Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Следует подчеркнуть, что функциональные возможности адаптивной системы расширяются с увеличением числа элементов ФАР и числа обрабатываемых импульсов. Поскольку реализация описанных процессов адаптации производится с помощью специализированных цифровых процессоров, то повышение эффективности адаптивных алгоритмов связано со значительным увеличением вычислительного ресурса процессоров, а значит и серьезным ростом их стоимости.
Тем не менее, достижения в создании многоэлементных ФАР, разработка новых эффективных алгоритмов управления формируемой ими ДН, так же как цифровых фильтров с адаптивными характеристиками, позволяют непрерывно улучшать ТТХ РЛС. В частности, стало возможным получение радиолокационных изображений высокой четкости с надежным выделением движущихся объектов даже при небольших скоростях их движения, что обычно имеет место при радиолокационном наблюдении надводных и наземных целей.
Во многих случаях ра- 370 диолокационной практики эти качества РЛС имеют первостепен- ное значение. Контрольные вопросы 1. Что такое чувствительность пелен гования? 2. В чем заключаются преимущества суммарно-разностного метода пеленгования? 3, Какие параметры РЛС определяют потенциальные значения точности и разрешающей способности при измерении угловых координат? 4. Каково предельное разрешаемое расстояние РЛС бокового обзора при когерентной обработке? 5. В чем отличие фокуснрованной и нефокусированной обработки при синтезировании раскрыва в РЛС бокового обзора? 6.
В чем заключаются достоинства и недостатки СИН с коническим сканированием? 7. Почему в моноимпульсных СИ Н чаще других используется суммарно-разностный метод пеленгования? 8. Каково разрешаемое расстояние >ь азимутальном направлении РЛ С бокового обзора на дальности 7) = 50 км при Х„= 3 см и раскрыве антенны г~х = 1 м в следующих случаях; а) использование реальной антенны; б) синтезирование раскрыла без фокусировки; в) фокусированный синтезированный раскрыв? 9. Какой должна быть ширина спектра излучаемого сигнала для получения одинаковых разрешаемых расстояний по дальности и азимуту для РЛС бокового обзора трехсантиметрового диапазона с шириной ЛНА а„= 1 и фокусированной обработке? 10.
Почему точность автоматического сопровождения цели уменьшается на малых углах места цели? ! 1, При каких условиях необходимо применять обобщенную пространственно-временную теорию приема и обработки сигналов? 12. Каковы преимущества применения ФАР в РЛС с автоматическим сопровождением целей? !3, Каким требованиям должны удовлетворять параметры АРУ в приемнике СИН с коническим сканированием и моноимпульсном СИН с суммарно-разностным методом пеленгования? 14. Какие меры можно использовать лля снижения влияния углоаого шума на точность СИН? 15. Какова зависимость погрешности СИН с коническим сканированием и моноимпульсного от дальности нели? 16. В чем заключаются особенности РЛС сопровождения целей при сохранении обзора? 17.
Каковы преимущества и недостатки применения волн миллиметрового диапазона в РЛС обнаружения и сопровождения воздушных и космических объектов? 18. Каким образом можно осуществить одновременно автоматическое сопровождение нескольких целей? 371 19, При каких условиях для получения радиолокационного изображения при боковом обзоре можно применить оптический метод обработки информации? 20.
Каковы достоинства цифровой обработки информации в РЛС бокового обзора? 21. Какие параметры определяют требования к устройству цифровой обработки информации РЛС бокового обзора? 22. Какие разновидности РЛС с синтезированием апертуры нашли практическое применение? ОПТИЧЕСКАЯ ЛОКАЦИЯ И РАДИОТЕПЛОЛОКАЦИЯ 9.1. Физические основы оптической локации Оптической локационной системой (ОЛС) называется совокупность технических средств, позволяющих обнаруживать объекты, оценивать их координаты и формировать в ряде случаев их изображение. Зги задачи решаются с помощью электромагнитных волн оптического диапазона (от 3. 10ц до 3 !Ом Гц или в длинах волн от 100 до 0,001мкм). Так как в качестве формирователей излучения в ОЛС используются, как правило, лазеры, то термины оптическая локаиия и лазерная локаиия можно рассматривать как синонимы.
Источники излучения н ОЛС. Как уже отмечалось, основным источником излучения в ОЛС являются лазеры. Среди многочисленных типов лазеров в ОЛС наибольшее распространение получили твердотельные лазеры (на кристаллах или стеклах), газовые и полупроводниковые лазеры. Остановимся кратко на их технических характеристиках, определяющих типы ОЛС, в которых они применяются. Тве рдотел ьн ые лазеры. Наиболее часто в твердотельных лазерах в качестве активной среды используются рубин () = = 0,69 мкм), стекло с примесью неодима () = 1,058 мкм) и алюмоиттриевый гранат, активированный неодимом ().= 1,06 мкм).
В скобках указаны длины волн, на которых происходит излучение. Для рубиновых лазеров можно получить импульсы длительностью порядка 10...30 нс с мощностью 10в...10" Вт в зависимости от размеров используемых активных элементов. Верхние пределы соответствуют максимальным размерам активного элемента (стержень с диаметром 10...15 мм и длиной 250...300 мм), реализуемым на практике. Основной режим работы — импульсный с частотой повторений до 1О Гц. Наиболее востребованными из твердотельных лазеров являются лазеры, в которых активным веществом является алюмоиттриевый граиат, сокращенно называемый УАС, в котором часть ионов нттрия замещена ионами неодима.
В литературе такие лазеры часто обозначают как )чс(; тАО. Они могут работать в непрерывном и 373 импульсном режимах, В непрерывном режиме выходная мощность может достигать 200 Вт при мощности накачки, создаваемой криптоновой лампой, 11 кВт. В импульсном режиме благодаря хорошей теплопроводности Хс!ХАО-лазер может работать с частотой повторения импульсов до 50 Гц, обеспечивая при этом среднюю выходную мощность порядка 500 Вт.
Максимальная мощность в импульсе может доходить до 50 МВт. Применение для накачки вместо газоразрядных ламп лазерных диодных решеток на арсениде галлия позволяет повысить КПД твердотельных лазеров до 10%, сделать их компактными устройствами с большим сроком службы. Лазеры, в которых активным веществом является стекло с неодимом, используются, как правило, для получения мощных импульсов с низкой частотой повторения.
В таких устройствах они и рименяются в качестве выходных усилителей. В экспериментальной установке, построенной на таком лазере, получены импульсы с пиковой мощностью 10в Вт и полной энергией примерно 100 кДж. Газовые лазеры. Важным свойством газовыхлазеровявляется возможность работы в широком диапазоне длин волн: от ультрафиолетовых до инфракрасных как в импульсном, так и в непрерывном режимах. Это дает возможность проектировать ОЛС, у которых параметры излучаемых сигналов согласованы со свойствами среды распространения (работа в окнах прозрачности атмосферы, наличие дыма и тумана). В ОЛС наиболее широко из газовых лазеров применяются гелий-неоновые (Не — )х!е) и СОз-лазеры (лазеры на углекислом газе).
Для газовых лазеров характерна отработанность конструкции и большой срок службы. Гелий-неоновый лазер имеет наибольшее значение среди лазеров на инертных газах. Основная линия генерации соответствует Х = 0,633 мкм. Возможна также генерация и в инфракрасном диапазоне с Х = 1,15 и 3,39 мкм. Излучение Не — 1х!е-лазера обладает высокой монохроматичностью. Минимальное отношение ширины линии к частоте генерации юг'Г составляет 1О 'ь, что делает его крайне привлекательным при построении когерентных ОЛС.
КПД гелий-неоновых лазеров составляет примерно 1%, мощность излучения на уровне 10... 20 мВт. Среди газовых лазеров выделяются СО,-лазеры, имеющие следующие достоинства: ° высокий КПД (до 30%); ° хорошая энергетика излучения (единицы киловатт* в непрерывном режиме, килоджоули в импульсном); ° высокая когерентность излучения; ' Наибольшунз мощность, до 80 квт, можно получить у газодинамических СО,-лазеров, в которых инверсии населенностей, необходимая дла излучения, создается не электрическим разрядом, а за счет быстрого расширения газовой смеси, содержащей СОь предварительно нагретой до высокой температуры.
374 ° возможность перестройки в диапазоне длин волн 9... 11 мкм. Наряду с Не — (х(е-лазером СОз-лазер обладает одной из самых высоких среди лазеров когерентностью излучения. Относительная частотная стабильность составляет приблизительно 10 " за О,! с. Самый высокий КПД среди газовых лазеров (50...60%) имеет лазер на оксиде углерода (СО-лазер). Однако по мощности излучения в непрерывном режиме он существенно уступает С02-лазеру.
Генерирование происходит в диапазоне длин волн от 5,0869 до 6,6632 мкм. П ол у п р о вод н и к о в ы е л а з е р ы. По типу накачки полупроводниковые лазеры (ППЛ) подразделяются на инжекционные, с электронной и оптической накачками. В ОЛС используются инлеекяионкые полупроводниковые лазеры. Благодаря высокому коэффициенту усиления активной среды лазерный эффект достигается в активных элементах очень малых размеров (доли миллиметра) и ППЛ, как правило, имеют размеры излучающей площадки порядка 0,1...
1,5 мм при толщине активной области р — и-перехода ! ...2 мкм. Импульсная мощность ППЛ не превышает 100 Вт. Для увеличения мощности ППЛ собирают в наборные панели, увеличивая импульсную мощность до ! кВт. Расходимость излучений ППЛ весьма велика (4...6' в плоскости р — л-перехода и ! О... 20' в перпендикулярной плоскости). Инжекционные ППЛ в зависимости от вида активного материала могут работать в широком диапазоне длин волн 0,85 мкм (арсенид галлия), 8,5 мкм (селенид свинца). Ввиду малой генерируемой мощности и сильной расходимости луча ППЛ редко используются как основной источник излучения. В ОЛС ППЛ часто применяют для накачки !х(д:'г'АО-лазеров. Особенности использования оптического диапазона длин волн.
Точностные характеристики ОЛС во многом зависят от флуктуаций параметров лазерного излучения (интенсивности, частоты и фазы). Как видно из приведенного краткого обзора свойств источников лазерного излучения, по сравнению с другими источниками света лазеры имеют то преимущество, что излучаемое ими электромагнитное поле обладает высокой пространственно-временной когерентностью, что дает возможность формировать узкие диаграммы направленности. Для твердотельных лазеров угловая расходимость составляет единицы миллирадиан, а для газовых — десятые доли миллирадиана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
