rts_lek (1087876), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Координаты цели на горизонтальной поверхности земли определяются по формулам: Х = D cos  sin ; Y = D cos  cos .

Ц

z N D

y  H

Y



x

X

Рис. 9.1. Параметры определения координат цели

( D - дальность, H - высота цели, - азимут,  - угол места,

N - направление меридиана на север)

Задачи, выполняемые РЛС:

1. Определение координат D, H, X, Y, Z.

2. Определение параметров скорости V.

3. Распознавание цели по сигналам ответчика («свой- чужой») и по габаритам (идентификация).

Обычно РЛС входит в более сложные системы, такие как: управления зенитным огнем, наведения ракеты на цель , управления движением в аэропорту и т.п.

1. Классификация РЛС и выполняемые задачи

В зависимости от назначения РЛС делятся на следующие типы:

1. РЛС обзорного типа. Наблюдение воздушного пространства и выявление объектов (целей) и их положения относительно рельефа местности и друг друга. Различают РЛС кругового обзора и секторальные.

2. Координатные РЛС следящего типа. Точное измерение координат и выдача информации о движении. Используются в системах управления зенитными ракетами, в системах управления космическими аппаратами и т.п.

1. Специализированные измерители (радиовысотомеры, доплеровский измеритель вектора скорости).

9.3. Тактические характеристики РЛС

Основными тактические характеристиками РЛС являются:

1. Зона действия (рабочая зона) - зона в которой РЛС выполняет свое назначение. Обычно подразумевается максимальная дальность действия.

2. Измеряемые координаты и точность измерения.

- Определяются назначением (2-х и 3-х координатные)

- Точность и погрешность измерения координат усложняет конструкцию.

3. Разрешающая способность.

-Возможность раздельного наблюдения близко расположенных целей.

4. Помехозащищенность (способность работать при помехах).

5. Пропускная способность. Определяет плотность потока обрабатываемых целей.

6. Время развертывания (время приведения РЛС в рабочее состояние).

7. Надежность (вероятность выхода из строя или длительность безотказной работы).

Тактические характеристики определяются техническими характеристиками РЛС (мощностью передатчика, чувствительностью приёмника).

Важными характеристиками являются затраты на производство и стоимость РЛС. При высокой стоимости РЛС не будет пользоваться спросом.

9.4. Сигналы и цели в РЛС

А) Определение дальности до цели.

Зондирующий и отраженный сигналы РЛС можно просмотреть на экране осциллографа. Вид сигналов после детектирования (видеосигналов) показан на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Зондирующие (большие) и отраженный сигналы в РЛС

Зондирующие сигналы следуют с периодом Т_з, который называют также периодом следования импульсов Т_с. Этот период определяет максимально просматриваемую дальность (зону обзора), которую можно определить, пользуясь формулой 9.1. Время запаздывания отраженного сигнала относительно зондирующих импульсов t_з=_д определяет дальность до цели согласно формуле 9.1.

Б) Определение скорости цели.

Используется доплеровское смещение частоты, которое зависит от скорости движения цели по направлению к РЛС:

, (9.2)

где f_s - несущая частота радиосигнала, V_r - радиальная скорость цели, c - скорость света в атмосфере, _s - длина волны радиосигнала.

При приближении цели к РЛС доплеровское смещение положительно (частота принимаемого сигнала больше, чем у зондирующего). При удалении цели доплеровское смещение отрицательно.

Движение и повороты цели, а также измерение времени распространения сигнала в пространстве вызывают флуктуацию сигнала, как по амплитуде, так и по частоте.

Флуктуация - медленно меняющийся процесс по сравнению с f_S . Поэтому когерентность сигнала сохраняется. Есть РЛС, которые по флуктуациям определяют характер цели (идентификация цели).

Важной технической характеристикой РЛС является разрешающая способность – возможность раздельного наблюдения двух близко расположенных объектов или частот.

Разрешающая способность по дальности определяется длительностью зондирующего импульса _s:

D = c_s / 2 .

Это выражение определяет точность, с которой определяется дальность и координаты цели.

Разрешающая способность по угловым координатам зависит от ширины диаграммы направленности .

Разрешающая способность по скорости определяется разрешающей способностью по частоте, которая зависит от длительности наблюдения импульса. Чем больше длительность импульса, тем выше разрешение по частоте. Т.е. . разрешение по частоте (скорости, доплеровского смещения).

Используя формулу (9.2) и выражение для f_pc находим разрешающую способность по скорости и точность её определения:

V_r=f_pcc/2f_s =c/(2 f_s _s) .

Последнее выражение означает, что чем выше частота и больше длительность импульса, тем точнее измеряется скорость. Однако при увеличении длительности импульса теряется разрешающая способность по дальности.

9.5. Общая характеристика зондирующих сигналов

Структура зондирующего сигнала и способ модуляции, имеют большое значение для обеспечения помехоустойчивости и разрешающей способности (по дальности и частоте).

Обнаружение объектов-целей и измерение их параметров осуществляется путем сопоставления принятого сигнала с ожидаемым, который формируется задающим генератором зондирующего сигнала (см. гл.4). Применяются также согласованные (и корреляционные) фильтры.

Виды сигналов РТС, их преимущества и области применения:

1) Импульсные. Высокая мощность импульса, хорошая помехозащищенность, высокое разрешение по дальности, работа на одну антенну. Применяется в РЛС обзорного и координатного типа.

2) Непрерывные (квазинепрерывные). Высокое разрешение по скорости. (Трудность в развязке приемо-передающего тракта, требуется отдельных антенн передатчика и приемника.). Используются в доплеровских измерительных системах и высотомерах.

1. Комбинированный и линейно-частотно модулированный (ЛЧМ) сигналы. Высокое разрешение по дальности и скорости, возможность использования согласованных фильтров, позволяющих выделять сигналы на фоне сильных помех. Используются в РЛС с большой дальностью обнаружения.

9.6. Последовательности (пачки) импульсов в РЛС

При сканировании антенны цель не всегда находится в диаграмме направленности. Только в течение промежутка времени, когда диаграмма «накрывает» цель, на входе приемника появляется последовательность отраженных импульсов, сначала нарастающая, а, затем, убывающая по интенсивности. Эта последовательность называется пачкой импульсов, и она имеет вид, показанный на рис. 9.3.

Особенность появления не одного, а нескольких отраженных импульсов, повторяющихся с периодом равным периоду зондирования, позволяет использовать фильтры накопители и гребенчатые узкополосные фильтры, выявляющие сигналы на фоне сильных помех.

Рис. 9.3. «Накрытие» цели диаграммой и структура пачки отраженных импульсов

Принцип неопределенности

Ширина спектральной полосы сигнала f_s связана с длительностью одиночного РЛС импульса _s следующим соотношением: f_s = 1/_s .

Его можно записать как: f_s_s= 1.

Обычно в импульсных РЛС _s= 0,5 или 1 мкс

Это соответствует разрешению по дальности с точностью, соответственно: D=75 и 150 м.

При увеличении точности по дальности падает разрешающая способность по скорости.

В некогерентных системах определяется только дальность

и углы (места и азимут).

В когерентных системах _sП = n_s пачка воспринимается как единый сигнал, и это позволяет получить более высокое разрешение по частоте (скорости) и повысить помехоустойчивость.

9.7. Особенности отражения радиоволн от целей

Интенсивность отражения зависит от геометрических размеров и конфигурации цели, физических свойств ее поверхности, длинны и поляризации падающей волны.

Эффективная площадь рассеяния - это стандартная мера, учитывающая габариты, конфигурацию цели и степень отражения радиоволн. Вместе с тем это количественная мера, используемая в расчетах, равная площади, не поглощающей и равномерно рассеивающей поверхности, которая, будучи расположенной, нормально лучу, создает в приемной антенне поле той же напряженности, что и цель.

Эффективная поверхность рассеяния самолета может изменяться. Это связано со сложным характером отражений от поверхности и наличием так называемых «блестящих точек» (на округлой поверхности) и «уголковых отражателей» (углы поверхностей под прямыми углами, от которых луч отражается точно обратно к РЛС). При маневрах самолета, его эффективная поверхность рассеяния меняется, и интенсивность отраженного сигнала меняется (флуктуирует). Эти изменения можно интерпретировать как флуктуационную помеху со спектром, представленным на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Спектр флуктуационной помехи за счет изменения эффективной поверхности рассеяния самолета при маневрировании

Разрешающая способность и разрешаемый объем РЛС

Разрешающая способность РЛС – способность наблюдать раздельно две близко расположенные цели.

Разрешающая способность РЛС по дальности определяется длительностью импульса:

.

Разрешающая способность РЛС по угловым координатам определяется шириной диаграммы направленности .

Ширина диаграммы направленности параболической антенны в радианах:

, где _s- рабочая длина волны, d_A - диаметр антенны.

Для расчета в градусах используют формулу: .

Координатная ошибка составит:

Разрешаемый объем РЛС (рис. 9.5) - это объем усеченного конуса с высотой D и основанием т.е.:

Характеристики

Список файлов лекций