Radarul emite energie electromagnetică și detectează ecourile provenite de la obiectele reflectate și, de asemenea, determină caracteristicile acestora. Scopul proiectului de curs este de a lua în considerare un radar universal și de a calcula indicatorii tactici ai acestui radar: raza maximă ținând cont de absorbție; rezoluție reală în rază și azimut; acuratețea reală a măsurătorilor de distanță și azimut. Partea teoretică oferă o diagramă funcțională a unui radar activ pulsat pentru ținte aeriene pentru controlul traficului aerian.
Distribuiți-vă munca pe rețelele sociale
Dacă această lucrare nu vă convine, în partea de jos a paginii există o listă cu lucrări similare. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare
Sistemele radar (radare) sunt concepute pentru a detecta și determina coordonatele curente (rază, viteză, cotă și azimut) ale obiectelor reflectate.
Radarul emite energie electromagnetică și detectează ecourile provenite de la obiectele reflectate și, de asemenea, determină caracteristicile acestora.
Scopul proiectului de curs este de a lua în considerare un radar universal și de a calcula indicatorii tactici ai acestui radar: raza maximă ținând cont de absorbție; rezoluție reală în rază și azimut; acuratețea reală a măsurătorilor de distanță și azimut.
Partea teoretică oferă o diagramă funcțională a unui radar activ pulsat pentru ținte aeriene pentru controlul traficului aerian. Sunt furnizați și parametrii sistemului și formulele pentru calculul acestuia.
În partea de calcul au fost determinați următorii parametri: interval maxim ținând cont de absorbție, interval real și rezoluție azimutală, precizie de măsurare a intervalului și azimutal.
1. Partea teoretică
1.1 Schema funcțională a radaruluivedere de jur împrejur
Radar domeniul ingineriei radio, care asigură observarea radar a diferitelor obiecte, adică detectarea acestora, măsurarea coordonatelor și parametrilor de mișcare, precum și identificarea anumitor proprietăți structurale sau fizice prin utilizarea undelor radio reflectate sau reemise de obiecte sau propriile emisii radio. Informațiile obținute în timpul supravegherii radar se numesc radar. Dispozitivele de supraveghere radar tehnice radio sunt numite stații radar (radare) sau radare. Obiectele de supraveghere radar în sine sunt numite ținte radar sau pur și simplu ținte. Când se utilizează unde radio reflectate, țintele radar sunt orice neomogenități în parametrii electrici ai mediului (permeabilitate dielectrică și magnetică, conductivitate) în care se propagă unda primară. Acestea includ avioane (avioane, elicoptere, baloane meteorologice etc.), hidrometeori (ploaie, zăpadă, grindină, nori etc.), nave fluviale și maritime, obiecte terestre (cladiri, mașini, avioane în aeroporturi etc.). , tot felul de obiecte militare etc. Un tip special de ținte radar sunt obiectele astronomice.
Sursa informațiilor radar este semnalul radar. În funcție de metodele de obținere a acestuia, se disting următoarele tipuri de supraveghere radar.
- Radar de răspuns pasiv,pe baza faptului că oscilațiile emise de semnalul de sondare radar sunt reflectate de la țintă și intră în receptorul radar sub forma unui semnal reflectat. Acest tip de supraveghere este uneori numit și radar de răspuns activ pasiv.
radar de răspuns activ,numit radar activ cu un răspuns activ, se caracterizează prin faptul că semnalul de răspuns nu este reflectat, ci reemis folosind un transponder special - un repetor. În același timp, raza de acțiune și contrastul observării radar crește semnificativ.
Radarul pasiv se bazează pe recepția emisiilor radio proprii ale țintelor, în principal în intervalele de milimetri și centimetri. Dacă semnalul sonor din cele două cazuri anterioare poate fi folosit ca semnal de referință, ceea ce oferă posibilitatea fundamentală de măsurare a intervalului și a vitezei, atunci în acest caz nu există o astfel de posibilitate.
Un sistem radar poate fi gândit ca un canal radar, similar cu canalele de comunicații radio sau telemetrie. Componentele principale ale unui radar sunt un transmițător, un receptor, un dispozitiv de antenă și un dispozitiv terminal.
Principalele etape ale supravegherii radar sunt:detecție, măsurare, rezoluție și recunoaștere.
Detectare este procesul de decizie asupra prezenței unor obiective cu o probabilitate acceptabilă a unei decizii eronate.
Măsurare vă permite să estimați coordonatele țintelor și parametrii mișcării acestora cu erori acceptabile.
Permisiune constă în îndeplinirea sarcinilor de detectare și măsurare a coordonatelor unei ținte în prezența altora care sunt apropiate ca rază, viteză etc.
Recunoaştere face posibilă stabilirea unor trăsături caracteristice ale țintei: este punct sau grup, mișcare sau grup etc.
Informațiile radar care provin de la radar sunt transmise prin canal radio sau cablu către punctul de control. Procesul de urmărire prin radar a țintelor individuale este automatizat și realizat folosind un computer.
Navigația aeronavelor de-a lungul rutei este asigurată de aceleași radare care sunt utilizate în controlul traficului aerian. Ele sunt folosite atât pentru a monitoriza aderarea la o rută dată, cât și pentru a determina locația în timpul zborului.
Pentru a efectua aterizarea și automatizarea acesteia, împreună cu sistemele de radiofar, sunt utilizate pe scară largă radarele de aterizare, oferind monitorizarea abaterii aeronavei de la curs și calea de planare.
Un număr de dispozitive radar aeropurtate sunt, de asemenea, utilizate în aviația civilă. Acesta include în primul rând radarul de bord pentru detectarea formațiunilor meteorologice periculoase și a obstacolelor. De obicei, servește și pentru supravegherea pământului pentru a oferi posibilitatea de navigare autonomă de-a lungul reperelor radar caracteristice de la sol.
Sistemele radar (radare) sunt concepute pentru a detecta și determina coordonatele curente (rază, viteză, cotă și azimut) ale obiectelor reflectate. Radarul emite energie electromagnetică și detectează ecourile provenite de la obiectele reflectate și, de asemenea, determină caracteristicile acestora.
Să luăm în considerare funcționarea unui radar activ pulsat pentru detectarea țintelor aeriene pentru controlul traficului aerian (ATC), a cărui structură este prezentată în Figura 1. Dispozitivul de control al vederii (controlul antenei) este utilizat pentru a vizualiza spațiul (de obicei circular) cu un fascicul antenei, îngust în plan orizontal și larg în vertical.
Radarul în cauză utilizează un mod de radiație pulsată, prin urmare, în momentul în care următorul impuls radio de sondare se termină, singura antenă comută de la emițător la receptor și este utilizată pentru recepție până când începe să fie generat următorul impuls radio de sondare, după care antena este din nou conectat la transmițător și așa mai departe.
Această operație este efectuată de un comutator de transmisie-recepție (RTS). Impulsurile de declanșare, care stabilesc perioada de repetare a semnalelor de sondare și sincronizează funcționarea tuturor subsistemelor radar, sunt generate de un sincronizator. Semnalul de la receptor după convertorul analog-digital (ADC) este furnizat procesorului de semnal al echipamentului de procesare a informațiilor, unde se realizează procesarea informațiilor primare, constând în detectarea semnalului și schimbarea coordonatelor țintei. Marcajele țintă și urmele de traiectorie sunt formate în timpul procesării inițiale a informațiilor în procesorul de date.
Semnalele generate, împreună cu informațiile despre poziția unghiulară a antenei, sunt transmise pentru procesare ulterioară către postul de comandă, precum și pentru monitorizare către indicatorul de vizibilitate integrală (PVI). Când radarul funcționează autonom, PPI servește ca element principal pentru monitorizarea situației aerului. Un astfel de radar prelucrează de obicei informații în formă digitală. În acest scop, este prevăzut un dispozitiv pentru conversia semnalului într-un cod digital (ADC).
Figura 1 Diagrama funcțională a radarului universal
1.2 Definiții și parametri principali ai sistemului. Formule de calcul
Caracteristicile tactice de bază ale radarului
Raza maximă
Raza maximă este stabilită de cerințele tactice și depinde de multe caracteristici tehnice ale radarului, condițiile de propagare a undelor radio și caracteristicile țintei, care sunt supuse unor modificări aleatorii în condițiile reale de utilizare a stațiilor. Prin urmare, intervalul maxim este o caracteristică probabilistică.
Ecuația spațiului liber (adică, fără a lua în considerare influența solului și absorbția în atmosferă) pentru o țintă punctuală stabilește relația dintre toți parametrii principali ai radarului.
unde E isl - energie emisă într-un impuls;
S a - zona efectivă a antenei;
S efo - zona tinta reflectorizanta eficienta;
- lungimea de undă;
k p - coeficientul de discriminare (raportul semnal-zgomot energie la intrarea receptorului, care asigură recepția semnalelor cu o probabilitate dată de detectare corectă W de și probabilitatea unei alarme false Wlt);
E sh - energia zgomotului care acționează în timpul recepției.
Unde R și - și puterea pulsului;
și , - durata pulsului.
Unde d ag - dimensiunea orizontală a oglinzii antenei;
d av - dimensiunea verticală a oglinzii antenei.
k r = k r.t. ,
unde k r.t. - coeficientul teoretic de distingere.
k r.t. =,
unde q 0 - parametru de detectare;
N - numarul de impulsuri primite de la tinta.
unde Wlt - probabilitatea alarmei false;
W de - probabilitatea detectării corecte.
unde t regiune,
F și - frecvența de transmitere a impulsurilor;
Q a0.5 - lățimea modelului de radiație al antenei la un nivel de putere de 0,5
unde este viteza unghiulară de rotație a antenei.
unde T revizuire este perioada de revizuire.
unde k =1,38 10 -23 J/deg - constanta lui Boltzmann;
k sh - cifra zgomotului receptorului;
T - temperatura receptorului în grade Kelvin ( T = 300K).
Raza maximă de acțiune a radarului, ținând cont de absorbția energiei undelor radio.
unde măgar - coeficient de atenuare;
D - latimea stratului de slabire.
Raza minimă a radarului
Dacă sistemul de antenă nu impune restricții, atunci raza minimă de acțiune a radarului este determinată de durata impulsului și de timpul de recuperare al comutatorului de antenă.
unde c este viteza de propagare a undei electromagnetice în vid, c = 3∙10 8 ;
și , - durata pulsului;
τ în - timpul de recuperare al comutatorului antenei.
Rezoluție rază radar
Rezoluția reală a intervalului atunci când se utilizează un indicator de vizibilitate general ca dispozitiv de ieșire va fi determinată de formulă
(D)= (D) transpirație + (D) ind,
g de (D) sudoare - rezolutie potentiala gama;
(D) ind - rezoluția de gamă a indicatorului.
Pentru un semnal sub forma unui tren incoerent de impulsuri dreptunghiulare:
unde c este viteza de propagare a undei electromagnetice în vid; c = 3∙10 8 ;
și , - durata pulsului;
(D) ind - rezoluția de interval a indicatorului este calculată prin formulă
g de D shk - valoarea limită a scalei intervalului;
k e = 0,4 - factor de utilizare a ecranului,
Q f - calitatea focalizării tubului.
Rezoluție azimut radar
Rezoluția reală a azimutului este determinată de formula:
( az) = ( az) sudoare + ( az) ind,
unde ( az ) oală - rezoluție potențială azimutală la aproximarea diagramei de radiație a unei curbe gaussiene;
( az ) ind - rezoluția azimutală a indicatorului
( az ) transpirație =1,3 Q a 0,5 ,
( az ) ind = d n M f ,
unde dn - diametrul spotului tubului catodic;
Mf scară scară.
unde r - eliminarea semnului din centrul ecranului.
Acuratețea determinării coordonatelor după intervalȘi
Precizia determinării intervalului depinde de acuratețea măsurării întârzierii semnalului reflectat, erori datorate procesării suboptimale a semnalului, prezența întârzierilor semnalului necontabil în traseele de transmisie, recepție și indicație și erori aleatorii în măsurarea intervalului în dispozitivele indicatoare.
Precizia este caracterizată de eroarea de măsurare. Eroarea pătratică medie rezultată a măsurării intervalului este determinată de formula:
unde (D) transpira - eroare potențială de măsurare a intervalului.
(D) distribuţie eroare datorată neliniarității propagării;
(D) aplicație - eroare hardware.
unde q 0 - raport dublu semnal-zgomot.
Precizia determinării coordonatelor azimutale
Erorile sistematice în măsurătorile azimutului pot apărea din cauza orientării incorecte a sistemului de antenă radar și din cauza unei nepotriviri între poziția antenei și scara electrică a azimutului.
Erorile aleatorii în măsurarea azimutului țintă sunt cauzate de instabilitatea sistemului de rotație a antenei, instabilitatea schemelor de generare a marcajului azimutului, precum și erorile de citire.
Eroarea pătratică medie rezultată în măsurarea azimutului este determinată de:
Date inițiale (opțiunea 5)
- Lungimea de undă , [cm] …............................................. ........................... .... 6
- Puterea pulsului R și , [kW] ................................................. .............. 600
- Durata pulsului și , [μs] ................................................. ...... ........... 2,2
- Frecvența de trimitere a impulsurilor F și , [Hz]................................................. ..... ...... 700
- Dimensiunea orizontală a oglinzii antenei d ag [m] ........................ 7
- Dimensiunea verticală a oglinzii antenei d av , [m] ..................... 2.5
- Revizuirea perioadei T , [Cu] .............................................. .............................. 25
- Cifra zgomotului receptorului k sh ................................................. ....... 5
- Probabilitatea detectării corecte W de ............................. .......... 0,8
- Probabilitatea unei alarme false W lt.. ................................................ ....... 10 -5
- Diametrul ecranului indicator al vizualizării în jurul valorii d e , [mm] .................... 400
- Zona țintă reflectorizantă eficientă S efo, [m 2 ] …...................... 30
- Calitatea focalizării Q f ............................................................... ...... 400
- Limită scară de interval D shk1 , [km] ........................... 50 D shk2 , [km] ......................... 400
- Semne de măsurare a intervalului D , [km] ............................................... 15
- Semne de măsurare a azimutului , [grade] ....................................... 4
2. Calculul indicatorilor tactici ai radarului universal
2.1 Calculul intervalului maxim ținând cont de absorbția
În primul rând, raza maximă de acțiune a radarului este calculată fără a lua în considerare atenuarea energiei undelor radio în timpul propagării. Calculul se efectuează după formula:
(1)
Să calculăm și să stabilim cantitățile incluse în această expresie:
E isl = P și și =600 10 3 2,2 10 -6 =1,32 [J]
S a = d ag d av = 7 2,5 = 8,75 [m 2 ]
k r = k r.t.
k r.t. =
101,2
0,51 [grade]
14,4 [grade/s]
Înlocuind valorile rezultate, vom avea:
regiunea t = 0,036 [s], N = 25 impulsuri și k r.t. = 2,02.
Fie = 10, atunci k P =20.
E sh - energia zgomotului care acționează în timpul recepției:
E w =kk w T =1,38 10 -23 5 300=2,07 10 -20 [J]
Înlocuind toate valorile obținute în (1), găsim 634,38 [km]
Acum determinăm raza maximă a radarului, ținând cont de absorbția energiei undelor radio:
(2)
Valoare măgar îl găsim din grafice. Pentru =6 cm măgar luate egale cu 0,01 dB/km. Să presupunem că atenuarea are loc pe întregul interval. În această condiție, formula (2) ia forma unei ecuații transcendentale
(3)
Rezolvăm grafic ecuația (3). Pentru osl = 0,01 dB/km și D max = 634,38 km calculati D max.osl = 305,9 km.
Concluzie: Din calculele obținute reiese clar că raza maximă de acțiune a radarului, ținând cont de atenuarea energiei undelor radio în timpul propagării, este egală cu D max.os l = 305,9 [km].
2.2 Calculul rezoluției reale în interval și azimut
Rezoluția reală a intervalului atunci când se utilizează un indicator de vizibilitate general ca dispozitiv de ieșire va fi determinată de formula:
(D) = (D) sudoare + (D) ind
Pentru un semnal sub forma unui tren incoerent de impulsuri dreptunghiulare
0,33 [km]
pentru D shk1 =50 [km], (D) ind1 =0,31 [km]
pentru D shk2 =400 [km], (D) ind2 =2,50 [km]
Rezoluție reală:
pentru D wk1 =50 km (D) 1 = (D) transpirație + (D) ind1 =0,33+0,31=0,64 [km]
pentru D wk2 =400 km (D) 2 = (D) transpirație + (D) ind2 =0,33+2,50=2,83 [km]
Calculăm rezoluția azimutală reală folosind formula:
( az) = ( az) sudoare + ( az) ind
( az ) transpirație =1,3 Q a 0,5 =0,663 [grade]
( az ) ind = d n M f
Luând r = k e d e / 2 (marcaj pe marginea ecranului), obținem
0,717 [grade]
( az )=0,663+0,717=1,38 [grade]
Concluzie: Rezoluția reală a intervalului este:
pentru D shk1 = 0,64 [km], pentru D shk2 = 2,83 [km].
Rezoluție azimut reală:
( az )=1,38 [grade].
2.3 Calculul preciziei reale a măsurătorilor de interval și azimut
Precizia este caracterizată de eroarea de măsurare. Eroarea pătratică medie rezultată în măsurarea intervalului va fi calculată folosind formula:
40,86
(D) transpirație =[km]
Eroare datorată neliniarității propagării (D) distribuţie neglijat. Erori hardware (D) ap sunt reduse la erori de citire pe scara indicatorului (D) ind . Adoptăm metoda de numărare prin marcaje electronice (inele de scară) pe ecranul indicator de afișare generală.
(D) ind = 0,1 D =1,5 [km], unde D - pretul diviziunii la scara.
(D) = = 5 [km]
Determinăm eroarea pătratică medie rezultată în măsurarea azimutului într-un mod similar:
0,065
( az ) ind =0,1 = 0,4
Concluzie: După ce am calculat eroarea pătratică medie rezultată a măsurării intervalului, obținem (D) ( az) =0,4 [grade].
Concluzie
În această lucrare de curs s-au calculat parametrii unui radar activ pulsat (raza maximă luând în considerare absorbția, rezoluția reală în rază și azimut, precizia măsurătorilor de rază și azimut) pentru detectarea țintelor aeriene pentru controlul traficului aerian.
În timpul calculelor s-au obținut următoarele date:
1. Raza maximă de acțiune a radarului, ținând cont de atenuarea energiei undelor radio în timpul propagării, este egală cu D max.osl = 305,9 [km];
2. Rezoluția reală este egală cu:
pentru D wk1 = 0,64 [km];
pentru D shk2 = 2,83 [km].
Rezoluție azimut reală: ( az )=1,38 [grade].
3. Se obține eroarea pătratică medie rezultată a măsurării intervalului(D) =1,5 [km]. Eroarea pătratică medie a măsurării azimutului ( az ) =0,4 [grade].
Avantajele radarelor cu impulsuri includ ușurința de măsurare a distanțelor până la ținte și rezoluția distanței acestora, mai ales atunci când există multe ținte în zona de vizualizare, precum și decuplarea timpului aproape complet între oscilațiile recepționate și emise. Această din urmă împrejurare permite utilizarea aceleiași antene atât pentru transmisie, cât și pentru recepție.
Dezavantajul radarelor cu impulsuri este necesitatea de a utiliza puterea de vârf ridicată a oscilațiilor emise, precum și incapacitatea de a măsura zonele moarte mari pe distanțe scurte.
Radarele sunt folosite pentru a rezolva o gamă largă de probleme: de la asigurarea aterizării blânde a navelor spațiale pe suprafața planetelor până la măsurarea vitezei mișcării umane, de la controlul armelor în sistemele de apărare antirachetă și antiaeriană până la protecția personală.
Bibliografie
- Vasin V.V. Gama de sisteme de măsurare pentru inginerie radio. Dezvoltare metodologică. - M.:MIEM 1977
- Vasin V.V. Rezoluția și acuratețea măsurătorilor în sistemele de măsurare de inginerie radio. Dezvoltare metodologică. - M.: MIEM 1977
- Vasin V.V. Metode de măsurare a coordonatelor și vitezei radiale a obiectelor în sistemele de măsurare de inginerie radio. Note de curs. - M.: MIEM 1975.
4. Bakulev P.A. Sisteme radar. Manual pentru universități. M.: „Radio-
Tehnica" 2004
5. Sisteme radio: Manual pentru universități / Yu M. Kazarinov [etc.]; Ed. Yu. M. Kazarinova. M.: Academia, 2008. 590 p.:
Alte lucrări similare care vă pot interesa.vshm> |
|||
| 1029. | Dezvoltare de software pentru complexul de laborator al sistemului de instruire informatică (CTS) „Sisteme experte” | 4,25 MB | |
| Domeniul AI are o istorie de dezvoltare de peste patruzeci de ani. Încă de la început, a luat în considerare o serie de probleme foarte complexe, care, alături de altele, fac încă obiectul cercetării: demonstrațiile automate de teoreme... | |||
| 3242. | Dezvoltarea unui sistem de corectare digitală a caracteristicilor dinamice ale traductorului primar al sistemului de măsurare | 306,75 KB | |
| Procesarea semnalului în domeniul timpului este utilizată pe scară largă în oscilografia electronică modernă și osciloscoapele digitale. Și analizoarele digitale de spectru sunt folosite pentru a reprezenta semnale în domeniul privat. Pachetele de expansiune sunt folosite pentru a studia aspectele matematice ale procesării semnalului | |||
| 13757. | Crearea unui sistem de rețea pentru testarea suportului electronic al cursurilor Sisteme de operare (folosind exemplul instrumentului Joomla) | 1,83 MB | |
| Programul de scriere a testului vă va permite să lucrați cu întrebări în formă electronică, folosind toate tipurile de informații digitale pentru a afișa conținutul întrebării. Scopul cursului este de a crea un model modern de serviciu web pentru testarea cunoștințelor folosind instrumente de dezvoltare web și implementare software pentru funcționarea eficientă a sistemului de testare, protecția împotriva copierii informațiilor și a înșelăciunii în timpul controlului cunoștințelor etc. Ultimele două înseamnă crearea de condiții egale pentru controlul tuturor cunoștințelor trecătoare, imposibilitatea de a înșela și.. . | |||
| 523. | Sistemele funcționale ale corpului. Funcția sistemului nervos | 4,53 KB | |
| Sistemele funcționale ale corpului. Activitatea sistemului nervos Pe lângă analizoare, adică sistemele senzoriale, alte sisteme funcționează în organism. Aceste sisteme pot fi clar modelate morfologic, adică au o structură clară. Astfel de sisteme includ, de exemplu, sistemele circulator, respirator sau digestiv. | |||
| 6243. | 44,47 KB | ||
| Sisteme de clasă CSRP Customer Synchronized Resource Planning. Sisteme CRM Management Relatii cu Clientii Managementul relatiilor cu clientii. Sisteme de clasa EAM. În ciuda faptului că întreprinderile de vârf introduc sisteme puternice de clasă ERP pentru a se consolida pe piață, acest lucru nu mai este suficient pentru a crește veniturile companiei. | |||
| 3754. | Sisteme numerice | 21,73 KB | |
| Numărul este un concept de bază în matematică, care înseamnă de obicei fie cantitate, dimensiune, greutate și altele asemenea, fie un număr de serie, aranjare într-o secvență, cod, cifr și altele asemenea. | |||
| 4228. | Sistemele sociale | 11,38 KB | |
| Parsons înseamnă un depozit mai mare decât sistemul de gaz. Alte sisteme de stocare ale vieții sunt sistemul cultural, sistemul specialității și sistemul organismului comportamental. Distincția dintre diferitele subsisteme de armare poate fi realizată pe baza funcțiilor lor caracteristice. Pentru ca sistemul să poată funcționa, se poate face înainte de adaptarea accesului la integrare și salvarea vederii astfel încât să vă mulțumiți cu mai multe beneficii funcționale. | |||
| 9218. | SISTEME DE CURS DE AVION | 592,07 KB | |
| O metodă cuprinzătoare pentru determinarea cursului. Pentru a determina cursul aeronavei, a fost creat cel mai mare grup de instrumente și sisteme de direcție bazate pe diferite principii fizice de funcționare. Prin urmare, atunci când se măsoară cursul, apar erori din cauza rotației Pământului și a mișcării aeronavei în raport cu Pământul. Pentru a reduce erorile în citirile de direcție, deviația aparentă a giroscopului semi-busolei este corectată și poziția orizontală a axei rotorului giroscopului este corectată. | |||
| 5055. | Sisteme politice | 38,09 KB | |
| Funcții de modernizare a sistemelor politice. Considerând politica ca o sferă de interacțiune între o persoană și stat, putem distinge două opțiuni pentru construirea acestor legături, răspândite constant, dar deloc uniform în istoria vieții politice. | |||
| 8063. | Sisteme cu mai multe baze | 7,39 KB | |
| Sistemele cu mai multe baze permit utilizatorilor finali ai diferitelor site-uri să acceseze și să partajeze date fără a fi nevoie să integreze fizic bazele de date existente. Ele oferă utilizatorilor posibilitatea de a gestiona bazele de date ale propriilor noduri fără controlul centralizat tipic pentru tipurile convenționale de SGBD distribuite. Un administrator local de baze de date poate permite accesul la o anumită porțiune a bazei de date prin crearea unei scheme de export. | |||
Războiul modern este rapid și trecător. Adesea, câștigătorul într-o ciocnire de luptă este cel care este primul care detectează o potențială amenințare și răspunde în mod adecvat la aceasta. De mai bine de șaptezeci de ani, o metodă radar bazată pe emisia de unde radio și înregistrarea reflexiilor acestora de la diferite obiecte a fost folosită pentru a căuta inamicul pe uscat, pe mare și în aer. Dispozitivele care trimit și primesc astfel de semnale se numesc stații radar (RLS) sau radare.
Termenul „radar” este o abreviere în limba engleză (radio detection and range), care a fost pusă în circulație în 1941, dar a devenit de mult un cuvânt independent și a intrat în majoritatea limbilor lumii.
Invenția radarului este, desigur, un eveniment marcant. Este greu de imaginat lumea modernă fără stații radar. Ele sunt utilizate în aviație, în transportul maritim cu ajutorul radarului, vremea este prezisă, sunt identificați care încalcă regulile de circulație, iar suprafața pământului este scanată. Sistemele radar (RLC) și-au găsit aplicația în industria spațială și în sistemele de navigație.
Cu toate acestea, radarele sunt cele mai utilizate pe scară largă în afacerile militare. Trebuie spus că această tehnologie a fost creată inițial pentru nevoi militare și a ajuns la stadiul de implementare practică chiar înainte de izbucnirea celui de-al Doilea Război Mondial. Toate cele mai mari țări care au participat la acest conflict în mod activ (și nu fără rezultate) au folosit stații radar pentru recunoașterea și detectarea navelor și aeronavelor inamice. Se poate afirma cu încredere că utilizarea radarelor a decis rezultatul mai multor bătălii de referință atât în Europa, cât și în teatrul de operațiuni din Pacific.
Astăzi, radarele sunt folosite pentru a rezolva o gamă extrem de largă de sarcini militare, de la urmărirea lansării de rachete balistice intercontinentale până la recunoașterea artileriei. Fiecare avion, elicopter și navă de război are propriul său complex radar. Radarele sunt coloana vertebrală a sistemului de apărare aeriană. Cel mai recent sistem radar phased array va fi instalat pe promițătorul tanc rus Armata. În general, varietatea radarelor moderne este uimitoare. Acestea sunt dispozitive complet diferite, care diferă ca dimensiune, caracteristici și scop.
Putem spune cu încredere că astăzi Rusia este unul dintre liderii mondiali recunoscuți în dezvoltarea și producția de radare. Cu toate acestea, înainte de a vorbi despre tendințele în dezvoltarea sistemelor radar, ar trebui spus câteva cuvinte despre principiile de funcționare a radarelor, precum și despre istoria sistemelor radar.
Cum funcționează radarul?
Locația este metoda (sau procesul) de a determina locația a ceva. În consecință, radarul este o metodă de detectare a unui obiect sau obiect în spațiu folosind unde radio care sunt emise și primite de un dispozitiv numit radar sau radar.
Principiul fizic de funcționare al unui radar primar sau pasiv este destul de simplu: transmite unde radio în spațiu, care sunt reflectate de obiectele din jur și revin la acesta sub formă de semnale reflectate. Analizându-le, radarul este capabil să detecteze un obiect într-un anumit punct din spațiu, precum și să arate principalele sale caracteristici: viteza, altitudinea, dimensiunea. Orice radar este un dispozitiv radio complex format din mai multe componente.
Orice radar este format din trei elemente principale: un transmițător de semnal, o antenă și un receptor. Toate stațiile radar pot fi împărțite în două grupuri mari:
- puls;
- acțiune continuă.
Emițătorul radar cu impulsuri emite unde electromagnetice pentru o perioadă scurtă de timp (fracții de secundă), următorul semnal este trimis numai după ce primul impuls revine înapoi la receptor. Frecvența de repetiție a pulsului este una dintre cele mai importante caracteristici ale unui radar. Radarele de joasă frecvență emit câteva sute de impulsuri pe minut.
Antena radar cu impulsuri funcționează atât pentru recepție, cât și pentru transmisie. După ce semnalul este emis, emițătorul se oprește pentru un timp și receptorul pornește. După ce o luați, are loc procesul invers.
Radarele cu impulsuri au atât dezavantaje, cât și avantaje. Ei pot determina raza de acțiune a mai multor ținte simultan, un astfel de radar se poate descurca cu o antenă; Cu toate acestea, semnalul emis de un astfel de radar trebuie să aibă o putere destul de mare. De asemenea, puteți adăuga că toate radarele moderne de urmărire sunt realizate folosind un circuit de impulsuri.
În stațiile radar cu impulsuri, magnetronii sau tuburile de unde călătoare sunt de obicei folosite ca sursă de semnal.
Antena radar focalizează și direcționează semnalul electromagnetic, preia pulsul reflectat și îl transmite receptorului. Există radare în care semnalul este recepționat și transmis de diferite antene și pot fi amplasate la o distanță considerabilă unul de celălalt. Antena radar este capabilă să emită unde electromagnetice într-un cerc sau să opereze într-un anumit sector. Fasciculul radar poate fi îndreptat în spirală sau în formă de con. Dacă este necesar, radarul poate urmări o țintă în mișcare, îndreptând constant antena către ea folosind sisteme speciale.
Funcțiile receptorului includ procesarea informațiilor primite și transmiterea acesteia pe ecranul de pe care este citită de operator.
Pe lângă radarele cu impulsuri, există și radare continue care emit în mod constant unde electromagnetice. Astfel de stații radar folosesc efectul Doppler în activitatea lor. Constă în faptul că frecvența undei electromagnetice reflectată de un obiect care se apropie de sursa semnalului va fi mai mare decât de la un obiect în retragere. În acest caz, frecvența impulsului emis rămâne neschimbată. Radarele de acest tip nu detectează obiecte staționare, receptorul lor preia doar unde cu o frecvență mai mare sau mai mică decât cea emisă.
Un radar Doppler tipic este radarul folosit de poliția rutieră pentru a determina viteza vehiculelor.
Principala problemă a radarelor cu undă continuă este incapacitatea lor de a determina distanța până la un obiect, dar în timpul funcționării lor nu există interferențe de la obiectele staționare între radar și țintă sau în spatele acestuia. În plus, radarele Doppler sunt dispozitive destul de simple care au nevoie doar de semnale de putere redusă pentru a funcționa. De asemenea, trebuie remarcat faptul că stațiile radar moderne cu undă continuă au capacitatea de a determina distanța până la un obiect. Acest lucru se realizează prin schimbarea frecvenței radarului în timpul funcționării.
Una dintre principalele probleme în funcționarea radarelor cu impulsuri este interferența care provine de la obiecte staționare - de regulă, acestea sunt suprafața pământului, munții și dealurile. Când radarele cu impulsuri la bord ale aeronavei funcționează, toate obiectele situate dedesubt sunt „ascunse” de semnalul reflectat de pe suprafața pământului. Dacă vorbim despre sisteme radar la sol sau pe navă, atunci pentru ei această problemă se manifestă prin detectarea țintelor care zboară la altitudini joase. Pentru a elimina o astfel de interferență, se folosește același efect Doppler.
Pe lângă radarele primare, există și așa-numitele radare secundare, care sunt folosite în aviație pentru identificarea aeronavelor. Astfel de sisteme radar, pe lângă transmițător, antenă și receptor, includ și un transponder de avion. Când este iradiat cu un semnal electromagnetic, transponderul oferă informații suplimentare despre altitudine, rută, numărul aeronavei și naționalitate.
Stațiile radar pot fi, de asemenea, împărțite în funcție de lungimea și frecvența undei la care operează. De exemplu, pentru a studia suprafața Pământului, precum și pentru a lucra la distanțe semnificative, se folosesc unde de 0,9-6 m (frecvență 50-330 MHz) și 0,3-1 m (frecvență 300-1000 MHz). Pentru controlul traficului aerian, se folosește un radar cu o lungime de undă de 7,5-15 cm, iar radarele la orizont ale stațiilor de detectare a lansării rachetelor funcționează la valuri cu o lungime de 10 până la 100 de metri.
Istoria radarului
Ideea radarului a apărut aproape imediat după descoperirea undelor radio. În 1905, Christian Hülsmeyer, angajat al companiei germane Siemens, a creat un dispozitiv care putea detecta obiecte metalice mari folosind unde radio. Inventatorul a propus instalarea acestuia pe nave, astfel încât acestea să poată evita coliziunile în condiții de vizibilitate slabă. Cu toate acestea, companiile navale nu au fost interesate de noul dispozitiv.
Experimente cu radar au fost efectuate și în Rusia. La sfârșitul secolului al XIX-lea, omul de știință rus Popov a descoperit că obiectele metalice interferează cu propagarea undelor radio.
La începutul anilor 20, inginerii americani Albert Taylor și Leo Young au reușit să detecteze o navă care trecea folosind unde radio. Cu toate acestea, starea industriei ingineriei radio la acea vreme era de așa natură încât era dificil să se creeze mostre industriale de stații radar.
Primele stații radar care ar putea fi folosite pentru a rezolva probleme practice au apărut în Anglia pe la mijlocul anilor '30. Aceste dispozitive erau foarte mari și nu puteau fi instalate decât pe uscat sau pe puntea navelor mari. Abia în 1937 a fost creat un prototip de radar în miniatură care ar putea fi instalat pe o aeronavă. Până la începutul celui de-al Doilea Război Mondial, britanicii aveau un lanț de stații radar numit Chain Home.
Eram angajați într-o nouă direcție promițătoare în Germania. Și, trebuie să spun, nu fără succes. Deja în 1935, un radar funcțional cu un afișaj cu raze catodice a fost demonstrat comandantului șef al marinei germane, Raeder. Mai târziu, pe baza acestuia au fost create modele în serie de radare: Seetakt pentru forțele navale și Freya pentru apărarea aeriană. În 1940, sistemul de control al focului radar Würzburg a început să sosească în armata germană.
Cu toate acestea, în ciuda realizărilor evidente ale oamenilor de știință și inginerilor germani în domeniul radarului, armata germană a început să folosească radarele mai târziu decât britanicii. Hitler și vârful Reich-ului considerau radarele ca fiind exclusiv arme defensive de care armata germană victorioasă nu avea nevoie în mod deosebit. Din acest motiv, la începutul bătăliei britanice, germanii au desfășurat doar opt stații radar Freya, deși caracteristicile lor erau cel puțin la fel de bune ca și omologii lor englezi. În general, putem spune că utilizarea cu succes a radarului a fost cea care a determinat în mare măsură rezultatul Bătăliei Marii Britanii și confruntarea ulterioară dintre Luftwaffe și Forțele Aeriene Aliate pe cerul Europei.
Mai târziu, germanii, bazați pe sistemul Würzburg, au creat o linie de apărare aeriană, care a fost numită „Linia Kammhuber”. Folosind unități de forțe speciale, aliații au reușit să dezvăluie secretele radarelor germane, ceea ce a făcut posibilă blocarea lor eficientă.
În ciuda faptului că britanicii au intrat în cursa „radar” mai târziu decât americanii și germanii, au reușit să-i depășească la linia de sosire și să se apropie de începutul celui de-al Doilea Război Mondial cu cel mai avansat sistem de detectare a radarului aeronavei.
Deja în septembrie 1935, britanicii au început să construiască o rețea de stații radar, care înainte de război includea deja douăzeci de stații radar. A blocat complet apropierea de Insulele Britanice de pe coasta europeană. În vara anului 1940, inginerii britanici au creat un magnetron rezonant, care a devenit ulterior baza pentru stațiile radar aeropurtate instalate pe avioanele americane și britanice.
Lucrări în domeniul radarului militar au fost efectuate și în Uniunea Sovietică. Primele experimente de succes în detectarea aeronavelor folosind stații radar în URSS au fost efectuate la mijlocul anilor '30. În 1939, primul radar RUS-1 a fost adoptat de Armata Roșie, iar în 1940 - RUS-2. Ambele stații au fost puse în producție de masă.
Al Doilea Război Mondial a demonstrat în mod clar eficiența ridicată a utilizării stațiilor radar. Prin urmare, după finalizarea sa, dezvoltarea de noi radare a devenit una dintre domeniile prioritare pentru dezvoltarea echipamentelor militare. De-a lungul timpului, toate aeronavele și navele militare, fără excepție, au primit radare aeropurtate, iar radarele au devenit baza sistemelor de apărare aeriană.
În timpul Războiului Rece, Statele Unite și URSS au achiziționat noi arme distructive - rachete balistice intercontinentale. Detectarea lansării acestor rachete a devenit o chestiune de viață sau de moarte. Omul de știință sovietic Nikolai Kabanov a propus ideea utilizării undelor radio scurte pentru a detecta aeronavele inamice la distanțe lungi (până la 3 mii de km). A fost destul de simplu: Kabanov a aflat că undele radio lungi de 10-100 de metri sunt capabile să fie reflectate din ionosferă și să iradieze ținte pe suprafața pământului, revenind în același mod către radar.
Ulterior, pe baza acestei idei, au fost dezvoltate radare pentru detectarea peste orizont a lansărilor de rachete balistice. Un exemplu de astfel de radare este Daryal, o stație radar care timp de câteva decenii a stat la baza sistemului sovietic de avertizare a lansării rachetelor.
În prezent, una dintre cele mai promițătoare domenii în dezvoltarea tehnologiei radar este crearea unui radar cu o rețea de antene în fază (PAR). Astfel de radare au nu unul, ci sute de emițători de unde radio, a căror funcționare este controlată de un computer puternic. Undele radio emise de diferite surse într-o matrice în fază se pot îmbunătăți reciproc dacă sunt în fază sau, dimpotrivă, se pot slăbi reciproc.
Semnalului radar phased array i se poate da orice formă dorită, poate fi mutat în spațiu fără a schimba poziția antenei în sine și poate funcționa cu frecvențe diferite de radiație. Un radar phased array este mult mai fiabil și mai sensibil decât un radar cu o antenă convențională. Cu toate acestea, astfel de radare au și dezavantaje: o mare problemă este răcirea radarelor phased array în plus, sunt greu de fabricat și scumpe;
Pe avioanele de luptă din generația a cincea sunt instalate noi radare cu matrice fază. Această tehnologie este utilizată în sistemul american de avertizare timpurie a atacurilor cu rachete. Sistemul radar cu matrice fază va fi instalat pe cel mai nou tanc rusesc Armata. Trebuie remarcat faptul că Rusia este unul dintre liderii mondiali în dezvoltarea radarelor phased array.
Dacă aveți întrebări, lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem
Principiul de funcționare al unui radar cu impuls poate fi înțeles luând în considerare „Diagrama bloc simplificată a unui radar cu impuls (Fig. 3.1, slide 20, 25 ) și grafice care explică funcționarea unui radar cu impuls (Fig. 3.2, slide 21, 26 ).
Cel mai bine este să începeți să luați în considerare funcționarea unui radar cu impulsuri de la unitatea de sincronizare (unitatea de lansare) a stației. Acest bloc stabilește „ritmul” de funcționare a stației: stabilește frecvența de repetare a semnalelor de sunet, sincronizează funcționarea dispozitivului indicator cu funcționarea emițătorului stației. Sincronizatorul produce impulsuri ascuțite pe termen scurt ȘI zap cu o anumită frecvenţă de repetare T P. Din punct de vedere structural, sincronizatorul poate fi realizat sub forma unui bloc separat sau poate fi o singură unitate cu modulatorul de stație.
Modulator controlează funcționarea generatorului de microunde, îl pornește și îl oprește. Modulatorul este declanșat de impulsuri sincronizatoare și generează impulsuri dreptunghiulare puternice de amplitudinea necesară U m si durata τ Și. Generatorul de microunde este pornit numai în prezența impulsurilor modulatorului. Frecvența de comutare a generatorului de microunde și, în consecință, rata de repetare a impulsurilor de sondare este determinată de frecvența impulsurilor sincronizatorului T P. Durata de funcționare a generatorului de microunde de fiecare dată când este pornit (adică durata impulsului de sondare) depinde de durata impulsului care se formează în modulator τ Și. Durata impulsului modulator τ Și de obicei se ridică la unități de microsecunde, iar pauzele dintre ele sunt de sute și mii de microsecunde.
Sub influența tensiunii modulatorului, generatorul de microunde generează impulsuri radio puternice U gena, a cărui durată și formă este determinată de durata și forma impulsurilor modulatoare. Oscilațiile de înaltă frecvență, adică impulsurile de sondare de la generatorul de microunde, intră în antenă prin comutatorul antenei. Frecvența de oscilație a impulsurilor radio este determinată de parametrii generatorului de microunde.
Comutator de antenă (AP) oferă posibilitatea de a opera emițătorul și receptorul pe o antenă comună. În timpul generării impulsului de sondare (μs), el conectează antena la ieșirea emițătorului și blochează intrarea receptorului, iar în restul timpului (timpul de pauză este de sute, mii de μs) conectează antena la intrarea receptorului și o deconectează de la transmițător. În radarul cu impulsuri, comutatoarele automate de mare viteză sunt folosite ca comutatoare de antenă.
Antena convertește oscilațiile de microunde în energie electromagnetică (unde radio) și o focalizează într-un fascicul îngust. Semnalele reflectate de la țintă sunt recepționate de antenă, trec prin comutatorul antenei și ajung la intrarea receptorului U Cu, unde sunt selectate, amplificate, detectate și furnizate dispozitivelor indicatoare prin echipamente anti-interferență.
Echipamentul anti-blocare este pornit numai dacă există interferențe pasive și active în zona de acoperire a radarului. Acest echipament va fi studiat în detaliu în subiectul 7.
Dispozitivul indicator este dispozitivul terminal al radarului și este utilizat pentru afișarea și preluarea informațiilor radar. Circuitul electric și designul dispozitivelor indicatoare sunt determinate de scopul practic al stației și pot fi destul de diferite. De exemplu, pentru radarele de detectare, folosind dispozitive indicatoare, trebuie reprodusa situatia aerului si trebuie determinate coordonatele tintelor D si β. Acești indicatori sunt numiți indicatori de 360 de grade (PVIs). Radarele de măsurare a altitudinii țintă (altimetre) folosesc indicatori de altitudine. Indicatorii de rază măsoară doar intervalul până la țintă și sunt utilizați pentru control.
Pentru a determina cu precizie intervalul, este necesar să se măsoare intervalul de timp t h(zeci și sute de microsecunde) cu precizie ridicată, adică sunt necesare dispozitive cu inerție foarte mică. Prin urmare, indicatorii de interval folosesc tuburi catodice (CRT) ca instrumente de măsurare.
Notă. Principiul măsurării intervalului a fost studiat în lecția 1, prin urmare, atunci când studiem această problemă, atenția principală ar trebui acordată formării unei mături pe PPI.
Esența măsurării intervalului (timpul de întârziere t h) utilizarea unui CRT poate fi explicată folosind exemplul utilizării unei scanări liniare într-un tub cu control electrostatic al fasciculului de electroni.
În timpul scanării liniare într-un CRT, fasciculul de electroni este influențat de tensiunea de scanare U R se deplasează periodic cu o viteză constantă în linie dreaptă de la stânga la dreapta (Fig. 1.7, slide 9, 12 ). Tensiunea de baleiaj este generată de un generator de baleiaj special, care este declanșat de același impuls de sincronizare ca și modulatorul transmițătorului. Prin urmare, mișcarea fasciculului pe ecran începe de fiecare dată când este trimis pulsul sondei.
Când se utilizează un marcaj de amplitudine țintă, semnalul reflectat care vine de la ieșirea receptorului face ca fasciculul să se devieze într-o direcție perpendiculară. Astfel, semnalul reflectat poate fi văzut pe ecranul tubului. Cu cât ținta este mai îndepărtată, cu atât trece mai mult timp înainte ca pulsul reflectat să apară și cu atât mai mult spre dreapta fasciculul are timp să se deplaseze de-a lungul liniei de scanare. Evident, fiecărui punct de pe linia de scanare îi corespunde un anumit moment de sosire a semnalului reflectat și, prin urmare, o anumită valoare a intervalului.
Radarele care funcționează în modul de vizualizare integrală folosesc indicatoare de vizualizare integrale (PVI) și CRT-uri cu deviație a fasciculului electromagnetic și un semn de luminozitate. Antena radar cu fascicul îngust (BP) este deplasată de mecanismul de rotație al antenei în plan orizontal și „vede” spațiul înconjurător (Fig. 3.3, slide,
Pe PPI, linia de baleiaj se rotește în azimut sincron cu antena, iar începutul mișcării fasciculului de electroni din centrul tubului în direcția radială coincide cu momentul emiterii impulsului de sondare. Rotirea sincronă a măturii pe PPI cu antena radar este efectuată folosind o unitate sincronă de putere (SSD). Semnalele de răspuns sunt afișate pe ecranul indicator sub forma unui semn de luminozitate.
PPI vă permite să determinați simultan intervalul Dși azimut β obiective. Pentru ușurință de referință, marcajele de scară sub formă de cercuri și semnele de scară azimutale sub formă de linii radiale strălucitoare sunt aplicate electronic pe ecranul PPI (Fig. 3.3, slide, 8, 27 ).
Notă. Folosind un televizor și un card TV, invitați elevii să determine coordonatele țintelor. Precizați scara indicatorului: după 10 km urmează marcajele de distanță, semnele de azimut – după 10 grade.
CONCLUZIE
(diapozitiv 28)
Determinarea distanței până la un obiect folosind metoda pulsului se reduce la măsurarea timpului de întârziere t h semnal reflectat în raport cu pulsul de sondare. Momentul emiterii impulsului de sondare este luat ca început al numărătorii inverse a timpului de propagare a undelor radio.
Avantajele radarelor cu impulsuri:
comoditatea observării vizuale a tuturor țintelor iradiate de antenă simultan sub formă de semne pe ecranul indicator;
funcționarea alternativă a emițătorului și receptorului permite utilizarea unei singure antene pentru transmisie și recepție.
A doua întrebare de studiu.
Indicatori cheie ai metodei impulsului
Principalii indicatori ai metodei impuls sunt (diapozitiv 29) :
Interval maxim determinat fără ambiguitate, D;
rezoluție interval, δD;
raza minima de detectare, D min .
Să ne uităm la acești indicatori.
Raza maximă fără ambiguitate
Raza maximă a radarului este determinată de formula de bază a radarului și depinde de parametrii radarului.
Neechivocitatea determinării distanței până la un obiect depinde de perioada de repetare a impulsurilor de sondare T P. În plus, această întrebare va fi formulată după cum urmează.
Raza maximă de acțiune a radarului este de 300 km. Determinați timpul de întârziere până la o țintă situată la acest interval
Perioada de repetiție a impulsurilor de sondare a fost aleasă să fie de 1000 μs. Determinați intervalul până la țintă, timpul de întârziere cu care este egal T P
Există două ținte în spațiul aerian: ținta nr. 1 la o distanță de 100 km și ținta nr. 2 la o rază de acțiune de 200 km. Cum vor arăta semnele acestor ținte pe indicatorul radar (Fig. 3.4, slide 22, 30 ).
La sondarea spațiului cu impulsuri cu o perioadă de repetare de 1000 μs, marcajul de la ținta nr. 1 va fi afișat la o distanță de 50 km, deoarece după un interval de 150 km va începe o nouă perioadă de baleiaj și ținta îndepărtată va da un marcaj la începutul scalei (la o distanţă de 50 km). Intervalul calculat nu corespunde cu cel real.
Cum se elimină ambiguitatea în determinarea intervalului?
După rezumarea răspunsurilor elevilor, trageți următoarea concluzie:
Pentru a determina fără ambiguitate intervalul, este necesar să selectați perioada de repetare a impulsurilor de sondare în conformitate cu intervalul maxim specificat al radarului, adică
Pentru un interval dat de 300 km, perioada de repetiție a impulsurilor de sondare trebuie să fie mai mare de 2000 μs sau frecvența de repetiție trebuie să fie mai mică de 500 Hz.
În plus, intervalul maxim detectabil depinde de lățimea fasciculului, viteza de rotație a antenei și numărul necesar de impulsuri reflectate de la țintă pe rotație a antenei.
Rezoluția intervalului (δD) este distanța minimă dintre două ținte situate la același azimut și unghi de elevație la care semnalele reflectate de ele sunt observate separat pe ecranul indicator.(Fig. 3.5, slide 23, 31, 32 ).
Pentru o durată dată a pulsului de sondare τ Șiși distanța dintre ținte ∆D 1 țintele nr. 1 și nr. 2 sunt iradiate separat. Cu aceeași durată a pulsului, dar la distanță între ținte ∆D 2 țintele nr. 3 și nr. 4 sunt iradiate simultan. În consecință, în primul caz, IPP-urile vor fi vizibile separat pe ecran, iar în al doilea, împreună. Rezultă că pentru recepția separată a semnalelor de impuls este necesar ca intervalul de timp dintre momentele recepției lor să fie mai mare decât durata impulsului. τ Și (∆ t > τ Și )
Diferența minimă (D 2 – D 1 ), în care țintele sunt vizibile pe ecran separat, prin definiție există rezoluția δD, prin urmare
Pe lângă durata pulsului τ Și Rezoluția stației este influențată de rezoluția indicatorului, determinată de scara de scanare și de diametrul minim al punctului luminos de pe ecranul CRT ( d P ≈ 1 mm). Cu cât scala de baleiaj este mai mare și cu cât focalizarea fasciculului CRT este mai bună, cu atât rezoluția indicatorului este mai bună.
În general, rezoluția de rază a radarului este egală cu
Unde δD Și– rezoluția indicatorului.
Mai putin δD , cu atât rezoluția este mai bună. De obicei, rezoluția de rază a radarului este δD= (0,5...5) km.
Spre deosebire de rezoluția intervalului, rezoluția în coordonate unghiulare (azimut δβ și cota δε ) Nu depinde din metoda radar și este determinată de lățimea modelului de radiație al antenei în planul corespunzător, care este de obicei măsurat la jumătatea nivelului de putere.
Rezoluție azimut radar δβ O este egal cu:
δβ O = φ 0,5r O + δβ Și O ,
Unde φ 0,5r O– lăţimea diagramei de radiaţie la jumătate de putere în plan orizontal;
δβ Și O- rezoluția azimutală a echipamentului indicator.
Capacitățile de înaltă rezoluție ale radarului fac posibilă observarea și determinarea separată a coordonatelor țintelor apropiate.
Raza minimă de detectare este cea mai scurtă distanță la care stația poate încă detecta ținta. Uneori, spațiul din jurul stației în care țintele nu sunt detectate este numit zonă „moartă”. ( diapozitiv 33 ).
Utilizarea unei antene într-un radar cu impulsuri pentru transmiterea impulsurilor de sondare și recepționarea semnalelor reflectate necesită oprirea receptorului pe durata emiterii impulsului de sondare. τ u. Prin urmare, semnalele reflectate care sosesc la o stație atunci când receptorul acesteia nu este conectat la antenă nu vor fi recepționate și înregistrate pe indicatoare. Perioada de timp în care receptorul nu poate primi semnale reflectate este determinată de durata impulsului de sondare τ uși timpul necesar pentru a comuta antena de la transmisie la recepție după expunerea la un impuls de sondare a transmițătorului t V .
Cunoscând de această dată, valoarea intervalului minim D min radarul cu puls poate fi determinat prin formula
Unde τ u- durata pulsului sondei radar;
t V- timpul de pornire a receptorului după terminarea impulsului de sondare a emițătorului (unități - μs).
De exemplu. La τ u= 10µs D min = 1500 m
la τ u= 1 µs D min = 150 m.
Trebuie avut în vedere că o creștere a razei zonei „moarte”. D min rezultă din prezența pe ecran a unui indicator reflectat de obiectele locale și domeniul limitat de rotație a antenei în elevație.
CONCLUZIE
Metoda radar cu impulsuri este eficientă în măsurarea intervalelor de obiecte situate la distanțe mari.
A treia întrebare de studiu
Metoda radiației continue
Odată cu utilizarea metodei radar în impulsuri, aceasta poate fi realizată utilizând instalații cu radiație de energie continuă. Cu metoda radiației continue, este posibil să trimiteți mai multă energie către țintă.
Alături de avantajul ordinului energetic, metoda radiației continue este inferioară metodei pulsate într-un număr de indicatori. În funcție de parametrul semnalului reflectat care servește ca bază pentru măsurarea distanței până la țintă, metoda radarului continuu distinge:
metoda radar de fază (fazometrică);
metoda radar de frecventa.
Sunt posibile și metode radar combinate, în special fază de impuls și frecvență de impuls.
Cu metoda fazelor În radar, distanța până la țintă este judecată după diferența dintre fazele oscilațiilor reflectate emise și recepționate. Primele metode fază-metrice pentru măsurarea distanței au fost propuse și dezvoltate de academicienii L.I Mandelstam și N.D. Papaleksi. Aceste metode și-au găsit aplicație în sistemele de radionavigație de aviație cu rază lungă de acțiune.
Cu metoda frecvenței În radar, distanța până la țintă este judecată după frecvența bătăilor dintre semnalele directe și reflectate.
Notă. Elevii studiază aceste metode în mod independent. Literatură: Slutsky V.Z. Tehnologia cu impulsuri și fundamentele radarului. p. 227-236.
CONCLUZIE
Determinarea distanței până la un obiect folosind metoda pulsului se reduce la modificarea timpului de întârziere tres al semnalului reflectat în raport cu impulsul de sondare.
Pentru a determina fără ambiguitate distanța până la un obiect, este necesar ca t zap.max ≤ T p.
Rezoluția intervalului δD este mai bună, cu cât durata pulsului de sondare τ u este mai scurtă.
Articolul discută principiul de funcționare și diagrama structurală generală a radarului unei nave. Funcționarea stațiilor radar (radare) se bazează pe utilizarea fenomenului de reflectare a undelor radio de la diferite obstacole situate pe calea propagării lor, adică în radar, fenomenul de ecou este utilizat pentru a determina poziția obiectelor. În acest scop, radarul are un transmițător, un receptor, un dispozitiv special antenă-ghid de undă și un indicator cu ecran pentru observarea vizuală a semnalelor de eco. Astfel, funcționarea unei stații radar poate fi reprezentată astfel: emițătorul radar generează oscilații de înaltă frecvență de o anumită formă, care sunt trimise în spațiu într-un fascicul îngust care se rotește continuu de-a lungul orizontului. Vibrațiile reflectate de la orice obiect sub forma unui semnal de ecou sunt recepționate de receptor și afișate pe ecranul indicator, în timp ce este posibil să se determine imediat pe ecran direcția (lagărul) către obiect și distanța acestuia față de navă.
Orientarea către un obiect este determinată de direcția unui fascicul radar îngust, care cade în prezent pe obiect și este reflectat de acesta.
Distanța până la obiect poate fi obținută prin măsurarea unor intervale scurte de timp între transmiterea impulsului de sondare și momentul recepționării impulsului reflectat, cu condiția ca impulsurile radio să se propagă cu o viteză c = 3 X 108 m/sec. Radarele navei au indicatori de vizualizare complet (PVI), pe ecranul cărora se formează o imagine a mediului de navigație din jurul navei.
Radarele de coastă instalate în porturi, pe abordările acestora și pe canale sau pe drumuri complexe sunt utilizate pe scară largă. Cu ajutorul lor, a devenit posibilă aducerea navelor în port, controlul mișcării navelor de-a lungul drumului, canalizarea în condiții de vizibilitate slabă, în urma căreia timpul de nefuncționare al navelor este redus semnificativ. Aceste stații din unele porturi sunt suplimentate cu echipamente speciale de transmisie de televiziune, care transmit imagini de pe ecranul stației radar către navele care se apropie de port. Imaginile transmise sunt recepționate pe navă de către un receptor de televiziune convențional, ceea ce facilitează foarte mult sarcina de a intra în port în port cu vizibilitate slabă pentru navigator.
Radarele de coastă (porturi) pot fi folosite și de către dispeceratul portuar pentru a monitoriza mișcarea navelor situate în apele portuare sau pe abordările de acesta.
Să luăm în considerare principiul de funcționare a radarului unei nave cu un indicator de vizibilitate general. Să folosim o diagramă bloc simplificată a unui radar pentru a explica funcționarea acestuia (Fig. 1).
Impulsul de declanșare generat de generatorul SI lansează (sincronizează) toate unitățile radar.
Când impulsurile de declanșare ajung la transmițător, modulatorul (Mod) generează un impuls dreptunghiular cu o durată de câteva zecimi de microsecunde, care este alimentat generatorului de magnetron (MG).
Magnetronul generează un impuls de sondare cu o putere de 70-80 kW, lungime de undă 1 = 3,2 cm, frecvență /s = 9400 MHz. Impulsul de magnetron este furnizat antenei printr-un comutator de antenă (AS) printr-un ghid de undă special și radiat în spațiu într-un fascicul îngust direcționat. Lățimea fasciculului în plan orizontal este de 1-2°, iar în plan vertical de aproximativ 20°. Antena, care se rotește în jurul unei axe verticale cu o viteză de 12-30 rpm, iradiază întreg spațiul din jurul vasului.
Semnalele reflectate sunt recepționate de aceeași antenă, astfel încât AP-ul conectează alternativ antena mai întâi la transmițător și apoi la receptor. Impulsul reflectat este transmis printr-un comutator de antenă la un mixer la care este conectat un oscilator klystron (KG). Acesta din urmă generează oscilații de putere redusă cu o frecvență f Г=946 0 MHz.
În mixer, ca urmare a adăugării de oscilații, este eliberată o frecvență intermediară fPR=fГ-fС=60 MHz, care apoi merge la un amplificator de frecvență intermediară (IFA), care amplifică impulsurile reflectate. Folosind un detector situat la ieșirea amplificatorului, impulsurile amplificate sunt convertite în impulsuri video, care sunt alimentate printr-un mixer video (VS) către un amplificator video. Aici ele sunt amplificate și trimise la catodul unui tub catodic (CRT).
Un tub cu raze catodice este un tub cu vid special conceput (vezi Fig. 1).
Este alcătuit din trei părți principale: un pistol cu electroni cu un dispozitiv de focalizare, un sistem magnetic de deviere și un bec de sticlă cu un ecran care are o proprietate de luminozitate.
Tunul de electroni 1-2 și dispozitivul de focalizare 4 formează un fascicul de electroni dens, bine focalizat, iar sistemul de deviere 5 servește la controlul acestui fascicul de electroni.
După ce trece prin sistemul de deviere, fasciculul de electroni lovește ecranul 8, care este acoperit cu o substanță specială care are capacitatea de a străluci atunci când este bombardat cu electroni. Partea interioară a părții late a tubului este acoperită cu un strat conductor special (grafit). Acest strat este anodul principal al tubului 7 și are un contact căruia i se aplică o tensiune pozitivă ridicată. Anodul 3 este un electrod de accelerare.
Luminozitatea punctului luminos de pe ecranul CRT este reglată prin schimbarea tensiunii negative pe electrodul de control 2 folosind potențiometrul „Luminozitate”. În stare normală, tubul este blocat cu tensiune negativă la electrodul de control 2.
Imaginea mediului înconjurător pe ecranul indicatorului de vizibilitate generală se obține după cum urmează.
Concomitent cu începerea radiației de către emițătorul de impuls al sondei, este pornit un generator de baleiaj, format dintr-un multivibrator (MB) și un generator de curent dinți de ferăstrău (RCG), care generează impulsuri dinți de ferăstrău. Aceste impulsuri sunt alimentate către sistemul de deflectare 5, care are un mecanism de rotație care este conectat la sincronizatorul de recepție 6.
În același timp, un impuls dreptunghiular de tensiune pozitivă este aplicat pentru a controla electrodul 2 și îl deblochează. Odată cu apariția unui curent în creștere (dinți de ferăstrău) în sistemul de deviere a CRT, fasciculul de electroni începe să devieze ușor de la centru la marginea tubului și pe ecran apare o rază de scanare luminoasă. Mișcarea radială a fasciculului pe ecran este foarte puțin vizibilă. În momentul în care sosește semnalul reflectat, potențialul dintre rețea și catodul de control crește, tubul este deblocat și un punct corespunzător poziției curente a fasciculului care efectuează mișcare radială începe să strălucească pe ecran. Distanța de la centrul ecranului până la punctul luminos va fi proporțională cu distanța până la obiect. Sistemul de deviere are o mișcare de rotație.
Mecanismul de rotație al sistemului de deviere este conectat prin transmisie sincronă la senzorul sincron al antenei 9, astfel încât bobina de deviere se rotește în jurul gâtului CRT sincron și în fază cu antena 12. Ca urmare, apare o rază de scanare rotativă. pe ecranul CRT.
Când antena este rotită, linia de scanare se rotește și noi zone încep să se lumineze pe ecranul indicator, corespunzătoare impulsurilor reflectate de diverse obiecte situate la diferiți lagăre. Pentru o rotație completă a antenei, întreaga suprafață a ecranului CRT este acoperită cu multe linii de scanare radiale, care sunt iluminate numai dacă există obiecte reflectorizante pe rulmenții corespunzători. Astfel, pe ecranul tubului este reprodusă o imagine completă a situației din jurul navei.
Pentru măsurarea aproximativă a distanțelor față de diferite obiecte, pe ecranul CRT sunt aplicate inele de scară (cercuri cu interval fix) folosind iluminarea electronică generată în unitatea PCD. Pentru a măsura cu mai multă acuratețe distanța, radarul folosește un dispozitiv special de telemetru cu așa-numitul cerc de rază în mișcare (MRC).
Pentru a măsura distanța până la orice țintă de pe ecranul CRT, este necesar să rotiți mânerul telemetrului, să aliniați PCD-ul cu marcajul țintei și să luați o citire în mile și zecimi de la un contor conectat mecanic la mânerul telemetrului.
Pe lângă semnalele de eco și inelele de distanță, marcajul de direcție 10 este iluminat pe ecranul CRT (vezi Fig. 1). Acest lucru se realizează prin aplicarea unui impuls pozitiv la grila de control CRT în momentul în care radiația maximă de la antenă trece într-o direcție care coincide cu planul liniei centrale a navei.
Imaginea de pe ecranul CRT poate fi orientată în raport cu DP-ul navei (stabilizare a direcției) sau în raport cu meridianul adevărat (stabilizare la nord). În acest din urmă caz, sistemul de deviere al tubului are și o legătură sincronă cu girocompasul.
Radarul constă din următoarele elemente principale:
Dispozitiv de transmisie;
Receptor;
Comutator de antenă și dispozitiv de antenă;
Dispozitiv terminal;
Sincronizator.
Schema bloc a radarului este prezentată în Fig. 5.2.
Fig.5.2 Schema bloc a unei stații radar.
Dispozitiv de transmisie Radarul este conceput pentru a genera un semnal sonor și a-l transmite către antenă.
Receptor Radarul este proiectat pentru a preprocesa semnalul reflectat primit de antenă. Separă semnalul util de un amestec de semnal și interferență, transformă semnalul radio într-un semnal video și îl transmite dispozitivului terminal.
Comutator de antenă conceput pentru a conecta transmițătorul la antenă atunci când emite un semnal de sondare și conectarea receptorului la antenă la recepția semnalului reflectat.
Dispozitivul final pentru a analiza semnalul util. Tipul dispozitivului terminal depinde de tipul de semnal (analogic sau digital), de destinatarul informațiilor radar (operator, dispozitiv automat de determinare a poziției, calculator etc.) și de tipul informațiilor radar.
Sincronizator furnizează o secvență dată de funcționare a elementelor radar. De exemplu, în cele mai comune radare cu un mod de operare în impulsuri, sincronizatorul îndeplinește următoarele funcții:
Coordonarea momentului de formare a pulsului de sondare cu momentul pornirii bazei de timp a indicatorului sau numărarea zero a dispozitivului de calcul;
Coordonarea poziției diagramei de radiație a antenei în spațiu cu măsurarea indicatorului sau citirea zero a dispozitivului de calcul;
Determinarea momentului deschiderii receptorului și a intervalului de funcționare a acestuia.
În acest caz, următoarele metode de sincronizare sunt în mod fundamental posibile:
1. Sincronizarea de la transmițător la dispozitivul terminal.
În astfel de radare, momentul formării pulsului de sondare determină momentul începerii mărturii temporale a indicatorului sau momentul punerii la zero a dispozitivului de calcul. Avantajul acestei metode de sincronizare este că instabilitatea ratei de repetiție a impulsurilor de sondare a transmițătorului nu afectează acuratețea măsurătorilor radar. Cu toate acestea, astfel de radare sunt caracterizate de instabilitate în lansarea dispozitivului terminal, care este greu de eliminat complet.
2. Sincronizarea de la dispozitivul terminal la transmițător.
În acest caz, funcționarea terminalului și a dispozitivului de transmisie este controlată de un generator foarte stabil inclus în dispozitivul terminal. Datorită acestui fapt, se obține o precizie ridicată a măsurătorilor radar. Cu toate acestea, apar probleme la modificarea ratei de repetare a impulsurilor de sondare.
3. Sincronizare folosind un oscilator cu cuarț foarte stabil separat, care nu face parte din dispozitivul de transmisie sau terminal.
Această metodă de sincronizare este utilizată în majoritatea radarelor moderne, care oferă de obicei capacitatea de a modifica rata de repetiție a impulsurilor de sondare în timpul funcționării stației. Acest lucru este necesar pentru a asigura imunitatea radarului la zgomot atunci când funcționează în condiții de interferență radar pasivă sau activă.
Schema bloc a unui radar depinde în principal de scopul acestuia, de tipul semnalului de sondare (puls sau continuu) și de parametrul modulat al semnalului radio.
Cu toate acestea, în cazul general, procedura de procesare a unui semnal radio într-un radar trebuie să fie în concordanță nu numai cu tipul de semnal de sondare, ci și cu tipul de interferență. Prin urmare, schema bloc radar trebuie să țină cont de sursele de interferență electronică activă și pasivă.
Această sarcină complică operarea oricărui radar, deoarece interferența determină distorsiunea semnalului reflectat de țintă și duce la pierderea informațiilor utile radar. Prin urmare, în procesul de procesare a semnalului reflectat, ei se străduiesc să suprima interferența, care se realizează prin introducerea dispozitivelor electronice de protecție a interferențelor în diagrama bloc radar.
