний є системою з двох прямокутних хвилеводів, сполучених по широкій стінці під прямим кутом (Е-трійник). В даному випадку відбувається розподіл потужності ЕМХ порівну між плечима, причому поля в них протівофазні (рис.3.31,б).

Подвійний хвилеводний трійник (ДВТ) - об'єднання Е і Н-трійників. Він володіє властивостями обох типів трійників, часто його називають мостом синфазно-протифазним (рис.3.31,в).

Міст квадратури призначений для розподілу потужності ЕМХ на дві рівні частини з взаємним зрушенням фаз у вихідних плечах на 90^о. Прикладом такого пристрою в хвилеводному виконанні є хвилеводно-щілистий міст (ХЩМ) (рис.3.32,а).

ХЩМ - пристрій, утворений з'єднанням двох відрізків прямокутного хвилеводу по вузькій стінці. Зв'язок між хвилеводами здійснюється через щілину у вузькій стінці. Основними властивостями моста є наступні. Потужність, що поступає в плече 1 ділиться навпіл між плечима 3 і 4 і не поступає в плече 2. Фаза хвиль в плечах 3 і 4 відрізняється на 90о.

Направлений відгалужувач (НВ) є парою відрізків прямокутного хвилеводу, сполучених по вузькій стінці (іноді по широкій) і зв'язаних через одне або декілька отворів зв'язку (см.рис.3.32,б,в).

Вентиль - це пристрій, що забезпечує передачу потужності в одному напрямі і поглинання - в протилежному. Використовують вентилі для узгодження в приймально-передаючих трактах СВЧ (рис.3.32,г,д). У основу роботи вентилів встановлене явище невзаємного резонансного поглинання і зсуви поля, виникаючі при приміщенні поперечно-намагніченого фериту в направляючу систему. Набули широке поширення хвилеводні і коаксіальні вентилі.

Циркулятор призначений для передачі потужності ЕМХ в строго заданому напрямі. Розрізняють фазові феритові циркулятори (ФФЦ) на основі двох ХЩМ (рис.3.33,а) і Y-циркулятори (рис.3.33,б). Принцип роботи ФФЦ заснований на використовуванні явища невзаємного фазового зрушення ЕМХ, що виникає у фериті, що знаходиться в поперечному магнітному полі. Фізика роботи циркуляторов заснована на тому, що під час вступу ЕМХ (по двох шляхах) у фазі, відбувається складання цих хвиль, тобто в це плече енергія виходитиме. Навпаки, під час вступу ЕМХ в плече в протівофазі – відбудеться їх взаємна компенсація, тобто енергія виходити не буде.

Найпоширеніший тип циркулятора, так званий Y-циркулятор. На рис.3.34 показані Y-циркулятори в хвилеводному і смуговому виконанні відповідно.

11. Пристрої управління фазою хвиль, що направляються (рис. 3.35, 3.36)

Пристрої, призначені для управління фазою ЕМХ, називають фазообертачами (ФО).

Управління фазою коливань СВЧ в антенній техніці забезпечується за допомогою ФО, керованих магнітними або електричними полями.

Існує два основні типи ФО: феритові і напівпровідникові.

Феритові ФО. У основу їх роботи встановлені залежності магнітної проникності фериту від величини напруги управляючого зовнішнього магнітного поля Але. Вони дозволяють одержати як плавну, так і дискретну зміну фази в межах від 0 до 360 градусів.

На практиці використовуються ФО як з подовжнім, так і з поперечним керівником магнітним полем (рис.3.35,а і рис.3.35,б відповідно).

Напівпровідникові ФО. У них використовуються напівпровідникові елементи з різною структурою (p-n, p-i-n), сегнетоелектрики і ін. Вони дозволяють одержувати як плавну, так і дискретну зміну фази ЕМХ. У напівпровідникових ФО використовується зміна повного вхідного опору напівпровідникових приладів під дією управляючої напруги. Розрізняють прохідні (рис.3.36,а) і відбивні ФО (рис.3.36,б).

Активні фазовані антенні решітки з послідовним фідерним збудженням (Рис. 3.45)

Розрізняють АР з фідерним і просторовим збудженням.

Антенні решітки з фідерним збудженням підрозділяють на АР з послідовним, паралельним і змішаним збудженням.

Послідовна схема є найпростішою і компактнішою. Необхідний амплітудний розподіл забезпечується вибором величини зв'язку направлених відгалужувачів із загальним фідером. Всі фазообертачі при включенні їх в загальний фідерний тракт (рис.3.45,а) управляються по однаковому закону, проте при цьому до них пред'являються підвищені вимоги по електричній міцності, втратам і стабільності фази.

Гідність такої схеми полягає у тому, що для зміни фазового зрушення (управління променем) потрібен лише один управляючий сигнал, що подається одночасно на все ФО. Проте втрати ФО тут підсумовуються, що може зажадати включення спеціальних компенсуючих підсилювачів.

Ці вимоги ослабляються при включенні фазообертачів в тракти випромінювачів (рис.3.45,б), але при цьому ускладнюється управління фазовим розподілом. На рис.3.45,в показана схема послідовного збудження з живленням в центрі решіток і роздільними каналами формування сумарної і різницевої ДН.

Активні фазовані антенні решітки з паралельним фідерним збудженням (Рис. 3.46)

Для збільшення широкосмугової схем розподілу потужності електричні довжини трактів від входу антени до випромінювачів повинні бути однаковими, інакше виникають фазові спотворення в розкритті антени.

Відмічену вимогу простіше виконати при паралельній схемі розподілу потужності (рис.3.46,а). У ній відсутній ефект накопичення фазових нестабільностей і можливе використовування малопотужних фазообертачів. Достоїнства паралельної схеми: вищий ККД і вищий рівень допустимого випромінювання, оскільки при N фазообертачах через кожний з них проходить тільки N-я частина загальної потужності випромінювання; велика точність сканування за рахунок того, що помилки будь-якого ФО позначаються на роботі одного елементу решіток, тоді як в послідовній схемі - і на роботі всіх подальших.

Недоліки схеми пов'язані з складністю узгодження при розподілі потужності на велике число каналів і складніше управління фазовим розподілом.

На рис.3.46,б приведена паралельна схема розподілу потужності для формування двох незалежно керованого проміння ФАР. Змішане збудження антенних решіток здійснюється поєднанням паралельного і послідовного збуджень.

 

17. Активні фазовані антенні решітки відбивні з просторовим збудженням (Рис. 3.47 а)

Антенні решітки з просторовим збудженням підрозділяються на відбивні (рис.3.47,а) і прохідні (рис.3.47,б). Обидві схеми дозволяють так само, як в дзеркальних і лінзових антенах, одержати необхідний амплітудний розподіл відповідним вибором ДН опромінювача, допускають застосування моноімпульсних опромінювачів. Проте в прохідному варіанті відсутній ефект затінювання розкриття. Відбивний варіант конструктивно більш зручний.

18. Активні фазовані антенні решітки прохідні з просторовим збудженням (Рис. 3.47 б)

Антенні решітки з просторовим збудженням підрозділяються на відбивні (рис.3.47,а) і прохідні (рис.3.47,б). Обидві схеми дозволяють так само, як в дзеркальних і лінзових антенах, одержати необхідний амплітудний розподіл відповідним вибором ДН опромінювача, допускають застосування моноімпульсних опромінювачів. Проте в прохідному варіанті відсутній ефект затінювання розкриття. Відбивний варіант конструктивно більш зручний.

 

Призначення, режими роботи, класифікація систем обертання антен (СОА)

Системи обертання антен (СОА) призначені для здійснення огляду простору в горизонтальній площині із заданими параметрами зони огляду і програмою. Ці системи забезпечують як кругове обертання антени з вузьким в горизонтальній площині променем в межах 0-360, так і програмне управління антеною в секторі, а також установку антени на заданий азимут.

Основні режими роботи СОА:

− кругове обертання з постійною заданою швидкістю;

− установка антени на заданий азимут;

− сканування в заданому азимутному секторі.

Кругове обертання з постійною швидкістю використовується в далекомірах. Вибір швидкості обертання обумовлений дискретністю інформації, умовами отримання необхідної кількості луна-сигналів в пачці і технічними умовами реалізації СОА. Можливість зміни швидкості обертання в цьому режимі дозволяє повніше використовувати можливості РЛС і РЛК по виявленню повітряних об'єктів.

Режими установки на заданий азимут і сканування в заданому азимутному секторі частіше використовується у висотомірах.

Системи обертання антен РЛС РТВ можна класифікувати по двох ознаках:

− по схемі побудови контура управління обертанням (приводу обертання);

− по типу виконавчого двигуна.

Контур приводу обертання антенних систем може бути розімкненого, замкнутого, комбінованого, стежачого і нестежачого типів.

У СОА застосовують двигуни: постійного струму; змінного струму; гідродвигуни (гідромотори).

Застосування двигунів постійного струму дозволяє забезпечити необхідний пусковий момент при меншому струмі якоря, а також технічно просту реалізацію режимів плавної і багатоступінчатої зміни швидкості обертання.

Двигуни змінного струму не вимагають перетворювачів струму, забезпечують достатню стабільність швидкості обертання в умовах змінного вітрового навантаження. У той же час використовування такого типу двигуна пред'являє жорсткі вимоги по навантаженню на електростанцію, для них достатньо складно здійснити плавну зміну швидкості обертання.

Гідродвигуни в порівнянні з електродвигунами характеризуються меншими габаритами і масою, високою надійністю, слабкою чутливістю до перевантажень, вони самі не перенавантажують мережу і дозволяють легко змінювати швидкість і параметри обертання (обертання вліво, вправо, в секторі кутів і т.д.).

 

Вимоги до систем обертання антен (СОА)

Основними вимогами, що пред'являються до систем обертання антен СОА, є:

− швидкість огляду простору в азимутній площині;

− точність визначення кутових координат;

− стійкість до зовнішніх дій;

− простота технічної реалізації;

− експлуатаційна надійність;

− габарити і маса;

− число коливань антени біля заданого положення при відробітку кута розузгодження (не повинне перевищувати двох);

− час відробітку заданого кута розузгодження (швидкодія СОА).

21. Відслідковуюча розімкнута система керування обертанням антен (рис. 6.38, 6.39)

Найпростіша схема СОА не стежачого розімкненого типу містить послідовно включені: електродвигун, редуктор і реле комутації.

СОА розімкненого типу з виконавчим двигуном постійного струму застосовується для сканування порівняно легких антен.

Двигун постійного струму через редуктор обертає антену РЛС. Регулювання швидкості обертання здійснюється шляхом зміни струму якоря двигуна, а реверс антени - зміною полярності живлення. Для підвищення точності установки швидкості обертання і висновку антени на заданий азимут підсистема управління обертанням повинна бути стежачою системою по швидкості.

Стежача розімкнена система управління обертанням. Дана схема показана на рис.6.38. Оператор, обертаючи ручку тахогенератора, виробляє напругу пропорційну швидкості обертання штурвалу. Ця напруга посилюється і поступає на виконавчий двигун, який обертає антену.

Замість тахогенератора (ТГ) можна використовувати потенціометр, за допомогою якого задається напруга пропорційна необхідної швидкості обертання антени.

Практичний приклад такої системи управління обертанням приведена на рис.6.39.

Перевагою цієї схеми є те, що не вимагається постійної дії оператора. Недоліки пов'язані з низькою точністю висновку антени на необхідний азимут, крім того, система не відстежує заданого азимута.

 

22. Відслідковуюча система керування обертанням антен замкнутого типу (рис. 6.40)

Стежача система управління обертанням замкнутого типу. Варіант побудови такої схеми представлений на рис.6.40.

Основна відмінність цієї схеми від попередніх полягає у тому, що на валу антени є ТГ, який виробляє напругу, пропорційну швидкості обертання антени. Ця напруга поступає на обмотку збудження електромашинного підсилювача (ЕМУ), де віднімається з вхідної напруги управління.

У таких системах зменшені помилки по відстежуванню заданої швидкості, збільшена реакція на зміну задаючої дії. Разом з тим, як і раніше ця система має максимально велику статичну помилку стеження (тобто взагалі не відстежує заданого азимута).

ПРИЙМАЧ + РАДІОЛОКАЦІЙНЕ ПІЗНАВАННЯ

1. Призначення та структурна схема радіоприймача РЛС. Призначення елементів (рис. 3.50)

Приймач призначений для частотно-вибіркового підсилення прийнятих ехо-сигналів і їх селекції на фоні активних шумових та імпульсних завад.

ПРЕСЕЛЕКТОР – забезпечує чутливість приймача та частотно-вибіркове підсилення прийнятих ехо-сигналів

ЗМІШУВАЧ – забезпечує перенесення сигналу на проміжну частоту

ГЕТЕРОДИН – виробляє частоти, які подаються на змішувач

ОПОРНИЙ ГЕНЕРАТОР - виробляє високостабільну частоту

АВТОМАТИЧНА ПІДСТРОЙКА ЧАСТОТИ – забезпечує стабілізацію частоти гетеродина

ОСНОВНИЙ ТРАКТ ПРИЙОМУ – забезпечує селекцію прийнятих ехо-сигналів на фоні активних шумових та імпульсних завад

ДЕТЕКТОР – забезпечує перетворення сигналу проміжної частоти до виду, який використовується кінцевим пристоєм

КІНЦЕВИЙ ПРИСТРІЙ – відображає параметри прийнятого сигналу

2. Призначення та структурна схема преселектора радіоприймача РЛС. Призначення елементів (рис. 3.51)

Преселектор призначений для забезпечення чутливості приймача та частотно-вибіркового підсилення прийнятих ехо-сигналів.

ВХІДНИЙ ЛАНЦЮГ – смуговий фільтр, який забезпечує виділення сигналів на робочій частоті та подавлення побічних каналів прийому

ПІДСИЛЮВАЧ ВИСОКОЇ ЧАСТОТИ + СМУГОВИЙ ФІЛЬТР – забезпечує первинне підсилення виділеного сигналу та подавлення побічних сигналів

ЗМІШУВАЧ – забезпечує перенесення сигналу на проміжну частоту

ГЕТЕРОДИН – виробляє частоти, які подаються на змішувач

3. Призначення та структурна схема основного тракту радіоприймача РЛС. Призначення елементів (рис. 3.52)

Основний тракт прийому призначений для забезпечення основної селекції прийнятих ехо-сигналів на фоні активних шумових та імпульсних завад, їх основного підсилення

ЗМІШУВАЧ – забезпечує перенесення сигналу на проміжну частоту

ГЕТЕРОДИН – виробляє частоти, які подаються на змішувач

СМУГОВІ ФІЛЬТРИ – забезпечують основну селекцію сигналу

ПІДСИЛЮВАЧ ПРОМІЖНОЇ ЧАСТОТИ – забезпечує основне підсилення сигналів

АВТОМАТИЧНЕ РЕГУЛЮВАННЯ ПІДСИЛЕННЯ – забезпечує швидку зміну коефіцієнта підсилення ППЧ і відповідно постійність рівня вихідного сигналу

4. Одноканальна система АПЧ, її призначення (рис. 3.60)

Система АПЧ забезпечує підтримку номінального значення проміжної частоти приймача із заданою точністю шляхом автоматичної зміни частоти генератора передавача і (або) місцевого гетеродина. Іншими словами, система АПЧ призначена для стабілізації частоти коливань простих сигналів і заданих законів зміни частоти складних сигналів.

Перетворення і виділення різницевої (проміжної) частоти виробляється змішувачем АПЧ, аналогічним змішувачу сигналів в тракті прийому. Різниця полягає лише у тому, що на змішувач сигналу в тракт прийому подається відображений сигнал і сигнал місцевого гетеродина, а на змішувач АПЧ - сигнал місцевого гетеродина і передавача у момент його роботи. Сигнал передавача подається через аттенюатор з тим, щоб зменшити його потужність до величини порівнянної з потужністю гетеродина.

Різницевий сигнал на виході змішувача посилюється допоміжним УПЧ. Смуга пропускання УПЧ повинна бути дещо більше за смугу захоплення. Безпосереднє вимірювання відходу частоти і вироблення відповідної напруги помилки, що управляється, здійснює частотний дискримінатор, який перетворить радіоімпульси різницевої частоти в управляючу напругу. Величина цієї управляючої напруги залежить від величини розладу, а полярність від знаку розладу.

 

5. Двоканальна система АПЧ, її призначення (рис. 3.61)

Двохканальна система АПЧ (автономна система АПЧ) з перемиканням об'єкту підстроювання застосовується, в РЛС, що мають внутрішньокогерентну апаратуру СРЦ, систему перебудови із значною залишковою помилкою і порівняно вузькосмуговий приймач (рис.3.61).

Режим грубої АПЧ включається при великих розладах. При цьому схема перемикання каналу не спрацьовує і напруга грубого дискримінатора поступає на виконавчий пристрій, що підстроює гетеродин.

У міру підстроювання збільшується напруга на виході резонансного підсилювача і коли ця напруга досягне певного рівня спрацьовує схема перемикання каналів, яка включить режим перехідної АПЧ на час 0,5 с.

У цьому режимі використовується сигнал точного дискримінатора, але підстроюється як і раніше гетеродин. Через 0,5 секунд автоматично включається режим точної АПЧ, при якому використовується сигнал точного дискримінатора, то підстроюється генератор СВЧ.

Втрати в тракті прийому РЛС

Сумарний коефіцієнт втрат: L = L_твч·L_лпр·L_дет·L_обр

де Lтвч - коефіцієнт втрат в тракті високої частоти;

Lлпр - коефіцієнт втрат в лінійній частині приймача (до детектора);

Lдет - коефіцієнт втрат, що вноситься детектором; Lобр - коефіцієнт втрат післядетекторної обробки сигналу.

Втрати в тракті високої частоти: L_твч = L_ант·L_ап·L_ак·L_вс·L_с·L_лп,

де Lтвч - коефіцієнт сумарних втрат в ТВЧ;

Lап - коефіцієнт втрат в антенному перемикачі;

Lак - коефіцієнт втрат у антенному комутаторі;

Lвс - коефіцієнт втрат в зчленовуванні, що обертається;

Lс - коефіцієнт втрат в з'єднувачах тракту;

Lлп - коефіцієнт втрат в лінії передачі.

Втрати за рахунок неоптимальності частотної характеристики лінійної частини приймача: L_пр = L_пр1·L_пр2·L_пр3·L_пр4

де приватні коефіцієнти втрат обумовлені наступними причинами:

Lпр1 - наявністю побічних каналів прийому;

Lпр2 - відмінністю форми АЧХ лінійної частини приймача від оптимальної;

Lпр3 - неоптимальністю ФЧХ приймача;

Lпр4 - розладом по частоті приймача і відображеного від мети сигналу.

Втрати, обумовлені наявністю побічних каналів прийому: L_пр1 = 1 + K²_увч-cм(f_з)/(k²_увч-см(f₀)·K_пзк)

Втрати, обумовлені неоптимальністю форми АЧХ: L_пр2 = (p·П_ф·t_и) / 4·Si²(p·П_ф·t_и/2)

Показники якості пізнавання

Основними показниками якості розпізнавання по аналогії зпоказниками якості виявлення є наступна умовна вірогідність:

вірогідність правильного розпізнавання цілі к -го класу D_к;

вірогідність помилкового нерозпізнавання цілі к -го класу D_к;

вірогідність помилкового розпізнавання цілі к -го класу F_к;

вірогідність правильного нерозпізнавання цілі к -го класу F_к;

Правильне розпізнавання полягає в ухваленні рішення про істинність к -ої гіпотези за наявності цілі к -го класу. Правильне розпізнавання аналогічно по суті вірогідності правильного виявлення. Для інших показників якості розпізнавання також аналогічні відповідні показники виявлення, тобто справедлива рівність

D _к + D _к = 1, F _к + F _к = 1

Іншими словами, правильне розпізнавання і помилкове нерозпізнавання, а також помилкове розпізнавання і правильне нерозпізнавання складають повну групу подій.

Типова структурна схема однокаскадного передавача, призначення елементів (Рис. 3.8)

Передавач призначений для формування високочастотних зондуючих імпульсів великої потужності

ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ – забезпечує анодною напругою ПІДМОДУЛЯТОР, випрямленою напругою МОДУЛЯТОР, напругою розжарювання ГЕНЕРАТОР СВЧ, напругою живлення СИСТЕМУ АПЧ.

ПІДМОДУЛЯТОР – формує зондуючі сигнали малої потужності

МОДУЛЯТОР – підсилює зондуючі сигнали до потрібної потужності

ГЕНЕРАТОР СВЧ – переносить сигнали в область високих частот

СИСТЕМА АПЧ – забезпечує високу стабільність частоти (напруга регулювання).

 

Структурна схема багатокаскадного передаючого пристрою, призначення елементів (Рис. 3.9)

Передавач призначений для формування високочастотних зондуючих імпульсів великої потужності

ЗБУДЖУВАЧ – формує високо стабільні зондуючі сигнали малої потужності

ПОПЕРЕДНІЙ ПІДСИЛЮВАЧ – здійснює попереднє підсилення сигналу

КІНЦЕВИЙ ПІДСИЛЮВАЧ – здійснює остаточне підсилення сигналу

МОДУЛЯТОРИ – забезпечують живлення підсилювачів (збуджувача)

 

3. Спрощена схема модулятора, призначення елементів. Осцилограми напруг на окремих вузлах (рис.3.13, 3.14)

Модулятор призначений для формування потужних модулюючих імпульсів, які живлять підсилювач потужності

Рис.3.13 Спрощені схеми модулятора

Сн - конденсатор, що накопичує енергію Rз – обмежувальний або зарядний опір

К – комутатор, зображений у вигляді вимикача Rг – опір СВЧ генератора

Lз – індуктивність, що накопичує енергію Е₀ – живлення модулятора

Рис.3.14 Осцилограми напруг на окремих вузлах модулятора.

Жирна лінія – осцилограми напруг на окремих вузлах модулятора, що працює в режимі повного розряду

Тонка лінія – характер зміни напруги на накопичувальному конденсаторі

Пунктирна лінія – затухаючі коливання

0 – t₁ = t₂ – t₃ = T/2 – час накопичення енергії

t₁ – t₂ = t₃ – t₄ – час живлення генератора СВЧ

 

4. Активний метод формування ЛЧМ сигналу, призначення елементів (рис. 3.20)

Збудник (збуджував) призначений для формування зондуючих сигналів, перенесення їх на робочу частоту та попереднього підсилення

Формування ЛЧМ імпульсів можливе активним і пасивним методами.

Найбільше розповсюдження знайшов активний спосіб формування ЛЧМ сигналу - електронний спосіб, заснований на застосуванні автогенератора з електронною перебудовою частоти. Спрощена схема збудника, що реалізовує такий спосіб, приведена на рис.3.20.

Рис.3.20. Спрощена схема збудника, що реалізовує активний метод формування ЛЧМ сигналу.

МОДУЛЯТОР ІМПУЛЬСІВ – генерує імпульсну напругу

ГЕНЕРАТОР ПИЛКОПОДІБНОЇ НАПРУГИ – генерує пилкоподібну напругу

ГЕНЕРАТОР КЕРОВАНИЙ НАПРУГОЮ – генератор СВЧ з електронною перебудовою частоти

СИСТЕМИ АПЧ – автоматичні підстроювання частоти закону модуляції та середньої частоти ЛЧМ

СИНХРОНІЗАТОР – виробляє і подає синхроімпульси

ПОПЕРЕДНІЙ ПІДСИЛЮВАЧ – здійснює підсилення сигналу

 

5. Пасивний метод формування ЛЧМ сигналу, призначення елементів (рис. 3.23)

Формування ЛЧМ імпульсів можливе активним і пасивним методами.

На рис.3.23 показаний варіант структурної схеми застосування пасивного методу формування ЛЧМ сигналу. При формуванні ЛЧМ сигналу використовують збудження дисперсійної лінії затримки (ДЛЗ) коротким радіоімпульсом, що виробляється генератором імпульсів на частоті fо. Вихідний ЛЧМ сигнал ДЛЗ перетворюється в змішувачі на високу частоту і через смуговий фільтр поступає на підсилювач потужності.

Рис.3.23. Структурна схема застосування пасивного методу формування ЛЧМ сигналу.

ГЕНЕРАТОР ІМПУЛЬСІВ – генерує короткі радіоімпульси для збудження ДЗЛ

ДЛЗ – дисперсійна лінія затримки –формує ЛЧМ сигнали

ЗМІШУВАЧ – переносить ЛЧМ сигнал на високу частоту

ГЕТЕРОДИН – генерує високу частоту

СМУГОВИЙ ФІЛЬТР – виділяє високочастотний сигнал

МОДУЛЯТОР – управляє роботою високочастотного підсилювача

ПІДСИЛЮВАЧ ПОТУЖНОСТІ – підсилює вихідні сигнали

 

6. Цифровий метод формування ЛЧМ сигналу, призначення елементів (рис. 3.24)

На пристрій управління від ЕОМ поступає код управління. Пристрій управління задає параметри формованого ЛЧМ сигналу, закон зміни частоти, початкову фазу. Обчислювач кодів у момент приходу команд від пристрою управління і тактових імпульсів від пристрою синхронізації обчислює числові коди. У останніх міститься інформація про миттєві значення напруги формованого сигналу у фіксовані моменти часу. Перетворювач кодів з цифро-аналоговими перетворювачами (ЦАП) забезпечують перетворення числових кодів в ступінчасту напругу, що дискретно апроксимує формований ЛЧМ сигнал (рис.3.24,б). Ступінчастий сигнал, впливаючи на смуговий фільтр, викликає на виході останнього відгук у вигляді аналогового ЛЧМ сигналу із заданими параметрами.

Рис.3.24. Структурна схема пристрою формування ЛЧМ сигналу цифровим методом.

ПРИСТРІЙ УПРАВЛІННЯ – задає параметри формованого ЛЧМ сигналу (t_и, D f), закон зміни частоти, початкову фазу

СИНХРОНІЗАТОР – виробляє і подає синхроімпульси

ОБЧИСЛЮВАЧ КОДІВ – обчислює числові коди у момент приходу команд від пристрою управління і тактових імпульсів від пристрою синхронізації

ПЕРЕТВОРЮВАЧ КОДІВ – разом з ЦАП (ЦИФРО-АНАЛОГОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ) перетворює числовий код в ступінчату напругу

СМУГОВИЙ ФІЛЬТР – формує аналоговий ЛЧМ сигнал

ПОПЕРЕДНІЙ ПІДСИЛЮ