Дисциплина Основы радиолокации и построения ЗРК ЗРС 2

Дисциплина: Основы радиолокации и построения ЗРК(ЗРС)

2 Тема № Общие сведения о радиолокации Занятие № 1 Основные понятия радиолокации

Учебные и воспитательные цели: 1. Ознакомить с основными понятиями и терминологией радиолокации. 2. Изучить задачи, решаемые радиолокацией, системы координат, используемые в радиолокации. 3. Изучить физические явления, используемые в радиолокации, виды радиолокации. 4. Воспитывать дисциплинированность и организованность в ходе занятия.

Литература: 1. Дружинин В. В. «Справочник по основам радиолокационной техники» . Воениздат, Москва, 1967 (стр. 11 -12). 2. Канцельсон В. З. «Основа радиолокации и импульсной техники» . Гидрометеоиздат, Ленинград, 1985 (стр. 4 -29).

Учебные вопросы занятия: 1. Основные понятия и терминология радиолокации. 2. Задачи, решаемые радиолокацией. Системы координат, используемые в радиолокации. 3. Физические явления, используемые в радиолокации. Виды радиолокации.

Введение Р а д и о л о к а ц и я - отрасль радиоэлектроники, обеспечивающая получение сведений об объектах путем приема и анализа радиоволн, отраженных, переизлученных или излученных объектом. Слово радиолокация происходит от латинских слов 1 осatio (место) и radio (излучение), которые определяют одну из основных задач радиолокации - определение местоположения объектов и способ ее решения, основанный на использовании радиоволн.

104 10 Ультрафиолетовые Рентгеновские Гамма-лучи 10 -2 Субмиллиметровы е Инфракрасные Миллиметровые Сантиметровые Дециметровые Метровые Короткие Средние Длинные Сверхдлинные Условные границы диапазонов электромагнитных волн Радиолокация Оптолокация 10 -4 10 -8 10 -11 Длина волн, м.

Основные понятия и терминология радиолокации Объекты радиолокации называют радиолокационными целями. К ним относятся любые физические тела, которые обнаруживаются с помощью радиоволн. Радиолокационными целями могут служить: аэродинамические, баллистические, космические, наземные объекты, земная поверхность и пр. Совокупность сведений о целях, получаемых методами радиолокации, называют радиолокационной информацией. К радиолокационной информации относят сам факт наличия целей, их количество, координаты, классы и др.

Параметры и виды импульсов Импульсы – это кратковременные изменения электрического напряжения или тока от некоторого установившегося значения, в общем случае не равного нулю. Слово импульс по латыни означает «толчок» . Импульсный характер работы передающего и приемного устройств, и необходимость измерения коротких промежутков времени требует использования синусоидальных периодических колебаний и периодических колебаний других форм. Эти колебания носят название «несинусоидальные колебания» .

Несинусоидальные колебания.

Существует два вида импульсов тока и напряжения: Видеоимпульсы - напряжение (ток), мгновенное значение которого отличается от нуля или какого-то постоянного уровня в течении короткого промежутка времени. Радиоимпульсы - импульсы высокочастотного синусоидального напряжения (тока), огибающей которых является видеоимпульс. Видеоимпульсы Радиоимпульсы

Видеоимпульс прямоугольной формы Импульсы прямоугольной формы состоят из трёх участков: передний фронт (АВ), вершина (ВС), задний фронт (CD).

Основные параметры импульсного колебания: -треугольные; -трапецеидальные; -прямоугольные; -экспоненциальные. 2. Полярность импульсов. Различают импульсы положительной и отрицательной полярности. Если в период повторяются импульсы обеих полярностей, то такие импульсы называют двусторонними. 3. Период повторения импульсов (Т) - интервал времени от момента появления одного импульса до момента появления следующего импульса той же полярности. Величина, обратная периоду повторения импульсов, называется частотой повторения импульсов F , измеряется она в герцах (50 - 5000 Гц). 4. Амплитуда импульса (Um) - представляет собой величину одностороннего импульса, измеренную от начального уровня до его максимального значения. 5. Длительность импульса ( и) - время между точками на огибающей импульса, измеренное на уровне 0. 1 от его максимального значения (Um). 1. Форма импульса:

6. Длительность переднего фронта tпф - определяет время нарастания импульса от 0, 1 до 0, 9 Um. Длительность заднего фронта tзф определяет время его спадания от 0, 9 до 0, 1 Um. Это время составляет 5 -20 % длительности импульса. 7. Крутизна фронта импульса: S = Um / tф

8. Спад вершины импульса представляет собой изменение амплитуды импульса на его центральном участке U 9. Скважность импульсов Q: Величина обратная скважности К - коэффициент заполнения. К= 1/Q, (0. 1 -0. 0002) 10. Среднее значение импульса - это такое значение тока (напряжения, мощности), которое получается, если ток (U , Р) за время импульса распределить равномерно на весь период, т. е. это постоянная составляющая импульсного колебания где: i(t), P(t) - мгновенные значения тока и мощности за время импульса. Для прямоугольных импульсов:

Вывод: Системы радиолокации относятся к системам извлечения информации. Следует иметь в виду, что существуют также радиосистемы передачи информации (системы радиосвязи, радиовещания, телевидения), радиосистемы разрушения информации (системы радиопротиводействия) и системы радиоуправления различными процессами и объектами (например, беспилотными аппаратами).

Системы радиолокации относятся к системам извлечения информации. Следует иметь в виду, что существуют так же: радиосистемы передачи информации (системы радиосвязи, радиовещания, телевидения); 2. радиосистемы разрушения информации (системы радиопротиводействия) ; 3. системы радиоуправления различными процессами и объектами (например, беспилотными аппаратами). 1.

Задачи, решаемые радиолокацией. Можно выделить четыре задачи радиолокации: Øобнаружение целей; Øразрешение целей; Øизмерение координат и параметров движения целей; Øраспознавание целей.

Обнаружение радиолокационных целей заключается в установлении факта наличия или отсутствия цели в каждом разрешаемом объеме пространства, размеры которого определяются параметрами РЛС. Разрешение радиолокационных целей состоит в раздельном обнаружении каждой цели при наличии в зоне действия РЛС других целей.

Системы координат, используемые в радиолокации Измерение координат и параметров движения разрешаемой цели состоит в определении местоположения цели относительно РЛС. К параметрам движения относят составляющие вектора скорости цели, ускорение и т. д. Применительно к радиолокационным целям ПВО измерение представляет собой стереометрическую (объемную) задачу, т. е. положение цели в пространстве однозначно определяется тремя координатами.

Сферическая система координат Координатами цели в этой системе координат являются: Ø Д - дальность наклонная; Ø - азимут; Ø - угол места. Азимут цели - отсчитывается от ориентированного направления до проекции линии визирования цели на плоскость горизонта (XOY). Угол места цели - это угол между линией визирования цели и ее проекцией на плоскость горизонта.

Прямоугольная система координат находит применение для передачи координат цели РЛС на командный пункт или для целеуказания другой РЛС. Координатами цели в этой системе являются Хц, Уц, Нц. При передаче целеуказания сферические координаты цели преобразуются в прямоугольные в соответствии с уравнениями: ØXц = D cose cosb ØYц = D cose sinb ØHц = D sine

Параметрическая система координат - используется для определения границ зон пуска и поражения ЗУР целей. Распознавание радиолокационных целей состоит в отнесении каждой обнаруженной цели к определенному классу. Практический интерес представляет деление целей на классы по тактическим соображениям: 1) истинная цель или ложная цель; 2) самолет, ракета или вертолет; 3) бомбардировщик или истребитель и т. д.

Физические явления, используемые в радиолокации. Виды радиолокации. Решение задач радиолокационного наблюдения основано на использовании ряда физических явлений, происходящих при распространении электромагнитных волн (радиолокационных сигналов). Существуют три вида излучения целью: собственное, вторичное, переизлучение.

Собственное излучение цели вызывается следующими факторами: Ø работой радиоэлектронных средств (РЭС) на борту цели; Ø радиотепловым излучением нагретых частей цели в диапазоне инфракрасных, субмиллиметровых, и миллиметровых волн; Ø излучением колеблющихся частиц ионизированной атмосферы в районе цели при запуске ракет и ядерном взрыве.

Вторичное излучение (отражение) радиоволн возникает на границе раздела сред с различными электрическими параметрами - диэлектрической и магнитной проницаемостями. Вторичное излучение предполагает облучение цели электромагнитной волной, создаваемой радиолокационной станцией. Переизлучение радиоволн возможно при наличии на борту цели приемо-передающей (ретранслирующей) аппаратуры.

Эффект Доплера - Белопольского (эффект Доплера) состоит в изменении частоты радиолокационного сигнала вследствие движения цели. В случае активной радиолокации частота отраженного сигнала отличается от частоты излученного РЛС сигнала на величину Fд, пропорциональную радиальной скорости цели Vr = D: Fд=2 Vr/L =2 VРЛС; rfo/c L- длина волны излучения fo-частота излученного РЛС сигнала. Величину смещения частоты Fд называют частотой Доплера.

Виды радиолокации В зависимости от способа получения радиолокационного сигнала (собственное излучение цели, вторичное излучение, переизлучение) различают три вида радиолокации: - пассивную, - активную с пассивным ответом, - активную с активным ответом.

При пассивной локации радиолокационный сигнал представляет собой собственное излучение цели ПРЕИМУЩЕСТВО ПАССИВНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ : - ВЫСОКАЯ СКРЫТНОСТЬ РАБОТЫ РЛС; - ПРОСТОТА РЛС; - МИНИМАЛЬНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ НА ОБНАРУЖЕНИЕ ЦЕЛИ ВСЛЕДСТВИЕ ОТСУТСТВИЯ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕО УСТРОЙСТВА. НЕДОСТАТКИ ПАССИВНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ : - ЗАВИСИМОСТЬ УСЛОВЙ ЛОКАЦИИ ОТ ПАРАМЕТРОВ СОБСТВЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЦЕЛИ; - НЕВОЗМОЖНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО ЦЕЛИ;

Активная радиолокация с пассивным ответом основана на вторичном излучении радиоволн. Радиопередающее устройство такой РЛС является источником зондирующего сигнала, облучающего цель. Часть рассеянной целью электромагнитной энергии возвращается к радиоприёмному устройству РЛС. В зависимости от расположения радиопередающего и радиоприёмного устройств различают совмещённые (однопозиционные) разнесённые (многопозиционные) системы.

К недостаткам активной радиолокации с пассивным ответом относятся: Ø сложность радиолокационного наблюдения цели на фоне сигналов, отраженных от земной поверхности, гидрометеоров и искусственных пассивных помех; Ø сложность обнаружения малоразмерных объектов, отражающих очень слабые сигналы; Ø излучение передатчика демаскирует РЛС. Этот вид радиолокации широко применяется для обнаружения и измерения координат наземных, воздушных и космических целей.

Активная радиолокация с активным ответом предполагает оборудование радиолокационной цели аппаратурой ретрансляции. Ответчик принимает запросный сигнал РЛС и переизлучает его в направлении РЛС. Достоинством этого вида радиолокации являются: - большая дальность наблюдения малоразмерных целей, - возможность кодирования запросного и ответного сигналов для получения дополнительной информации о цели (о бортовом номере самолета, количестве топлива, высоте полета и т. п. ).

Вывод: 1. Действие РЛС основано на физических свойствах распространения ЭМВ. 2. Информация о радиолокационных характеристиках объектов может быть получена методами как активной, так и пассивной радиолокации.