Радиолокация и области ее применения

Радиолока́ция — область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн. Близким и отчасти перекрывающимся термином является радионавигация, однако в радионавигации более активную роль играет объект, координаты которого измеряются, чаще всего это определение собственных координат. Основное техническое приспособление радиолокации — радиолокационная станция (англ. Radar).

Различают активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную РЛ. Подразделяются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки РЛС.

Выделяют два вида радиолокации: 1)Пассивная радиолокация основана на приёме собственного излучения объекта. 2)При активной радиолокации радар излучает свой собственный зондирующий импульс и принимает его отражённым от цели. В зависимости от параметров принятого сигнала определяются характеристики цели.

Активная радиолокация бывает двух видов:

Активная радиолокация с пассивным ответом

1)С активным ответом — на объекте предполагается наличие радиопередатчика (ответчика), который излучает радиоволны в ответ на принятый сигнал. Активный ответ применяется для опознавания объектов (свой-чужой), дистанционного управления, а также для получения от них дополнительной информации (например, количество топлива, тип объекта и т. д.). 2)С пассивным ответом — запросный сигнал отражается от объекта и воспринимается в пункте приёма как ответный.

Радиолокация основана на следующих физических явлениях:

Радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях (объектами с другими электрическими свойствами, отличными от свойств среды распространения). При этом отражённая волна, также, как и собственно, излучение цели, позволяет обнаружить цель.

На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели (Отклонения от этих правил, справедливых только в первом приближении, изучает специальная отрасль радиотехники — Распространение радиоволн. В радиолокации эти отклонения приводят к ошибкам измерения).

Частота принятого сигнала отличается от частоты излучаемых колебаний при взаимном перемещении точек приёма и излучения (эффект Доплера), что позволяет измерять радиальные скорости движения цели относительно РЛС.

Пассивная радиолокация использует излучение электромагнитных волн наблюдаемыми объектами, это может быть тепловое излучение, свойственное всем объектам, активное излучение, создаваемое техническими средствами объекта, или побочное излучение, создаваемое любыми объектами с работающими электрическими устройствами.

Назначение и задачи ИАС

Все виды обеспечения осуществляются определенными службами в соответствии с боевыми уставами и наставлениями, в кото­рых указываются цели, задачи и содержание каждого вида обеспечения ИАС предназначена для содержания авиатехники в соответствии с боевой готовностью, достижения безотказности работы в полете, высокой эффективности применения АТ в процессе боевой подготовки и ведения боевых действий авиачастями ИАС осуществляет техническую эксплуатацию, ремонт АТ и инж-тех подготовку личного состава авиачастей.

Под АТ понимается:

1) пилотируемые и беспилотные ЛА; 2) силовые установки ЛА; 3) оборудование и вооружение,

4) авиа средства поражения; 5) тре­нажеры и тех средства для эксплуатации и ремонта.

Техническая эксплуата­ция включает в себя подготовку к применению и технически грамотное обслуживание АТ, выполнение регламентных работ и хра­нение АТ. Ремонт АТ проводится для восстановления ее работоспособности и ресурсов. Инж-тех подготовка проводится в целях со­вершенствования знаний и практических навыков личного со­става ИАС в применении, эксплуатации и ремонте АТ, а также для обучения летного состава правилам эксплуатации АТ на земле и в воздухе.

Для достижения задач стоящих перед службами ИАС планирует и осуществляет следующие мероприятия:

1) органи­зации и проведение технически грамотную эксплуатацию, а также выполнение своевременного и высококачественного ремонта АТ.

2) обучение летного состава и инж-тех состава правилам экс­плуатации и ремонта АТ.

3) разработку и проведение мероприятий по содержанию АТ в постоянной боеготовности.

4) анализ тех состояния АТ и разработка мероприятий по пре­дупреждению отказов.

5) руководство ремонтными подразделениями и мероприятиями.

6) организация сбережения АТ; 7) ведение учётной, рабочей и отчетной документации,

8) инженерные расчеты по обеспечению материальными ресурсами для эксплуатации и ремонта АТ. 9) осуществление мероприятий по защите личного состава и АТ от оружия массового поражения.

10) обобщение и распространение передового опыта эксплуата­ции ремонта АТ.

10. АРК-19. Взаимодействие каскадов по структурной схеме в режиме "Антенна"

В режиме «Антенна» радиокомпас АРК-19 используется как обычный приемник и обеспечивает прием и прослушивание наземных связных радиостанций, работающих в диапазоне частот радиокомпаса. Основные ТТД Диапазон частот: 150-1 299,5 кГц. Чувствительность приемника в режиме «ТЛФ» при соотношении сигнал/шум, равным 2, соответствует 8 мкВ Структурная схема приемного устройства АРК-19 Существует два основных способа построения радиоприемных устройств (РПУ). Первый способ с «распределенными функциями», где каждый каскад ВЧ тракта обеспечивает выполнение только одной функции. Этот способ получил распространение в связи с внедрением микромодулей, интегральных микросхем, фильтров сосредоточенной селекции (ФСС).

Достоинства этого способа: облегчается проектирование РПУ, и в результате оно в основном сводится к подбору наиболее подходящих микроминиатюрных каскадов и узлов из серийно выпускаемой промышленностью; появляется возможность обеспечения заданных параметров более экономичным путем. Чтобы обеспечить нужный коэффициент усиления, сохранив необходимую избирательность, необходимо брать большее количество каскадов искусственно снижая коэффициент усиления, используя например неполное включение контуров. Если же избирательность обеспечивается одним ФСС, усиление апериодическими каскадами, то число каскадов может быть уменьшено. В качестве апериодических применены резисторные усилители, не обладающие избирательными свойствами. Приемник АРК-19 построен по второму способу и обеспечивает: избирательность на частотах в различных диапазонах с помощью диапазонного ФСС в преселекторе ; избирательность по соседнему каналу с помощью электромеханического фильтра (ЭМФ в УПЧ); основную часть усиления помощью апериодических микромодульных усилителей регулировку усиления с помощью микромодульных управляемых делителей напряжения. Структурная схема АРК-19 в режиме «Антенна»приемный тракт АРК выполнен по схеме супергетеродинного приемника обеспечивает прием амплитудно-модулированных сигналов - режим «ТЛФ», и немодулированных сигналов - режим «ТЛГ». Сигнал с ненаправленной антенны через вход ненаправленной антенны поступает на блок антенно-согласующего устройства. Вход ненаправленной антенны представляет собой высокочастотный кабель и емкостной делитель. Емкостной делитель позволяет согласовать ненаправленную антенну конкретного самолета со входом приемника. Антенно-согласующее устройство (АСУ) предназначено для усиления сигнала непосредственно у ввода ненаправленной антенны и согласования выходного сопротивления усилителя с входным сопротивлением кабеля, соединяющего блок АСУ с блоком высокой частоты (ВЧ). Необходимость такого усиления вызвана тем, что при распространении сигнала и шумов по фидеру отношение сигнал/шум уменьшается, так как уровень шума повышается за счет шумов фидера, а сигнал затухает, поэтому при приеме слабых сигналов может оказаться, что на выходе фидера сигнал превышает шум, а на выходе - наоборот. В подобной ситуации усиление сигнала до фидера позволяет сохранить превышение сигнала над шумом выходе приемника. Блок АСУ состоит из диодного ограничителя, однокаскадного усилителя и эмиттерного повторителя. Диодный ограничитель служит для защиты полевого транзистора (на нем собран усилитель) от перегрузок при воздействии электромагнитных сигналов с большой напряженностью поля.

11. Методы измерения дальности*

Импульсный метод

Импульсный метод измерения дальности основывается на определении времени запаздывания характерного изменения амплитуды принимаемого радиолокационного сигнала. Антенна РЛС посылает мощный радиоимпульс, который отражается от цели и ей же и принимается. Т.к. скорость распространения СВЧ сигнала, в виде которого распространяется радиоимпульс, много больше скорости цели, то в хорошем приближении цель можно считать неподвижной. Тогда время, за которое радиосигнал достигнет цели – равняется времени, за которое отраженный сигнал достигнет антенны РЛС – . Т.е. Т.о. сигнал испущенный антенной РЛС вернется на нее в отраженном виде через время . СВЧ сигналы распространяются с постоянной скоростью, поэтому . Мы учли, что скорость распространения СВЧ сигнала в воздухе примерно равна его скорости распространения в вакууме - . Учтем предыдущее выражение, и запишем равенство, определяющее дальность в зависимости от времени запаздывания : (1.1)Для того, чтобы постоянно определять дальность, РЛС должна испускать периодическую последовательность импульсов, – работать в импульсном режиме.

Достоинства импульсного метода измерения дальности:

возможность построения РЛС с одной антенной;простота индикаторного устройства; удобство измерения дальности нескольких целей; простота излучаемых импульсов, длящихся малое время

Недостатки:Необходимость использования больших импульсных мощностей передатчика; невозможность измерения малых дальностей,большая мертвая зона

Частотный метод

Частотный метод измерения дальности основан на использовании частотной модуляции излучаемых непрерывных сигналов. За период излучается частота, меняющаяся по линейному закону от до . Т.е. за один период зависимость частоты излучаемого сигнала от времени:

В то время как отраженный сигнал придет промодулированным линейно в момент времени предшествующий настоящему на время задержки . Т.о. частота отраженного сигнала, принятого на РЛС, будет зависеть от времени следующим образом:

Вычитая из (1) (2). получим выражение для разностной частоты : (2.3)Выражая отсюда , и подставляя в (1.1), найдем зависимость дальности от разностной частоты:

Достоинства частотного метода измерения дальности:позволяет измерять очень малые дальности;
используется маломощный передатчик;Недостатки:необходимо использование двух антенн; ухудшение чувствительности приемника вследствие просачивания в приемный тракт через антенну излучения передатчика, подверженного случайным изменениям; высокие требования к линейности изменения частоты

Фазовый метод измерения дальности основан на измерении разности фаз излученных и принятых радиосигналов. Структурная схема простейшого фазового измерителя дальности выглядит следующим образом:

Генератор ВЧ создает колебания, которые через передающую антенну излучаются во внешнее пространство с соответствующей фазой:

(3.1),где - начальное значение фазы.

На приемную антенну поступает отраженный сигнал со значением фазы: (3.2),где - фазовый сдвиг при отражении, - фазовый сдвиг в цепях РЛС, - эта величина постоянна и ее можно подсчитать экспериментально.

Принятый сигнал усиливается и его фаза вместе с фазой первоначального сигнала, детектируемой на фазовом детекторе, поступает на измеритель выходного напряжения. Т.е. на измеритель выходного напряжения придет сигнал с разностной фазой, полученной при вычитании из (3.1) (3.2): (3.3)Учтем, что . Тогда согласно выражению (1.1) (3.3) запишется в виде: (3.4)

Достоинства фазового метода измерения дальности:маломощное излучение, т.к. генерируются незатухающие колебания;точность не зависит от доплеровского сдвига частоты отражения;достаточно простое устройство

Недостатки:отсутствие разрешения по дальности, ухудшение чувствительности приемника вследствие просачивания в приемный тракт через антенну излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;