Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Прямая НА отображает погрешности, вызванные различными нестабильностями работы элементов аппаратуры. При этом учтено, что погрешность измерения угловых координат обратно пропорциональна корню квадратному из 7 и, следовательно, пропорциональна квадрату дальности до цели. Зависимости носят качественный характер и представлены в относительных единицах. Однако они наглядно показывают воздействие различных факторов на погрешность СИ Н, которая минимальна на средней дальности до цели О,, и возрастает при ее увеличении или уменьшении относительно Р,.р. Погрешность СИН при сопровождении низколетящих самолетов, вертолетов, крылатых ракет и других объектов при малых углах места центра отражения цели относительно подстилающей поверхности заслуживает особого рассмотрения.
В этих случаях в зоне облучения появляется второй центр отражения, связанный с зеркальным отражением от подстилающей поверхности. В общем случае погрешность обусловлена многопутевостью приходящих к антенне сигналов и зависит от угла места сопровождаемой цели и параметров ДНА РЛС (ширины ее главного лепестка и уровня боковых лепестков). Различают три характерных ситуации. Первая возникает при углах места В < ббпр, когда начинают действовать отражения по боковым лепесткам ДНА. Вторая — при б < 0,8бд, когда действуют сильные отраженные сигналы по главномулепесткуДНА.
При  — ~ 0 прямой и отраженный сигналы примерно одинаковы по амплитуде, но сильно различаются по фазе (при зеркальном отражении и вертикальной поляризации на я), что приводит к снижению отношения сигнала к шуму. С изменением дальности погрешность циклически изменяется, увеличиваясь при увеличении дальности в сторону зеркального изображения цели. Снижение погрешности СИН при малых В может быть достигнуто сужением главного лепестка ДНА (уменьшением ~3х). В некоторых случаях полезен переход к незамкнутой системе слежения по ~3 с фиксированным положением оси антенной системы на уровне 0,7...0,8бд при сохранении замкнутого режима слежения по азимуту. Это позволяет ограничить погрешность СИН по углу места на уровне, не превышающем 0,3бм и таким образом избежать потерь цели (выход из режима слежения).
При моноимпульсном СИН возможно использовать подавление сигнала, отраженного от поверхности, созданием дополнительного провала в разностной ДНА, что вполне возможно при применении ФАР. В случае зеркальной антенны для создания нулевого провала потребуется дополнительная пара облучателей, смещенных относительно фокуса зеркала в вертикальной плоскости.
Для борьбы с отраженными сигналами полезно также повышение разрешающей способности РЛС по дальности и скорости, 342 что создает возможность отделения прямого сигнала от отраженного. В некоторых случаях полезна смена поляризации сигнала, если эта возможность предусмотрена при создании СИН. Надо заметить, что проблеме повышения точности сопровождения цели при малых углах места посвящено много научных трудов.
При этом рассматривалась возможность сверхразрешения по угловым координатам за счет анализа спектра приходящих сигналов. К сожалению этот метод хорош для разделения некоррелированных сигналов (что используется в радиоастрономии) и не эффективен в случае разрешения коррелированных прямого и отраженного сигналов. Таким образом, наиболее эффективным методом повышения точности СИН (особенно при сопровождении целей на малых углах места) является сужение ДНА, что при ограниченных размерах раскрыва возможно лишь при укорочении длины волны РЛС.
Далее рассмотрена РЛС миллиметрового диапазона, в которой решены многие проблемы, связанные с повышением точности и разрешающей способности при измерении угловых координат. Обратимся теперь к РЛС, осуществляющим автоматическое сопровождение целей в режиме обзора заданной области пространства. Вначале рассмотрим РЛС автоматического обнаружения и сопровождения (АОТ) в режиме кругового обзора (КО). Такие РЛС используются в системах УВД и П ВО. Они могут быть двухкоординатными и трехкоординатными. В первых применяется КО, причем ДНА перекрывает весь заданный сектор обзора по углу места.
КО осуществляется чаще всего поворотом антенны зеркального типа с угловой скоростью порядка 5 ... 20 об/мин. В трехкоординатных РЛС используются ДНА карандашного типа, осуществляющие винтовой обзор: круговой по азимуту и в заданном секторе по углу места. При использовании ФАР электронное управление положением ДНА может сочетаться с механическим поворотом ФАР. Особенностью таких систем является низкий темп обновления информации, определяемый временем обзора порядка 3...12 с. Обнаружение целей и начальное определение дальности и азимута в двухкоординатной РЛС осуществляется обычно с помощью ИКО, что позволяет выбрать цели для сопровождения с помощью цифровых процессоров.
Выбор целей осуществляется селекторными импульсами по дальности и азимуту. В отличие от систем непрерывного сопровождения, в которых информация обновляется с частотой повторения зондирующих импульсов и селекторные импульсы по дальности имеют длительность, немного превышающую длительность сигнала (а по угловым координатам— ширину ДНА), селекторные импульсы в системах сопровождения при сохранении режима обзора должны перекрывать широкую зону, превышающую величину возможного изменения соответ- 343 ствующей координаты за время обзора. Конечно это ухудшает помехозащищенность РЛС и точность определения координат.
Этот недостаток восполняется возможностью сопровождения одновременно нескольких выбранных объектов, координаты которых непрерывно определяются цифровым процессором. На выходе процессора формируются траектории движения целей на основе вычисляемых координат. Построение траекторий производится в процессе поступления отметок целей в пределы соответствующих селекторных импульсов, которые в режиме сопровождения следуют за перемещением целей. При этом осуществляются в цифровом виде функции следящей системы. Применение ФАР позволяет осуществить моноимпульсный режим сопровождения нескольких целей при сохранении обзора.
Это возможно при наличии большого числа элементов ФАР, группируемых и управляемых в соответствии с задан ными алгоритмами. Управление при этом производится от компьютера, что позволяет оперативно управлять работой РЛС. По этому принципу построены РЛС, используемые в системах ПВО и ПРО. РЛС сопровождения целей при сканировании ДНА в сравнительно узком секторе (Т%5) позволяют при наличии ФАР осуществлять достаточно точное сопровождение одновременно нескольких целей. Сужение сектора обзора позволяет существенно снизить время обзора, а следовательно, и интервал обновления информации. В РЛС системы управления посадкой используются два ортогональных веерных луча, сканирующих по азимугу в секторе О, = 20 и углу места в секторе 0~ —— 7'. Сканирование сектора осуществляется всего за 0,5 с. В другой более совершенной посадочной РЛС с ФАР формируется несколько лучей карандашной формы, сканирующих в секторе О, = 20' и 9а —— 15', позволяющих осуществлять слежение одновременно за шестью ЛА с частотой съема данных 20 Гц.
РЛС подобного типа используются и для управления ракетами. Конечно, РЛС, обеспечивающие обзор и одновременно точное определение координат нескольких объектов, должны иметь большое число элементов ФАР, управляемых от компьютера, сложные устройства высокочастотного тракта и требуют увеличения мощности по сравнению с СИН сопровождения одной цели при одинаковой дальности действия. В последние годы использование сложных ФАР позволяет создавать РЛС с автоматическим сопровождением многих целей с точностью, которую раньше можно было получать только при сопровождении одной цели.
Так, в известной американской подвижной РЛС МОТВ (Мц)1)р!е ОЬ1есг Тгасй)пй Кадаг) использована ФАР с диаметром апертуры 3,6 м, обеспечивающая формирование карандашной ДН шириной 1' (РЛС работает в диапазоне ).„= 5 см). В РЛС применяется четырехрупорное облучение апер- 344 туры ФАР, что позволяет формировать группы из четырех смешенных диаграмм, обеспечивающих автоматическое сопровождение одновременно десяти целей в моноимпульсном режиме. Благодаря этому точность определения направления достигает 0,01', причем точное определение возможно через ! с после обнаружения цели. В РЛС предусмотрен электромеханический поворот апертуры ФАР вместе с ее сектором сканирования в телесном угле 60 в любом направлении в верхней полусфере околоземного пространства.
8.4. РЛС миллиметрового диапазона «Рузая для обнаружения и сопровождения объектов в околоземном пространстве Радиолокационная станция «Руза» была создана в СССР в 1987 — 1989 гг. Переход в миллиметровый диапазон радиоволн (Х„= 8,3...8,5 мм) позволил создать РЛС с возможностью одновременною сопровождения до 30 объектов с погрешностью определения направления всего 0,2' и дальностью обнаружения объектов с ЭПР, равной 0,0! м2, достигающей 420 км. Получить такие выдающиеся результаты позволило применение ФАР с раскрывом 7,2 м, имеющей !20 подвижных антенных модулей с индивидуальной регулировкой амплитуды и фазы колебаний. Антенные модули питаются от двух передатчиков, обеспечивающих излучаемую мощность при сложении в пространстве Р„= 1 М Вт.
При синфазной работе всех модулей ФАР формируется ДН шириной, не превышающей 5', что обеспечивает высокую угловую разрешающую способность и возможность обнаруживать космические объекты на высоких орбитах на расстояниях до 4000 км. Высокая точность сопровождения по направлению обеспечивается использованием моноимпульсного метода, а высокая точность и разрешающая способность по дальности — применением широкополосных сигналов. РЛС представляет собой сложнейшую систему, элементы которой управляются от специализированного процессора в соответствии с программами заданных режимов функционирования.
На рис. 8.!6 представлена упрощенная структурная схема РЛС. Два передатчика РЛС мощностью по 500 кВт синхронизируются от задающего генератора. Каждый из передатчиков имеет четыре каскада усиления. Первые два каскада выполнены на лампах бегущей волны, два последних на гироклистронах. Гироклистроны являются наиболее мощными и эффективными генераторами колебаний в миллиметровом диапазоне. Их отличие от клистро- 345 1 Й ,й ,') о д ! ,') Р Ю с Ф й й с о к й к й и Ю с Ю о 1 Й о т о а с с Ф Д с "и к И$ с ~ а о а с с ~ с м ао Л ж И м о 1 о Ф с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
