ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЗАК Тема 2 Основы радиолокации

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЗАК Тема № 2: Основы радиолокации

План изучения темы №п/ п Номер и название занятия Время Вид занятия 1. Введение в радиолокацию 2 ч. лекция 2. Структурная схема радиолокатора 2 ч. лекция 3. Методы определения координат цели. 2 ч. лекция 4. Линии передачи электромагнитной энергии. Антенны РЛС 2 ч. лекция 5. Импульсная техника 2 ч. лекция 6. Электровакуумные приборы 7. Генераторы импульсов 2 ч. лекция 8. Радиопередающие устройства 2 ч. лекция 9. Приемные устройства РЛС 2 ч. лекция 10. Устройство элементов приемной системы 2 ч. лекция 11. Индикаторные устройства РЛС 2 ч. лекция 12. Семинар 2 ч. лекция

Занятие № 3. Структурная схема Занятие № 1. Введение в ЗАК. радиолокацию

Учебные цели: Изучить: Определение радиолокации, её виды, диапазоны и свойства радиоволн, виды электрических импульсов, их параметры. Цепи формирования импульсов.

Учебные вопросы занятия: 1. Радиолокация и её виды. Методы радиолокации. 2. Радиоволны и их основные свойства.

ВОПРОС № 1 Радиолокация и её виды. Методы радиолокации.

В СССР работы по радиолокации были развёрнуты с 1933 по инициативе М. М. Лобанова, под руководством Ю. К. Коровина и П. К. Ощепкова. Первые практически использовавшиеся РЛС, действие которых было основано на появлении биений при пересечении самолётом линии передатчик — приёмник, разработаны под руководством Д. С. Стогова в 1938. Импульсный метод радиолокации разработан в 1937 в Ленинградском физикотехническом институте под руководством Ю. Б. Кобзарева.

Основные задачи радиолокации : - Обзор воздушного пространства и обнаружение воздушных целей; - Опознавание целей, т. е определение государствен ной принадлежности и типа целей; - Отображение воздушной обстановки - Определение координат и параметров движения (скорости, курса, манёвра) целей; - Оповещение своих войск о воздушном противнике; - Выдача целеуказаний средствам поражения; - Радиоуправление средствами поражения целей; - Неконтактный подрыв боевых частей вблизи цели; - Радиоэлектронное противодействие воздушному противнику.

Для радиолокационного наблюдения используют: - эхо-сигналы, образующиеся в результате отражения радиоволн от объекта, облученного РЛС ; - сигналы РЛС, переизлучаемые ретранслирующим устройством, находящимся на объекте, местоположение которого определяется; - собственное радиоизлучение объекта — излучение радиоустройств, находящихся на объекте, или тепловое излучение самого объекта, определяющееся его температурой (пассивная радиолокация).

Радиолокацией называется обнаружение и распознавание различных объектов в пространстве и определения координат и параметров движения с помощью радиоволн. радиолокация активная полуактивная с активным ответом пассивная Радиолокационные станции представляют собой устройства, способные при помощи радиоволн обнаруживать самолеты, корабли, и другие цели, а так же определять их местоположение (координаты).

метод активной радиолокации Передатчик АВС Синхронизатор Приёмник Индикаторное устройство

метод активной радиолокации Передатчик АВС Синхронизатор Приёмник Индикаторное устройство Зондирующие импульсы U Тпов Отраженные импульсы Δt t

метод полуактивной радиолокации Метод полуактивной радиолокации является частным случаем активной радиолокации, и отличается тем, что облучение цели и её обнаружение производится в разных пунктах.

метод радиолокации с активным ответом Радиолокация с активным ответом характеризуется тем, что на объекте устанавливается ответчик, представляющий собой переизлучатель (приёмно-передающее устройство), запускаемый сигналами активного локатора. переизлучатель

пассивный метод радиолокации Пассивная радиолокация в отличие от активной основывается на приёме собственного излучения цели в радиочастотном диапазоне. Основное достоинство пассивной радиолокации состоит в полной скрытности работы, объясняющейся отсутствием передающего устройства, а также в возможности обнаружения некоторых целей, недоступных для активных радиолокаторов. индикаторное устройство приёмник

В соответствии с выполненными тактическими функциями различают: - РЛС обнаружения целей; - РЛС точного определения координат и параметров движения целей; - РЛС распознавания и т. д. РЛС обнаружения обычно являются многоцелевыми, РЛС точного определения координат, как правило, одноцелевые или рассчитаны на малое число целей. Существуют также и многофункциональные РЛС, обеспечивающие одновременное выполнение нескольких функций.

РЛК П-40

РЛС П-18

РЛС П-19

РЛС 9 С 19 М 2

РЛС «Каста-2»

ВОПРОС № 2 Радиоволны и их основные свойства.

Радиоволны - это электромагнитные колебания с длиной волны (λ ) от 500 мкм до десятков километров , и частотой (f < 6× 1012 гц). Радиоволны примененяются в радиовещании, телевидении, радиотелефонной, радиотелеграфной, радиорелейной, тропосферной связи, радиолокация, радиометеорология и т. д. . Во всех перечисленных случаях радиоволны являются средством передачи на расстояние без проводов той или иной информации: речи, телеграфных сигналов, изображений. Радиоволны используются для определения направления и расстояния до различных объектов (радиодальномер), для получения сведений о строении верхних слоев атмосферы, Солнца, планет и т. п. Радиоволны распространяются в свободном пространстве со скоростью света С. Между длиной электромагнитной волны λ, частотой колебаний fи скоростью распространения света С существует зависимость имеющая вид:

Название волн Длина волны, м Частота, МГц Радиоволны делятся на диапазоны: Сверхдлинные волны 105 -104 3*10 -3 -3*10 -2 Длинные волны (ДВ) 104 -103 3*10 -3 -3*10 -2 Средние волны (СВ) 1000 -100 3*10 -1 -3 Короткие волны (KB) 100 -10 3 -30 Ультракороткие волны (УКВ) 3 -106 10 -0, 0003

Диапазон УКВ разбит на поддиапазоны: Название Длина волны, Частота поддиапазона волн м колебаний, Мгц Метровые волны Дециметровые волны Сантиметровые волны Миллиметровые волны 10 – 1 м 1 – 0, 1 м 30 - 3000 0, 1 – 0, 01 м 3× 103— 3× 104 0, 01– 0, 0003 м 3× 104— 3× 106

Эти радиоволны обладают 4 полезными для радиолокации свойствами: q Возможностью их направленного излучения, т. е. возможностью концентрации их энергии с помощью антенны в узкие пучки. q Способностью отражаться от границы Форму этого пучка и распределение энергии в нём принято разнородных сред и приносить в эхосигнале характеризовать радиолокационную информацию о цели и помехах. q ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ антенны (ДНА). Прямолинейностью и равномерностью При этом дальность действия света в среде распространения со скоростьюрадиолокатора Дмах q Эффектом Доплера, сущность которого состоит в близкой к однородной. Это свойство обеспечивает том что частота отражённого от цели сигнала, быстрое достоверное получение РЛИ и является отличается от частоты зондирующего сигнала на основой радиодальнометрии. скорости цели. величину пропорциональную

Данные измерений могут быть дискретными В основе наиболее распространённого вида (вырабатываемыми через определённые интервалы радиолокации - с зондирующим излучением — лежит времени) или непрерывными. Объекты могут быть явление отражения радиоволн. Простейшей В радиолокации измеряют расстояние до объекта одиночными или множественными либо представлять характеристикой отражающих свойств объекта (в (дальнометрия, или дистанциометрия), направление собой сплошные образования. Возможно сложное направлении на приёмную антенну РЛС при заданном прихода сигналов (пеленгация), радиальную и угловую (комбинированное) наблюдение, например направлении поля зондирующего излучения) является скорости движения объекта, высоту объекта или угол радиолокационный обзор пространства в некотором эффективная площадьместа. рассеяния (ЭПР) объекта , секторе, позволяющий производить поиск и позволяющая определить плотность потока мощности обнаружение новых объектов в этом секторе и поля у приёмной антенны РЛС через плотность потока одновременно непрерывно получать текущие мощности излучения у объекта. координаты уже обнаруженных объектов.

Радиоволны обладают основным свойством, распространяться в однородной среде прямолинейно и с постоянной скоростью. При распространении в пространстве радиоволны сильно ослабляются. Главная причина ослабления заключатся в том, что по мере распространения энергия радиоволн распределяется во всё большем объёме пространства и, следовательно, на единицу объёма приходится всё меньшая доля энергии. Распределение радиоволн за пределы видимостb объясняется в основном тремя явлениями: - Явлением дифракции; - явлением отражения радиоволн от верхних ионизированных слоев атмосферы; - явлением атмосферной рефракции.

Дифракцию рассматривают, как способность электромагнитных волн огибать неровности поверхности, на которую они падают, в том числе и кривизну земной поверхности, если размеры их соизмеримы с длиной волны. Явление дифракции можно объяснить тем, что любая точка поверхности, на которую падает электромагнитная волна, становится источником вторичного излучения, в результате чего и происходит как бы огибание неровности поверхности. . Если на поверхности земли установлен передатчик А, то препятствием для радиоволн к приёмнику В является выпуклая поверхность земли. Так как высота этого препятствия Н соизмерима с длиной волны в диапазонах длинных, средних и отчасти коротких волн, то волны этих диапазонов могут приходить в точку В за счёт явления дифракции. А H В

Явление дифракции выражено тем слабее, чем короче длина волны l При работе на ультракоротких радиоволнах дифракцией волн можно пренебречь. Радиоволны, распространяющиеся вокруг земного шара и огибающие его вследствие явления дифракции, называются земными или поверхностными волнами. Так как поверхностная волна проникает в землю на некоторую глубину, то часть её энергии поглощается землёй, что и служит причиной затухания поверхностных радиоволн. Установлено, что интенсивность поглощения обратно пропорциональна квадрату длины волны. Поэтому при использовании поверхностных волн дальность радиосвязи уменьшается с уменьшением длины волны.

другой путь распространения радиоволн за счёт отражения от верхних ионизированных слоев атмосферы Благодаря наличию свободных электронов ионосфера обладает свойством проводника электричества и электромагнитные волны могут отражаться от неё. Так как поверхность земли также отражает радиоволны, то радиоволны излученные антенной передатчика, могут распространяться, последовательно отражаясь от ионосферы и поверхности земли, и достигать, таким образом, любой точки земли. Волны, распространяющиеся подобным путём, называются пространственными или ионосферными волнами. При соответствующих условиях пространственная волна может обогнуть земной шар.

Явление атмосферной рефракции радиоволн происходит вследствие неоднородности земной атмосферы. Параметры атмосферы (давление, температура, влажность) изменяются с высотой, вследствие чего убывает показатель преломления. Это вызывает рефракцию по направлению к земной поверхности. Траектория луча оказывается искривлённой, что также позволяет принимать радиоволны за пределами горизонта. В тех случаях, когда имеет место дифракция или отражения волн от ионосферы, влияние атмосферной рефракции на дальность распространения получается незначительным и им можно пренебречь. Однако для диапазонов УКВ атмосферная рефракция становится фактором, от которого зависит дальность действия радиотехнической аппаратуры.

Задание на самостоятельную подготовку • Повторить изученный материал занятия. • Катков Е. А. , Кромин Г. С. «Основы радиолокационной техники» ч. 2 стр. 3 -5, стр. 10 -11. • “ Принципы построения ЗАК С-60”. Учебно-методическое пособие. Томск- 2000