Сучасна війна стрімка та швидкоплинна. Найчастіше переможцем у бойовому зіткненні виходить той, хто першим зможе виявити потенційну загрозу та адекватно на неї зреагувати. Вже понад сімдесят років для пошуку супротивника на суші, морі та в повітрі використовується метод радіолокації, заснований на випромінюванні радіохвиль та реєстрації їх відображень від різних об'єктів. Пристрої, що посилають і приймають подібні сигнали, називаються станціями радіолокації (РЛС) або радарами.

Термін «Радар» - це англійська абревіатура (radio detection and ranging), яка була запущена в обіг у 1941 році, але давно вже стала самостійним словом і увійшла до більшості мов світу.

Винахід радара – це, безперечно, знакова подія. Сучасний світ важко уявити без станцій радіолокації. Їх використовують у авіації, у морських перевезеннях, з допомогою РЛС передбачається погода, виявляються порушники правил дорожнього руху, проводиться сканування земної поверхні. Радіолокаційні комплекси (РЛК) знайшли своє застосування в космічній промисловості та системах навігації.

Проте найширше застосування радари знайшли у військовій справі. Слід сказати, що ця технологія спочатку створювалася для військових потреб і дійшла стадії практичної реалізації перед початком Другої світової війни. Усі найбільші країни-учасниці цього конфлікту активно (і не без результату) використовували станції радіолокації для розвідки та виявлення суден і літаків противника. Можна впевнено стверджувати, що застосування радарів вирішило результат кількох знакових битв як у Європі, і Тихоокеанському театрі бойових дій.

Сьогодні РЛС використовуються для вирішення надзвичайно широкого спектру військових завдань від відстеження запуску міжконтинентальних балістичних ракет до артилерійської розвідки. Кожен літак, гелікоптер, військовий корабель має власний радіолокаційний комплекс. Радари є основою системи протиповітряної оборони. Новий радіолокаційний комплекс із фазованими антеними гратами буде встановлено на перспективний російський танк «Армата». Взагалі, різноманіття сучасних радарів вражає. Це абсолютно різні пристрої, які відрізняються розмірами, характеристиками та призначенням.

З упевненістю можна заявити, що сьогодні Росія є одним із визнаних світових лідерів у галузі розробки та виробництва РЛС. Однак перш ніж говорити про тенденції розвитку радіолокаційних комплексів, слід сказати кілька слів про принципи роботи радарів, а також історію радіолокаційних систем.

Як працює радіолокатор

Локацією називають спосіб (або процес) визначення розташування чогось. Відповідно, радіолокація - це метод виявлення предмета або об'єкта в просторі за допомогою радіохвиль, які випромінює та приймає пристрій під назву радіолокатор або РЛС.

Фізичний принцип роботи первинного чи пасивного радара досить простий: він передає у простір радіохвилі, які відбиваються від навколишніх предметів і повертаються щодо нього як відбитих сигналів. Аналізуючи їх, радар здатний виявити об'єкт у певній точці простору, а також показати його основні характеристики: швидкість, висоту, розмір. Будь-яка РЛС – це складний радіотехнічний пристрій, що складається з багатьох компонентів.

До складу будь-якого радара входить три основні елементи: передавач сигналу, антена та приймач. Всі станції радіолокації можна розділити на дві великі групи:

• імпульсні;
• безперервної дії.

Передавач імпульсної РЛС випускає електромагнітні хвилі протягом короткого проміжку часу (частки секунди), наступний сигнал надсилається тільки після того, як перший імпульс повернеться назад і потрапить до приймача. Частота повторення імпульсу – одне з найважливіших параметрів РЛС. Радіолокатори низької частоти посилають кілька сотень імпульсів за хвилину.

Антена імпульсного радара працює і прийом, і передачу. Після випромінювання сигналу передавач відключається на час і вмикається приймач. Після його прийому відбувається зворотний процес.

Імпульсні РЛС мають як недоліки, і переваги. Вони можуть визначати дальність відразу кількох цілей, подібний радар може обходитися однією антеною, індикатори подібних пристроїв відрізняються простотою. Однак при цьому сигнал, що випускається подібним до РЛС повинен мати досить велику потужність. Також можна додати, що всі сучасні радари супроводу виконані за імпульсною схемою.

В імпульсних станціях радіолокації в якості джерела сигналу зазвичай використовують магнетрони, або лампи хвилі, що біжить.

Антена РЛС фокусує електромагнітний сигнал і спрямовує його, вловлює відбитий імпульс і передає його до приймача. Існують радіолокатори, в яких прийом і передача сигналу виробляються різними антенами, причому вони можуть бути один від одного на значній відстані. Антена РЛС здатна випромінювати електромагнітні хвилі по колу або працювати у певному секторі. Промінь радара може бути направлена ​​по спіралі або мати форму конуса. Якщо потрібно, РЛС може стежити за метою, що рухається, постійно спрямовуючи на неї антену за допомогою спеціальних систем.

Функції приймача входить обробка отриманої інформації та передача її на екран, з якого вона зчитується оператором.

Крім імпульсних РЛС, існують і радари безперервної дії, які постійно випромінюють електромагнітні хвилі. Такі станції радіолокації у своїй роботі використовують ефект Доплера. Він полягає в тому, що частота електромагнітної хвилі, відображеної від об'єкта, який наближається до джерела сигналу, буде вищою, ніж від об'єкта, що віддаляється. При цьому частота імпульсу, що випускається, залишається незмінною. Радіолокатори подібного типу не фіксують нерухомі об'єкти, їх приймач вловлює лише хвилі з частотою вище або нижче.

Типовим доплерівським радіолокатором є радар, який використовують співробітники поліції для визначення швидкості автомобілів.

Основною проблемою радарів безперервної дії є неможливість з їхньою допомогою визначати відстань до об'єкта, зате при їх роботі не виникає перешкод від нерухомих предметів між РЛС та метою або за нею. Крім того, доплерівські радари – це досить прості пристрої, яким достатньо для роботи сигналів малої потужності. Також слід зазначити, що сучасні станції радіолокації з безперервним випромінюванням мають можливість визначати відстань до об'єкта. І тому використовується зміна частоти РЛС під час роботи.

Однією з головних проблем у роботі імпульсних РЛС є перешкоди, що йдуть від нерухомих об'єктів, як правило, це земна поверхня, гори, пагорби. Працюючи бортових імпульсних радарів літаків всі об'єкти, що знаходяться нижче, «затінюються» сигналом, відбитим від земної поверхні. Якщо говорити про наземні або суднові радіолокаційні комплекси, то для них ця проблема проявляється у виявленні цілей, що летять на малих висотах. Щоб усунути подібні перешкоди використовується той самий ефект Доплера.

Крім первинних РЛС, існують і так звані вторинні радіолокатори, що використовуються в авіації для пізнання повітряних суден. До складу таких радіолокаційних комплексів, крім передавача, антени та приймального пристрою, входить ще й літаковий відповідач. При опроміненні його електромагнітним сигналом відповідач видає додаткову інформацію про висоту, маршрут, номер борту, його державну належність.

Також станції радіолокації можна розділити по довжині і частоті хвилі, на якій вони працюють. Наприклад, для дослідження поверхні Землі, а також для роботи на значних дистанціях використовуються хвилі 0,9-6 м (частота 50-330 МГц) та 0,3-1 м (частота 300-1000 МГц). Для управління повітряним рухом застосовується РЛС із довжиною хвилі 7,5-15 см, а загоризонтні радари станцій виявлення ракетних пусків працюють на хвилях із довжиною від 10 до 100 метрів.

Історія радіолокації

Ідея радіолокації виникла одразу після відкриття радіохвиль. У 1905 році співробітник німецької компанії Siemens Крістіан Хюльсмейєр створив пристрій, який за допомогою радіохвиль міг виявити великі металеві об'єкти. Винахідник пропонував встановлювати його на кораблях, щоб вони могли уникати зіткнень за умов поганої видимості. Проте суднові компанії не зацікавилися новим приладом.

Проводилися експерименти з радіолокацією й у Росії. Ще наприкінці XIX століття російський учений Попов виявив, що металеві об'єкти перешкоджають поширенню радіохвиль.

На початку 20-х років американські інженери Альберт Тейлор і Лeo Янг зуміли за допомогою радіохвиль засікти судно, що пропливало. Проте стан радіотехнічної промисловості на той час був такий, що створити промислові зразки радіолокаційних станцій було важко.

Перші станції радіолокації, які можна було використовувати для вирішення практичних завдань, з'явилися в Англії приблизно в середині 30-х років. Ці пристрої були дуже великими, встановлювати їх можна було лише на суші чи палубі великих кораблів. Тільки 1937 року було створено прототип мініатюрної РЛС, яку можна було встановити літак. На початок Другої світової війни англійці мали розгорнутий ланцюг радіолокаційних станцій під назвою Chain Home.

Займалися новим перспективним напрямом у Німеччині. Причому, слід сказати, небезуспішно. Вже 1935 року головнокомандувачу німецького флоту Редеру продемонстрували діючий радіолокатор з електронно-променевим дисплеєм. Пізніше на його основі були створені серійні зразки РЛС: Seetakt для військово-морських сил та Freya для ППО. У 1940 році в німецьку армію стала надходити радіолокаційна система управління вогнем Würzburg.

Проте незважаючи на очевидні досягнення німецьких учених та інженерів у галузі радіолокації, німецька армія почала використовувати радіолокатори пізніше за англійців. Гітлер і верхівка Рейха вважали радари виключно оборонною зброєю, яка не надто потрібна переможній німецькій армії. Саме з цієї причини на початок битви за Британію у німців було розгорнуто лише вісім радіолокаційних станцій Freya, хоча за своїми характеристиками вони як мінімум не поступалися англійським аналогам. Загалом можна сказати, що саме успішне використання радарів багато в чому визначило результат битви за Британію і подальше протистояння між Люфтваффе і ВПС союзників у небі Європи.

Пізніше німці на основі системи Würzburg створили рубіж ППО, який одержав назву «лінії Каммхубера». Використовуючи підрозділи спеціального призначення, союзники зуміли розгадати секрети німецьких радарів, що дозволило ефективно глушити їх.

Незважаючи на те, що англійці вступили в «радарну» гонку пізніше за американців і німців, на фініші вони зуміли обігнати їх і підійти до початку Другої світової війни з найпросунутішою системою виявлення радіолокацій літаків.

Вже у вересні 1935 року англійці розпочали будівництво мережі радіолокаційних станцій, до складу якої перед війною вже входили двадцять РЛС. Вона повністю перекривала підліт до Британських островів із боку європейського узбережжя. Влітку 1940 року британськими інженерами було створено резонансний магнетрон, який пізніше став основою бортових радіолокаційних станцій, що встановлюються на американських та британських літаках.

Роботи у галузі військової радіолокації велися й у Радянському Союзі. Перші успішні експерименти з виявлення літаків з допомогою станцій радіолокації в СРСР були проведені ще в середині 30-х років. У 1939 року на озброєння РККА було прийнято першу РЛС РУС-1, а 1940 року – РУС-2. Обидві ці станції були запущені у серійне виробництво.

Друга світова війна наочно показала високу ефективність використання станцій радіолокації. Тому після її закінчення розробка нових РЛЗ стала одним із пріоритетних напрямків розвитку військової техніки. Бортові радіолокатори з часом отримали всі військові літаки і кораблі, РЛС стали основою для систем протиповітряної оборони.

У період Холодної війни у ​​США та СРСР з'явилася нова руйнівна зброя – міжконтинентальні балістичні ракети. Виявлення запуску цих ракет стало питанням життя та смерті. Радянський вчений Микола Кабанов запропонував ідею використання коротких радіохвиль виявлення літаків противника великих відстані (до 3 тис. км). Вона була досить проста: Кабанов з'ясував, що радіохвилі довжиною 10-100 метрів здатні відбиватися від іоносфери, і опромінюючи цілі на поверхні землі, повертатися тим самим шляхом до РЛС.

Пізніше на основі цієї ідеї було розроблено радіолокатори загоризонтного виявлення запуску балістичних ракет. Прикладом таких РЛС може бути «Дарьял» - станція радіолокації, яка кілька десятиліть була основою радянської системи попередження про ракетні пуски.

В даний час одним з найперспективніших напрямків розвитку радіолокаційної техніки вважається створення РЛС з фазованими антеними гратами (ФАР). Подібні радари мають не один, а сотні випромінювачів радіохвиль, роботою яких керує потужний комп'ютер. Радіохвилі, що випускаються різними джерелами у ФАР, можуть посилювати один одного, якщо вони збігаються по фазі, або ж, навпаки, послаблювати.

Сигналу РЛС з фазованими ґратами можна надавати будь-яку необхідну форму, його можна переміщати у просторі без зміни положення самої антени, працювати з різними частотами випромінювання. РЛС з фазованими ґратами набагато надійніше і чутливіше, ніж радіолокатор зі звичайною антеною. Проте такі радари мають і недоліки: великою проблемою є охолодження РЛС з ФАР, крім того, вони складні у виробництві і дорого коштують.

Нові станції радіолокації з фазованими гратами встановлюються на винищувачі п'ятого покоління. Ця технологія використовується в американській системі раннього попередження про ракетний напад. Радіолокаційний комплекс із ФАР буде встановлено на новий російський танк «Армата». Слід зазначити, що Росія є одним із світових лідерів у розробці радіолокаторів із ФАР.

Якщо у вас виникли питання – залишайте їх у коментарях під статтею. Ми чи наші відвідувачі з радістю відповімо на них

Сучасні війни відрізняються своєю стрімкістю та швидкоплинністю. Нерідко переможцями у бойових зіткненнях виходять ті, хто першими зміг виявити потенційні загрози та відповідно на них реагував. Вже восьмий десяток років для розвідки та розпізнавання ворога на морі та на суші, а також у повітряному просторі використовуються радіолокаційні методи.

Вони засновані на випромінюванні радіохвиль із реєстрацією їх відображень від найрізноманітніших об'єктів. Установки, які надсилають та приймають такі сигнали – сучасні радіолокаційні станції або радари. Поняття «Радар» походить від англійської абревіатури – RADAR. Воно з'явилося у 1941 році і давно увійшло до мов світу.

Поява радарів стала знаковою подією. У світі практично не обійтися без радіолокаційних станцій. Без них не обходиться авіація, мореплавання, гідрометцентр, ДПС та ін. Більше того, радіолокаційний комплекс широко використовується в космічних технологіях і в навігаційних комплексах.

РЛС на військовій службі

Все ж таки найбільше радари сподобалися військовим. Тим більше, що ці технології спочатку створювалися для військового застосування та практично реалізувалися перед Другою світовою війною. Усі найбільші держави активно застосовували РЛС виявлення кораблів і літаків ворога. Причому їх використання вирішувало результат багатьох битв.

На сьогоднішній день нові станції радіолокації застосовуються в досить широкому спектрі військових завдань. Це і стеження за міжконтинентальними балістичними ракетами та артилерійська розвідка. Всі літаки, вертольоти, військові кораблі мають свої РЛС. Радари – це основа систем ППО.

Як працюють радіолокатори

Локація – це визначення місця перебування чогось. Таким чином, радіолокація – це виявлення предметів або об'єктів у просторі за допомогою радіохвиль, які випромінюються та приймаються радіолокатором або РЛС. Принцип дії первинних або пасивних радарів заснований на передачі в простір радіохвиль, що відображаються від об'єктів та повертаються до них у вигляді відображених сигналів. Після їх аналізу, радари виявляють об'єкти у певних точках простору, їх основні характеристики у вигляді швидкості, висоти та розміру. Всі радари є складними радіотехнічними пристроями з багатьох елементів.

Сучасний радіолокаційний комплекс

Будь-які радари складаються з трьох основних елементів:

• Передавач сигналів;
• Антен;
• Приймачів.

З усіх радіолокаційних станцій є особливий підрозділ з двох великих груп:

• Імпульсні;
• Безперервної дії.

Передавачі імпульсних РЛС випромінюють електромагнітні хвилі протягом коротких проміжків часу (часткою секунд). Наступні сигнали надсилаються лише тоді, як перші імпульси повернуться назад і потраплять у приймачі. Частоти повторення імпульсів є найважливішими характеристиками. Так низькочастотними радіолокаторами надсилається не одна сотня імпульсів протягом хвилини.

Антени імпульсних радарів працюють як приймачі-передавачі. Як тільки пішли сигнали, передавачі відключаються на час і включаються приймачі. Після їх прийомом відбуваються зворотні процеси.

Імпульсні радари мають свої недоліки і переваги. Вони можуть визначати дальності одночасно кількох цілей. Такі радари можуть мати по одній антені, а їх індикатори дуже прості.

Проте випромінювані сигнали повинні мати велику потужність. Імпульсна схема є у всіх сучасних радарів супроводу. Імпульсні радіолокаційні станції як джерела сигналів зазвичай користуються магнетронами або лампами хвиль, що біжать.

Імпульсні радарні системи

Антени радарів фокусують електромагнітні сигнали і спрямовують їх, а також уловлюють відбиті імпульси і передають їх у приймачі. У деяких радіолокаторах приймання-передача сигналів можуть проводитися за допомогою різних антен, що знаходяться одна від одної на великих відстанях. Антени радарів можуть випромінювати електромагнітні хвилі по колу або діяти в певних секторах.

Промені радарів можуть бути спрямовані спірально або мати форми конусів. При необхідності радари можуть відслідковувати цілі, що рухаються, і весь час направляти на них антени, використовуючи спеціальні системи. Приймачі займаються обробкою отриманих даних та передачею їх на екрани операторів.

Одним із основних недоліків у роботі імпульсних радарів є перешкоди, що йдуть від нерухомих об'єктів, від земної поверхні, гір, пагорбів. Так, бортові імпульсні радари у процесі їх функціонування в літаках прийматимуть затінення від сигналів, що відображені земною поверхнею. Наземні або суднові комплекси радіолокацій виявляють ці проблеми в процесі виявлення цілей, які летять на малих висотах. Для усунення таких перешкод користуються ефектом Доплера.

Радари безперервної дії

Радари безперервної дії функціонують постійним випромінюванням електромагнітних хвиль та користуються ефектом Доплера. Його принцип у тому, що частоти електромагнітних хвиль, відображені від об'єктів, що наближаються до джерел сигналів, будуть вищими, ніж від об'єктів, що віддаляються. У цьому частоти випромінюваних імпульсів залишаються незмінними. Такими радіолокаторами не фіксуються нерухомі об'єкти, їх приймачі вловлюють лише хвилі з частотами вищими або нижчими за випромінювані.

Головний недолік радарів безперервної дії – це їхня нездатність визначати відстані до об'єктів. Однак при їх роботі не виникають перешкоди від нерухомих об'єктів між радарами та цілями, або за ними. Також у доплерівських радарів порівняно простий пристрій, якому для функціонування вистачить сигналів з малою потужністю. Крім того, сучасні станції радіолокації безперервного випромінювання володіють можливістю визначати відстані до об'єктів. Для цього застосовуються зміни частот радарів у процесі їхньої дії.

Відомо ще й про так звані вторинні радіолокатори, що використовуються в авіації для розпізнавання літаків. У таких радіолокаційних комплексах є ще літакові відповідачі. У ході опромінення повітряних суден електромагнітними сигналами відповідачі видають додаткові дані, такі як висота, маршрут, номер борту та державна приналежність.

Різновиди радіолокаційних станцій

Радари можуть розділятися довжиною та частотою хвиль, на яких вони діють. Зокрема, коли досліджується земна поверхня та при роботі на великих відстанях, використовуються хвилі 0,9-6 м та 0,3-1 м. В управлінні повітряного руху використовуються радари з довжиною хвиль 7,5-15 см, а у загоризонтних радарах на станціях для виявлення запусків ракет застосовуються 10-100-метрові хвилі.

З історії розвитку радіолокації

Задум про використання радіолокації виник за відкриттям радіохвиль. Так, у 1905 році співробітником компанії Siemens Крістіаном Хюльсмейєром був створений прилад, який за допомогою радіохвиль міг виявляти наявність великих металевих об'єктів. Винахідником було запропоновано встановлювати такі прилади на судах, щоб уникнути зіткнень, наприклад, при туманах. Проте, в судових компаніях була виражена зацікавленість у новому приладі.

Були проведені радіолокаційні дослідження на території Росії. Так, ще наприкінці XIX століття російським ученим Поповим було виявлено те, що наявність металевих об'єктів перешкоджає поширенню радіохвиль.

На початку двадцятих років американськими інженерами Альбертом Тейлором і Лeo Янгом за допомогою радіохвиль був виявлений корабель, що пропливав. Тим не менш, через те, що радіотехнічна промисловість тієї пори була нерозвиненою, створювати станції радіолокації в промислових масштабах не представлялося можливим.

До виробництва перших станцій радіолокації, за допомогою яких вирішувалися б практичні завдання, приступили в Англії в 30-х роках. Ця апаратура була надзвичайно громіздкою і могла встановлюватися або землі, або великих кораблях. Лише 1937 року створили перший мініатюрний радар, який можна було б встановлювати на літаках. В результаті, перед Другою світовою війною у англійців була розгорнута мережа з станціями радіолокації названа Chain Home.

Радари періоду Холодної війни

За часів Холодної війни у ​​Сполучених Штатах та в Радянському Союзі з'явився новий різновид руйнівної зброї. Звичайно, це була поява міжконтинентальних балістичних ракет. Своєчасне виявлення пусків таких ракет було актуальним.

Радянський вчений Микола Кабанов запропонував ідею використовувати короткі радіохвилі виявлення повітряних суден противника на значних дистанціях (до 3000 км). Все було досить просто. Вчений зміг виявити, що 10-100-метрові радіохвилі мають схильність до відбиття від іоносфери.

Таким чином, при опроміненні цілей на земній поверхні вони повертаються також назад до радарів. Пізніше, виходячи з цієї ідеї, вчені змогли розробити радари із загоризонтним виявленням пуску балістичних ракет. Зразком таких установок може бути «Дарьял» – станція радіолокації. Вона цілі десятиліття була в основі радянських систем із попередження запусків ракет.

На сьогоднішній день найперспективнішим напрямком у розвитку радіолокаційних систем прийнято вважати створення радіолокаційних станцій з фазованими антеними ґратами (ФАР). Такі пристрої мають не один, а сотні випромінювачів радіохвиль. Всім функціонуванням керують потужні комп'ютери. Випромінені за допомогою різних джерел у ФАР радіохвилі можуть посилюватися одна одною, або навпаки, коли вони збігатимуться по фазі або послаблюватися.

Сигналам станцій радіолокації з фазованими решітками можуть надаватися будь-які необхідні форми. Вони можуть переміщатися у просторі за відсутності змін у положеннях самих антен, і навіть функціонувати різних частотах випромінювання. Радари з фазованими ґратами вважаються надійнішими і чутливішими, ніж такі ж пристрої зі звичайними антенами.

Тим не менш, подібні радари мають і недоліки. Найбільшими проблемами в станціях радіолокації з ФАР є їх системи охолодження. Більше того, такі радарні установки відрізняються надзвичайною складністю в процесі виробництва, а також дуже дорогі.

Комплекси радарів з ФАР

Про нові станції радіолокації з фазованими ґратами відомо те, що вони вже зараз встановлюються на винищувачах п'ятого покоління. Такі технології використовуються в американських системах із раннім попередженням про ракетні напади. Радіолокаційні комплекси з ФАР передбачається встановлювати на "Арматах" - Нових танках російського виробництва. Багато експертів зазначають, що РФ входить до світових лідерів, які успішно розробляють радіолокаційні станції з ФАР.

Радіолокаційна станція(РЛС) або рада́р(Англ. radarвід Radio Detection and Ranging- радіовиявлення та далекометрія) - система для виявлення повітряних, морських та наземних об'єктів, а також для визначення їх дальності та геометричних параметрів. Використовує метод, що ґрунтується на випромінюванні радіохвиль та реєстрації їх відображень від об'єктів. Англійський термін-акронім з'явився в м., згодом у його написанні великі літери були замінені малими.

Історія

3 січня 1934 року в СРСР був успішно проведений експеримент з виявлення літака методом радіолокації. Літак, що летить на висоті 150 метрів, був виявлений на дальності 600 метрів від радарної установки. Експеримент був організований представниками Ленінградського Інституту електротехніки та Центральної радіолабораторії. У 1934 році маршал Тухачевський у листі до уряду СРСР написав: «Досліди з виявлення літаків за допомогою електромагнітного променя підтвердили правильність покладеного в основу принципу». Перша дослідна установка «Рапід» була випробувана в тому ж році, в 1936 році радянська сантиметрова станція радіо «Буря» засікала літак з відстані 10 кілометрів. У перший контракт військових з промисловістю було укладено 1939 року. У 1946 році американські фахівці - Реймонд і Хачертон, колишній співробітник посольства США в Москві, написали: "Радянські вчені успішно розробили теорію радара за кілька років до того, як радар був винайдений в Англії".

Класифікація радарів

За призначенням станції радіолокації можна класифікувати наступним чином:

• РЛЗ виявлення;
• РЛС управління та стеження;
• Панорамні РЛЗ;
• РЛЗ бокового огляду;
• Метеорологічні РЛЗ.

За сферою застосування розрізняють військові та цивільні РЛЗ.

За характером носія:

• Наземні РЛЗ
• Морські РЛС
• Бортові РЛС

За типом дії

• Первинні чи пасивні
• Вторинні чи активні
• Поєднані

По діапазону хвиль:

• Метрові
• Сантиметрові
• Міліметрові

Пристрій та принцип дії Первинного радіолокатора

Первинний (пасивний) радіолокатор, переважно, служить виявлення цілей, висвітлюючи їх електромагнітної хвилею і потім приймаючи відображення (ехо) цієї хвилі від мети. Оскільки швидкість електромагнітних хвиль постійна (швидкість світла), стає можливим визначити відстань до мети, виходячи з вимірі часу поширення сигналу.

В основі пристрою станції радіолокації лежать три компоненти: передавач , антена і приймач .

Передавальний пристрійє джерелом електромагнітного сигналу високої потужності. Він може являти собою потужний імпульсний генератор. Для імпульсних РЛС сантиметрового діапазону - зазвичай магнетрон або імпульсний генератор, що працює за схемою: задаючий генератор - потужний підсилювач, що використовує як генератор найчастіше лампу хвилі, що біжить, а для РЛС метрового діапазону, часто використовують - тріодну лампу. Залежно від конструкції, передавач працює або в імпульсному режимі, формуючи короткі потужні електромагнітні імпульси, що повторюються, або випромінює безперервний електромагнітний сигнал.

Антенавиконує фокусування сигналу приймача і формування діаграми спрямованості, а також прийом відбитого від мети сигналу та передачу цього сигналу до приймача. Залежно від реалізації прийом відбитого сигналу може здійснюватися або тією ж антеною, або інший, яка іноді може розташовуватися на значній відстані від передавального пристрою. У випадку, якщо передача і прийом поєднані в одній антені, ці дві дії виконуються по черзі, а щоб потужний сигнал, що просочується від передаючого передавача в приймач не засліпив приймач слабкої ехи, перед приймачем розміщують спеціальний пристрій, що закриває вхід приймача в момент випромінювання зондувального сигналу.

Приймальний пристрійвиконує посилення та обробку прийнятого сигналу. У найпростішому випадку результуючий сигнал подається на променеву трубку (екран), яка показує зображення синхронізоване з рухом антени.

Когерентні РЛС

Когерентний метод радіолокації заснований на виділенні та аналізі різниці фаз відправленого та відбитого сигналів, яка виникає через ефект Доплера, коли сигнал відображається від об'єкта, що рухається. При цьому передавальний пристрій може працювати безперервно, так і в імпульсному режимі. Основною перевагою даного методу є те, що він «дозволяє спостерігати тільки об'єкти, що рухаються, а це виключає перешкоди від нерухомих предметів, розташованих між приймальною апаратурою і метою або за нею.»

Імпульсні РЛЗ

Принцип дії імпульсного радара

Принцип визначення відстані до об'єкта за допомогою імпульсного радару

Сучасні радари супроводу побудовані як імпульсні радари. Імпульсний радар передає тільки протягом дуже короткого часу, короткий імпульс зазвичай приблизно мікросекунда в тривалості, після чого він слухає відлуння, в той час як імпульс поширюється.

Оскільки імпульс йде далеко від радара з постійною швидкістю, час минулий з моменту, коли імпульс посилали, коли луна отримана, - ясна міра прямої відстані до мети. Наступний імпульс можна надіслати тільки через деякий час, а саме після того, як імпульс прийде назад, це залежить від дальності виявлення радара (даним потужністю передавача, посиленням антени та чутливістю приймача). Якби імпульс посилали раніше, то луна попереднього імпульсу від віддаленої мети могла б бути переплутана з луною другого імпульсу від близької мети.

Проміжок часу між імпульсами називають інтервалом повторення імпульсу, обернена до нього величина - важливий параметр, який називають частотою повторення імпульсу(ЧПІ). Радари низької частоти далекого огляду зазвичай мають інтервал повторення в кілька сотень імпульсів в секунду (або Герц [Гц]). Частота повторення імпульсів одна із відмітних ознак, якими можливе дистанційне визначення моделі РЛС.

Усунення пасивних перешкод

Однією з основних проблем імпульсних РЛС є звільнення від сигналу, що відбивається від нерухомих об'єктів: земної поверхні, високих пагорбів тощо. Якщо, наприклад, літак перебуває у тлі високого пагорба, відбитий сигнал від цього пагорба повністю перекриє сигнал від літака. Для наземних РЛС ця проблема проявляється при роботі з об'єктами, що низько летять. Для бортових імпульсних РЛС вона виявляється у тому, що відбиток від земної поверхні затінює всі об'єкти, що лежать нижче за літак з радіолокатором.

Методи усунення перешкод використовують, так чи інакше, ефект Доплера (частота хвилі, відбитої від об'єкта, що наближається, збільшується, від об'єкта, що йде, - зменшується).

Найпростіший радар, який може виявити ціль у перешкодах - радар з селекцією цілей, що рухаються(СДЦ) – імпульсний радар, який порівнює відображення більш ніж від двох або більше інтервалів повторення імпульсу. Будь-яка мета, яка, рухається щодо радара, змінює параметр сигналу (стадія в послідовному СДЦ), тоді як перешкоди залишаються незмінними. Усунення перешкод відбувається шляхом віднімання відбитків із двох послідовних інтервалів. Насправді усунення перешкод може бути здійснено у спеціальних пристроях - черезперіодних компенсаторах чи алгоритмами у програмному забезпеченні.

СДЦ, що працюють з постійною частотою повторення імпульсів, мають фундаментальну слабкість: вони є сліпими до цілей зі специфічними круговими швидкостями (які здійснюють зміни фаз точно в 360 градусів), і такі цілі не відображаються. Швидкість, коли ціль зникає для радіолокатора, залежить від робочої частоти станції і від частоти повторення імпульсів. Сучасні СДЦ випромінюють кілька імпульсів з різною частотою повторення - такою, що невидимі швидкості в кожній частоті повторення імпульсів охоплені іншими ЧПИ.

Інший спосіб позбавлення від перешкод реалізований у імпульсно-доплерівських РЛС, які використовують істотно складнішу обробку ніж РЛЗ із СДЦ.

Важлива властивість імпульсно-доплерівських РЛС – це когерентність сигналу. Це означає, що надіслані сигнали і відображення повинні мати певну фазову залежність.

Імпульсно-доплерівські РЛС зазвичай вважаються кращими за РЛС з СДЦ при виявленні низьколетючих цілей у множинних перешкодах землі, це - переважна техніка, що використовується в сучасному винищувачі, для повітряного перехоплення/управління вогнем, приклади тому AN/APG-63, 66, 66 70 радари. У сучасному доплерівському радарі більшість обробки виконується окремим процесором у цифровому вигляді за допомогою цифрових сигнальних процесорів, зазвичай використовуючи високопродуктивний алгоритм Швидке перетворення Фур'є для перетворення цифрових даних зразків відображень у що більш кероване іншими алгоритмами. Цифрові обробники сигналів дуже гнучкі і використовувані алгоритми можуть зазвичай швидко замінюватись іншими, замінюючи тільки пам'ять (ПЗУ) чіпи, таким чином швидко протидіючи техніки глушення супротивника, якщо необхідно.

Пристрій та принцип дії Вторинного радіолокатора

Принцип дії вторинного радіолокатора дещо відрізняється від принципу Первинної радіолокації. В основі пристрою Вторинної радіолокаційної станції лежать компоненти: передавач, антена, генератори азимутальних міток, приймач, сигнальний процесор, індикатор та літаковий відповідач з антеною.

Передавач. Служить для випромінювання імпульсів запиту до антени на частоті 1030 МГц

Антена. Служить для випромінювання та прийому відбитого сигналу. За стандартами ICAO для вторинної радіолокації, антена випромінює на частоті 1030МГц і приймає на частоті 1090 МГц.

Генератори азімутальних міток. Служать для генерації Азимутальних міток (Azimuth Change Pulse або ACP) та генерації Мітки Півночі (Azimuth Reference Pulse або ARP). За один оборот антени РЛС генерується 4096 малих азимутальних міток (для старих систем), або 16384 Малих азимутальних міток (для нових систем), їх ще називає покращені малі азимутальні мітки (Improved Azimuth Change pulse або IACP), а також одну Мітка півночі приходить з генератора азимутальних міток, при такому положенні антени, коли вона спрямована на Північ, а малі азимутальні мітки служать для відліку кута розвороту антени.

Приймач. Служить прийому імпульсів на частоті 1090 МГц

Сигнальний процесор. Служить для обробки прийнятих сигналів

ІндикаторСлужить для індикації обробленої інформації

Літакний відповідач з антеноюСлужить передачі імпульсного радіосигналу, що містить додаткову інформацію, назад у бік РЛС при отриманні радіосигналу запиту.

Принцип діїПринцип дії вторинного радіолокатора полягає у використанні енергії літакового відповідача для визначення положення Повітряного судна. РЛС опромінює навколишнє простір запитними імпульсами на частоті P1 і P3, а також імпульсом придушення P2 на частоті 1030 МГц. Повітряні судна обладнані відповідачами що знаходяться в зоні дії променя запиту при отриманні запитних імпульсів, якщо діє умова P1,P3>P2 відповідають РЛС, що запитувала, Серією кодованих імпульсів на частоті 1090 МГц, в яких міститься додаткова інформація типу Номер борту, Висота і так. Відповідь літакового відповідача залежить від режиму запиту РЛС, а режим запиту визначається відстанню між запитними імпульсами P1 і P3, наприклад, в режимі запиту А (mode A), відстань між запитними імпульсами станції P1 і P3 дорівнює 8 мікросекунд, і при отриманні такого запиту відповідач повітряного судна кодує в імпульсах відповіді номер борту. У режимі запиту C (mode C) відстань між запитними імпульсами станції дорівнює 21 мікросекунді і при отриманні такого запиту відповідач повітряного судна кодує імпульси відповіді свою висоту. Також РЛС може надсилати запит у змішаному режимі, наприклад Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азімут Повітряного судна визначається кутом повороту антени, який у свою чергу визначається шляхом підрахунку Малих Азімутальних міток. Дальність визначається, за затримкою відповіді, що Повітряне судно не лежить в зоні дії основного променя, а лежить в зоні дії бічних пелюсток, або знаходиться ззаду антени, то відповідач Повітряного судна при отриманні запиту від РЛС, отримає на своєму вході умова, що імпульси P1 ,P3

Плюси вторинної РЛС, більш висока точність, додаткова інформація про Повітряний Судно (Номер борту, Висота), а також мале в порівнянні з Первинними РЛС випромінювання.

Інші сторінки

• (нім.) Технологія Радіолокаційна станція
• Розділ про станції радіолокації в блозі dxdt.ru (рус.)
• http://www.net-lib.info/11/4/537.php Костянтин Рижов - 100 великих винаходів. 1933 - Тейлор, Юнг і Хайланд висувають ідею радара. 1935 - Радіолокаційна станція CH далекого виявлення Уотсона-Уатта.

Література та виноски

Wikimedia Foundation. 2010 .

Синоніми:

Дивитись що таке "РЛС" в інших словниках:

РЛС- Російська логістична служба http://www.rls.ru/ РЛС радіолокаційна станція зв'язок Словники: Словник скорочень та абревіатур армії та спецслужб. Упоряд. А. А. Щелоков. М.: ТОВ «Видавництво АСТ», ЗАТ «Видавничий дім Гелеос», 2003. 318 с. Словник скорочень та абревіатур

РЛС випромінює електромагнітну енергію і виявляє ехосигнали, що приходять від відображених об'єктів, а також визначає їх характеристики. Метою курсового проекту є розглянути РЛС кругового огляду та розрахувати тактичні показники цієї РЛС: максимальну дальність з урахуванням поглинання; реальну роздільну здатність за дальністю та азимутом; реальну точність виміру дальності та азимуту. У теоретичній частині наведено функціональну схему імпульсної активної РЛС повітряних цілей для управління повітряним рухом.

Поділіться роботою у соціальних мережах

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки, є список схожих робіт. Також Ви можете скористатися кнопкою пошук

Радіолокаційні системи (РЛС) призначені для виявлення та визначення поточних координат (дальності, швидкості, кута місця та азимуту) відображених об'єктів.

РЛС випромінює електромагнітну енергію і виявляє ехо-сигнали, що надходять від відбитих об'єктів, а як і визначає їх характеристики.

Метою курсового проекту є розглянути РЛС кругового огляду та розрахувати тактичні показники цієї РЛС: максимальну дальність з урахуванням поглинання; реальну роздільну здатність за дальністю та азимутом; реальну точність виміру дальності та азимуту.

У теоретичній частині наведено функціональну схему імпульсної активної РЛС повітряних цілей для управління повітряним рухом. Також наведено параметри системи та формули для її розрахунку.

У розрахунковій частині були визначені такі параметри: максимальна дальність з урахуванням поглинання, реальна роздільна здатність по дальності та азимуту, точність вимірювання дальності та азимуту.

1. Теоретична частина

1.1 Функціональна схема РЛЗкругового огляду

Радіолокація - область радіотехніки, що забезпечує радіолокаційне спостереження різних об'єктів, тобто їх виявлення, вимірювання координат і параметрів руху, а також виявлення деяких структурних або фізичних властивостей шляхом використання відбитих або перевипромінюваних об'єктами радіохвиль або їхнього власного радіовипромінювання. Інформація, одержувана у процесі радіолокаційного спостереження, називається радіолокаційною. Радіотехнічні пристрої радіолокаційного спостереження називаються станціями радіолокації (РЛС) або радіолокаторами. Самі ж об'єкти спостереження радіолокації називаються радіолокаційними цілями або просто цілями. При використанні відбитих радіохвиль радіолокаційними цілями є будь-які неоднорідності електричних параметрів середовища (діелектричної та магнітної проникності, провідності), в якій поширюється первинна хвиля. Сюди відносяться літальні апарати (літаки, вертольоти, метеорологічні зонди та ін.), гідрометеори (дощ, сніг, град, хмари тощо), річкові та морські судна, наземні об'єкти (будівлі, автомобілі, літаки в аеропортах та ін.) ), всілякі військові об'єкти тощо. Особливим видом цілей радіолокації є астрономічні об'єкти.

Джерелом інформації радіолокації є радіолокаційний сигнал. Залежно від способів його отримання розрізняють такі види спостереження радіолокації.

1. Радіолокація з пасивною відповіддю,заснована на тому, що випромінювані РЛС коливання - зондувальний сигнал - відбиваються від мети і потрапляють до приймача РЛС у вигляді відбитого сигналу. Такий вид спостереження іноді називають також активною радіолокацією з пасивною відповіддю.

Радіолокація з активною відповіддю,звана активною радіолокацією з активною відповіддю, характеризується тим, що сигнал у відповідь не відбитим, а перевипромінюваним з допомогою спеціального відповідача – ретранслятора. При цьому помітно підвищується дальність та контрастність радіолокаційного спостереження.

Пасивна радіолокація заснована на прийомі власного радіовипромінювання цілей, переважно міліметрового та сантиметрового діапазонів. Якщо зондуючий сигнал у двох попередніх випадках може бути використаний як опорний, що забезпечує принципову можливість вимірювання дальності та швидкості, то в даному випадку така можливість відсутня.

Систему РЛС можна як радіолокаційний канал на кшталт радіоканалів зв'язку чи телеметрії. Основними складовими частинами РЛС є передавач, приймач, антенний пристрій, кінцевий пристрій.

Головні етапи радіолокаційного спостереження – цевиявлення, вимірювання, дозвіл та розпізнавання.

Виявленням називається процес прийняття рішення про наявність цілей із припустимою ймовірністю помилкового рішення.

Вимірювання дозволяє оцінити координати цілей та параметри їхнього руху з допустимими похибками.

Розширення полягає у виконанні задач виявлення та вимірювання координат однієї мети за наявності інших, близько розташованих по дальності, швидкості тощо.

Розпізнавання дає можливість встановити деякі характерні ознаки мети: точкова вона чи групова, що рухається чи групова тощо.

Радіолокаційна інформація, що надходить від РЛС, транслюється радіоканалом або кабелем на пункт управління. Процес стеження РЛЗ за окремими цілями автоматизований та здійснюється за допомогою ЕОМ.

Навігація літаків трасою забезпечується за допомогою таких же РЛС, які застосовуються в УВС. Вони використовуються як контролю витримування заданої траси, так визначення місця розташування у процесі польоту.

Для виконання посадки та її автоматизації поруч із радіомаячними системами широко використовуються РЛС посадки, що забезпечують стеження за відхиленням літака від курсу та глісади планування.

У цивільній авіації використовують також низку бортових радіолокаційних пристроїв. Сюди, насамперед, належить бортова РЛЗ виявлення небезпечних метеообразований і перешкод. Зазвичай вона служить для огляду землі з метою забезпечення можливості автономної навігації за характерними наземними радіолокаційними орієнтирами.

Радіолокаційні системи (РЛС) призначені для виявлення та визначення поточних координат (дальності, швидкості, кута місця та азимуту) відображених об'єктів. РЛС випромінює електромагнітну енергію і виявляє ехо-сигнали, що надходять від відбитих об'єктів, а як і визначає їх характеристики.

Розглянемо роботу імпульсної активної РЛС виявлення повітряних цілей для управління повітряним рухом (УВС), структура якого наведена на рисунку 1. Пристрій управління оглядом (управління антеною) служить для перегляду простору (звичайно кругового) променем антени, вузьким у горизонтальній площині та широким у вертикальній.

У аналізованої РЛС використовується імпульсний режим випромінювання, тому в момент закінчення чергового зондувального радіоімпульсу єдина антена перемикається від передавача до приймача і використовується для прийому до початку генерації наступного зондувального радіоімпульсу, після чого антена знову підключається до передавача і так далі.

Ця операція виконується перемикачем приймання (ППП). Пускові імпульси, що задають період повторення зондувальних сигналів та синхронізують роботу всіх підсистем РЛС, генерує синхронізатор. Сигнал із приймача після аналого-цифрового перетворювача (АЦП) надходить на апаратуру обробки інформації – процесор сигналів, де виконується первинна обробка інформації, що полягає у виявленні сигналу та зміні координат мети. Відмітки цілей та траси траєкторій формуються при первинній обробці інформації у процесорі даних.

Сформовані сигнали разом з інформацією про кутове положення антени передаються для подальшої обробки на командний пункт, а також контролю на індикатор кругового огляду (ІКО). При автономній роботі радіолокатора ІКО є основним елементом спостереження повітряної обстановки. Така РЛС зазвичай веде обробку інформації в цифровій формі. Для цього передбачено пристрій перетворення сигналу на цифровий код (АЦП).

Рисунок 1 Функціональна схема РЛС кругового огляду

1.2 Визначення та основні параметри системи. Формули для розрахунку

Основні тактичні характеристики РЛЗ

Максимальна дальність дії

Максимальна дальність дії задається тактичними вимогами і залежить від багатьох технічних характеристик РЛС, умов поширення радіохвиль та характеристик цілей, які в реальних умовах використання станцій схильні до випадкових змін. Тому максимальна дальність дії є імовірнісною характеристикою.

Рівняння дальності у вільному просторі (тобто. без урахування впливу землі та поглинання в атмосфері) для точкової мети встановлює зв'язок між усіма основними параметрами РЛС.

де E изл - енергія, що випромінюється в одному імпульсі;

S а - ефективна площа антени;

S ефо - ефективна площа мети, що відображає;

 - довжина хвилі;

до р - коефіцієнт помітності (відношення енергій сигнал/шум на вході приймача, при якому забезпечується прийом сигналів із заданими ймовірністю правильного виявлення W по і ймовірністю помилкової тривоги W лт);

Їш - енергія шумів, що діють при прийомі.

Де Р і - і мпульсна потужність;

 та , - Тривалість імпульсів.

Де d аг - горизонтальний розмір дзеркала антени;

d ав - вертикальний розмір дзеркала антени.

k р = k р.т. ,

де k р.т. - Теоретичний коефіцієнт помітності.

k р.т. =,

де q 0 - Параметр виявлення;

N - кількість імпульсів, які приймаються від мети.

де W лт - ймовірність помилкової тривоги;

W по - ймовірність правильного виявлення.

де t обл.

F та - частота посилок імпульсів;

Q a0,5 - ширина діаграми спрямованості антени на рівні 0,5 за потужністю

де - Кутова швидкість обертання антени.

де Т обз – період огляду.

де k =1,38  10 -23 Дж/град – постійна Больцмана;

k ш - Коефіцієнт шуму приймача;

T - температура приймача в градусах Кельвіна ( T = 300К).

Максимальна дальність дії РЛЗ з урахуванням поглинання енергії радіохвиль.

де  осл - Коефіцієнт ослаблення;

 D - ширина шару, що послаблює.

Мінімальна дальність дії РЛЗ

Якщо антенна система не вносить обмежень, то мінімальна дальність дії РЛС визначається тривалістю імпульсу та часом відновлення антенного перемикача.

де с - швидкість поширення електромагнітної хвилі у вакуумі, c = 3?10 8 ;

 та , - Тривалість імпульсів;

τ в - час відновлення антенного перемикача.

Роздільна здатність РЛС по дальності

Реальну роздільну здатність за дальністю при використанні як вихідний пристрій індикатора кругового огляду визначимо за формулою

 (D )=  (D ) піт +  (D ) інд ,

г де  (D ) піт - потенційна роздільна здатність по дальності;

 (D ) інд - Роздільна здатність індикатора по дальності.

Для сигналу у вигляді некогерентної пачки прямокутних імпульсів:

де з - швидкість поширення електромагнітної хвилі у вакуумі; c = 3∙10 8 ;

 та , - Тривалість імпульсів;

 (D ) інд - роздільна здатність індикатора за дальністю обчислюється за формулою

г де D шк - граничне значення шкали дальності;

k е = 0,4 - коефіцієнт використання екрану,

Q ф - Якість фокусування трубки.

Роздільна здатність РЛС по азимуту

Реальну роздільну здатність по азимуту визначається за формулою:

 ( аз ) =  ( аз ) піт +  ( аз ) інд ,

де  ( аз ) піт - потенційна роздільна здатність по азимуту при апроксимації діаграми спрямованості гаусової кривої;

 ( аз ) інд - роздільна здатність індикатора по азимуту

 ( аз ) піт =1,3  Q a 0,5 ,

 ( аз ) інд = d n M f ,

де d n - Діаметр плями електронно-променевої трубки;

M f – масштаб шкали.

де r - Видалення позначки від центру екрана.

Точність визначення координат по дальностіі

Точність визначення дальності залежить від точності вимірювання запізнення відбитого сигналу, помилок через неоптимальність обробки сигналу, від наявності неврахованих запізнювань сигналу в трактах передачі, прийому та індикації, від випадкових помилок вимірювання дальності в індикаторних пристроях.

Точність характеризується помилкою виміру. Результуюча середньоквадратична помилка вимірювання дальності визначається за такою формулою:

де  (D ) піт - Потенційна помилка вимірювання дальності.

 (D ) розбрат – помилка через непрямолінійність поширення;

 (D ) апп - апаратурна помилка.

де q 0 - подвоєне ставлення сигнал/шум.

Точність визначення координат по азимуту

Систематичні помилки при вимірюванні азимуту можуть виникнути при неточному орієнтуванні антеної системи РЛС та внаслідок невідповідності між положенням антени та масштабною електричною шкалою азимуту.

Випадкові помилки вимірювання азимуту мети зумовлюються нестабільністю роботи системи обертання антени, нестабільністю схем формування відміток азимуту, а також помилками зчитування.

Результуюча середньоквадратична помилка вимірювання азимуту визначається:

Вихідні дані (варіант 5)

1. Довжина хвилі  , [см] ………………………………………………… ........................... .... 6
2. Імпульсна потужністьР і , [кВт] .............................................. .............. 600
3. Тривалість імпульсів та , [Мкс] .............................................. ........... 2,2
4. Частота посилок імпульсів F та , [Гц] .............................................. ...... 700
5. Горизонтальний розмір дзеркала антени d аг [м] ................................ 7
6. Вертикальний розмір дзеркала антени d ав , [М] ................................... 2,5
7. Період огляду Т обз , [С] .............................................. .............................. 25
8. Коефіцієнт шуму приймача k ш ................................................. ....... 5
9. Можливість правильного виявлення W по ............................. .......... 0,8
10. Імовірність помилкової тривоги W лт. ................................................ ....... 10 -5
11. Діаметр екрана індикатора кругового огляду d е , [Мм] .................... 400
12. Ефективна площа мети, що відображає S ефо , [м 2 ] …...................... 30
13. Якість фокусування Q ф ............................................................... ...... 400
14. Граничне значення шкали дальності Dшк1 , [Км] ........................... 50 Dшк2 , [Км] .......................... 400
15. Вимірювальні позначки дальності D , [Км] ......................................... 15
16. Вимірювальні мітки азимуту , [град] ........................................... 4

2. Розрахунок тактичних показників РЛС кругового огляду

2.1 Розрахунок максимальної дальності дії з урахуванням поглинання

Спочатку розраховується максимальна дальність дії РЛС без урахування послаблення енергії радіохвиль під час поширення. Розрахунок проводиться за такою формулою:

(1)

Підрахуємо і встановимо величини, що входять до цього виразу:

Е изл = Р і  і =600  10 3  2,2  10 -6 =1,32 [Дж]

S а = d аг d ав =  7  2,5 = 8,75 [м 2]

k р = k р.т.

k р.т. =

101,2

0,51 [град]

14,4 [град/с]

Підставляючи отримані значення, матимемо:

t обл = 0,036 [с], N = 25 імпульсів та k р.т. = 2,02.

Нехай = 10 тоді k P =20.

Їш - енергія шумів, що діють при прийомі:

E ш =kk ш T =1,38  10 -23  5  300=2,07  10 -20 [Дж]

Підставляючи всі отримані значення (1), знаходимо 634,38 [км]

Тепер визначимо максимальну дальність дії РЛЗ з урахуванням поглинання енергії радіохвиль:

(2)

Значення  осл знаходимо за графіками. Для =6 см  осл приймаємо рівним 0,01 дБ/км. Припустимо, що ослаблення відбувається по всій дальності дії. За такої умови формула (2) набуває вигляду трансцендентного рівняння.

(3)

Рівняння (3) розв'яжемо графоаналітичним способом. Для осл = 0,01 дБ/км та D макс = 634,38 км. D макс.осл = 305,9 км.

Висновок: З отриманих розрахунків видно, що максимальна дальність дії РЛС з урахуванням ослаблення енергії радіохвиль при поширенні дорівнює D макс.ос л = 305,9 [км].

2.2 Розрахунок реальної роздільної здатності по дальності та азимуту

Реальну роздільну здатність по дальності при використанні як вихідний пристрій індикатора кругового огляду визначимо за формулою:

 (D) =  (D) піт +  (D) інд

Для сигналу у вигляді некогерентної пачки прямокутних імпульсів

0,33 [км]

для D шк1 = 50 [км],  (D) інд1 = 0,31 [км]

для D шк2 = 400 [км],  (D) інд2 = 2,50 [км]

Реальна роздільна здатність за дальністю:

для D шк1 = 50 км  (D ) 1 =  (D) піт +  (D) інд1 = 0,33 +0,31 = 0,64 [км]

для D шк2 = 400 км  (D ) 2 =  (D) піт +  (D) інд2 = 0,33 +2,50 = 2,83 [км]

Реальну роздільну здатність за азимутом розрахуємо за формулою:

 ( аз ) =  ( аз ) піт +  ( аз ) інд

 ( аз) піт =1,3  Q a 0,5 =0,663 [град]

 ( аз ) інд = d n M f

Приймаючи r = k е d е / 2 (позначка на краю екрана), отримаємо

0,717 [град]

 ( аз) = 0,663 +0,717 = 1,38 [град]

Висновок: Реальна роздільна здатність за дальністю дорівнює:

для D шк1 = 0,64 [км], для D шк2 = 2,83 [км].

Реальна роздільна здатність по азимуту:

 ( аз) = 1,38 [град].

2.3 Розрахунок реальної точності вимірювання дальності та азимуту

Точність характеризується помилкою виміру. Результуючу середньоквадратичну помилку вимірювання дальності розрахуємо за такою формулою:

40,86

 (D ) піт = [км]

Помилкою через непрямолінійність поширення (D ) розбрат нехтуємо. Апаратурні помилки (D ) апп зводяться до помилок відліку за шкалою індикатора (D ) інд . Приймаємо метод відліку за електронними позначками (масштабними кільцями) на екрані індикатора кругового огляду.

 (D ) інд = 0,1  D =1,5 [км] , де  D - Ціна поділу шкали.

 (D ) = = 5 [км]

Результуючу середньоквадратичну помилку вимірювання азимуту визначимо аналогічно:

0,065

 ( аз ) інд =0,1   = 0,4

Висновок: Розрахувавши результуючу середньоквадратичну помилку виміру дальності, отримуємо (D )  ( аз ) =0,4 [град].

Висновок

У цій роботі проведений розрахунок параметрів імпульсної активної РЛС (максимальна дальність з урахуванням поглинання, реальна роздільна здатність по дальності та азимуту, точність вимірювання дальності та азимуту) виявлення повітряних цілей для управління повітряним рухом.

У ході розрахунків було отримано такі дані:

1. Максимальна дальність дії РЛС з урахуванням ослаблення енергії радіохвиль при поширенні дорівнює D макс.осл = 305,9 [км];

2. Реальна роздільна здатність за дальністю дорівнює:

для D шк1 = 0,64 [км];

для D шк2 = 2,83 [км].

Реальна роздільна здатність по азимуту: ( аз) = 1,38 [град].

3. Результуюча середньоквадратична помилка виміру дальності отримуємо (D ) = 1,5 [км]. Середньоквадратична помилка вимірювання азимуту ( аз) =0,4 [град].

До переваг імпульсних РЛС слід віднести простоту вимірювання відстаней до цілей та їх вирішення по дальності, особливо за наявності багатьох цілей у зоні огляду, а також практично повну тимчасову розв'язку між коливаннями, що приймаються і випромінюються. Остання обставина дозволяє застосовувати ту саму антену, як передачі, так прийому.

Недоліком імпульсних РЛС є необхідність використання великої пікової потужності коливань, що випромінюються, а так само неможливість вимірювання малих дальностей - велика мертва зона.

РЛС застосовуються для вирішення широкого кола завдань: від забезпечення м'якої посадки космічних апаратів на поверхню планет до вимірювання швидкості руху людини, від керування засобами ураження в системах протиракетної та протилітакової оборони до індивідуального захисту.

Список літератури

1. Васін В.В. Дальність дії радіотехнічних вимірювальних систем Методична технологія. - М:МІЕМ 1977р.
2. Васін В.В. Роздільна здатність та точність вимірювань у радіотехнічних вимірювальних системах. Методична технологія. - М: МІЕМ 1977р.
3. Васін В.В. Методи вимірювання координат та радіальної швидкості об'єктів у радіотехнічних вимірювальних системах. Конспект лекцій. - М: МІЕМ 1975р.

4. Бакулєв П.А. Радіолокаційні системи. Підручник для вузів. - М.: «Радіо-

Техніка» 2004р.

5. Радіотехнічні системи: Підручник для вузів / Ю. М. Казарінов [та ін]; За ред. Ю. М. Казарінова. - М.: Академія, 2008. - 590 с.:

Інші схожі роботи, які можуть вас зацікавити.
1029.		Розробка програмного забезпечення лабораторного комплексу комп'ютерної навчальної системи (КОС) «Експертні системи»	4.25 MB
	Область ІІ має більш ніж сорокарічну історію розвитку. З самого початку в ній розглядалася низка дуже складних завдань, які, поряд з іншими, і досі є предметом досліджень: автоматичні докази...
3242.		Розробка системи цифрової корекції динамічних характеристик первинного перетворювача вимірювальної системи	306.75 KB
	Обробка сигналів у часовій області широко використовується в сучасній електронній осцилографії та цифрових осцилографах. Для представлення сигналів у приватній області використовуються цифрові аналізатори спектра. Для вивчення математичних аспектів обробки сигналів використовуються пакети розширення.
13757.		Створення мережевої системи тестування електронного супроводу курсу Операційні системи (на прикладі інструментальної оболонки Joomla)	1.83 MB
	Програма для складання тестів дозволить працювати з питаннями в електронному вигляді використовувати всі види цифрової інформації для відображення змісту питання. Метою курсової є створення сучасної моделі webсервісу тестування знань за допомогою засобів webрозробки та програмна реалізація для ефективної роботи тестової системи – захист від копіювання інформації та списування при контролі знань т. Останні два означають створення рівних для всіх умов проходження контролю знань неможливість списування і. .
523.		Функціональні системи організму. Робота нервової системи	4.53 KB
	Функціональні системи організму. Робота нервової системи Крім аналізаторів, тобто сенсорних систем, в організмі функціонують інші системи. Ці системи можуть бути чітко оформлені морфологічно, тобто мати чітку структуру. До таких систем відносяться, наприклад, системи кровообігу дихання або травлення.
6243.			44.47 KB
	Системи класу CSRP Customer Synchronized Resource Plnning. Системи CRM Customer Reltionships Mngement управління відносинами з клієнтами. Системи класу ЕАМ. Незважаючи на те, що передові підприємства для зміцнення на ринку впроваджують найпотужніші системи класу ERP, цього вже виявляється недостатньо для підвищення доходів підприємства.
3754.		Системи числення	21.73 KB
	Число - основне поняття математики, яке зазвичай означає або кількість, розмір, вагу тощо, або порядковий номер, розташування в послідовності, код, шифр тощо.
4228.		Соціальні системи	11.38 KB
	Парсонс визначає як складову більш загальної системи дії. Іншими складовими загальної системи дії є система культури, система особистості та система поведінкового організму. Розмежування між чотирма виокремленими підсистемами дії можна провести за характерними для них функціями. Щоб система дії могла існувати, вона має бути здатна до адаптації досягнення мети інтеграції і збереження погляду, тобто має відповідати чотирьом функціональним вимогам.
9218.		КУРСОВІ СИСТЕМИ ЛА	592.07 KB
	Комплексний метод визначення курсу. Для визначення курсу літаків була створена найчисленніша група курсових приладів та систем, заснованих на різних фізичних принципах роботи. Тому при вимірі курсу виникають похибки, зумовлені обертанням Землі та переміщенням літального апарату щодо Землі. Для зменшення похибок у показаннях курсу проводиться корекція гирополукомпаса, що здається догляду, і корекція горизонтального положення осі ротора гіроскопа.
5055.		Політичні системи	38.09 KB
	Функції модернізації політичних систем. Розглядаючи політику як сферу взаємодії людини і держави можна виділити два варіанти побудови цих зв'язків завжди але не рівномірно поширюються в історії політичного життя.
8063.		Мультибазові системи	7.39 KB
	Мультибазові системи дозволяють кінцевим користувачам різних вузлів отримувати доступ і спільно використовувати дані без необхідності фізичної інтеграції баз даних. Вони забезпечують користувачам можливість керувати базами даних їхніх власних вузлів без централізованого контролю, який характерний для звичайних типів розподілених СУБД. Адміністратор локальної бази даних може дозволити доступ до певної частини бази даних за допомогою створення схеми експорту.

Почнемо спочатку – що таке радіолокація і навіщо вона потрібна? Насамперед хочеться відзначити, що радіолокація – це певна галузь радіотехніки, яка допомагає щодо різних характеристик навколишніх об'єктів. Дія радіолокації спрямовано подачу радіохвиль об'єктом на пристрій.

РЛС, станція радіолокації – це певна сукупність різних пристроїв і апаратів, які дозволяють здійснювати спостереження за об'єктами. Радіохвилі, що подаються РЛС, можуть виявити досліджувану мету і скласти її докладний аналіз. Радіохвилі переломлюються і хіба що «малюють» образ об'єкта. Радіолокаційні станції можуть працювати за будь-яких погодних умов і відмінно виявляти будь-які об'єкти на землі, у повітрі або у воді.

Принципи роботи РЛС

Система дій проста. Радіохвилі зі станції прямують на об'єкти, при зустрічі з ними хвилі заломлюються та відбиваються назад до РЛС. Це називається радіоехо. Для виявлення даного явища станції встановлюються радіопередавачі і радіоприймачі, які мають високу чутливість. Раніше, ще кілька років тому, станції радіолокації вимагали величезних витрат. Але не зараз. Для правильної діяльності пристроїв та визначення об'єктів потрібно зовсім небагато часу.

Всі роботи РЛС базуються не тільки на відображенні хвиль, але також і їх розсіювання.

Де може бути використана РЛЗ?

Сфера застосування систем радіолокації досить широка.

• Першою галуззю буде військова. Використовується визначення земних, водних і повітряних цілей. РЛС здійснюють контроль та огляд території.
• Сільське та лісове господарство. За допомогою подібних станцій фахівці проводять дослідження для вивчення ґрунту та рослинних масивів, а також для виявлення різноманітних загорянь.
• Метеорологія. Вивчення стану атмосфери та складання прогнозів, на основі отриманих даних.
• Астрономія. Вчені за допомогою станцій РЛ вивчають далекі об'єкти, пульсари та галактики.

РЛС в автоіндустрії

З 2017 року в МАІ ведуться розробки, спрямовані на створення малогабаритної станції радіолокації для безпілотних автомобілів. Такі невеликі бортові апарати можуть бути встановлені в кожний автомобіль у найближчому майбутньому. У 2018 році вже проводяться випробування нестандартних РЛЗ для безпілотних апаратів, що літають. Планується, що такі пристрої зможуть визначати земні об'єкти на дистанції до 60 кілометрів, морські – до 100 км.

Варто нагадати, що у 2017 році також була представлена ​​бортова дводіапазонна РЛС невеликого розміру. Унікальний пристрій був розроблений для виявлення різноманітних об'єктів і предметів за будь-яких умов.