Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 4
Текст из файла (страница 4)
в программном обеспечении. Конечно, этот интеллект может быть реализован только при наличии соответствующей аппаратурной части РЛС, которая в свою очередь также требует больших интеллектуальных вложений (технология создания и эксплуатации). Аппаратура РЛС включает в себя следующие основные блоки: антенные и приемо-передающие модули. Антенно-фидерные устройства модулей обеспечивают направленное излучение и прием радиоволн с учетом их поляризации.
Передающие модули обеспечивают усиление, амплитудную и фазовую модуляцию радиочастотных колебаний. Приемные модули обеспечивают малошумящее усиление и преобразование частоты принимаемых радиочастотных колебаний; 14 Опруктура радиолокационного канала синтезатор сигналов, который генерирует колебания заданной радиочастоты, частот модуляции и преобразования для приемопередаюших модулей; проиессор обработки сигналов, выполняющий с помощью аналоговых и цифровых устройств заданный алгоритм обработки принимаемых колебаний (синтезирования апертуры); БЦВМ управчения и обработки данных, обеспечивающая согласование работы и режимов всех устройств РЛС и носителя РЛС в соответствии с решаемой задачей, а также обработку данных с выхода сигнального процессора.
Кроме перечисленных составных частей РЛС, в нее также входят устройства технической диагностики, источники питания, сеть распределения сигналов и колшутаиионные устройства (на рисунке не показаны). 4. Система навигации снабжает необходимой информацией системы обработки сигналов и управления. 5. Система индикации и управления обеспечивает связь между оператором и РЛС с использованием устройств отображения информации и интеллектуальных систем управления, реализуемых с помощью ЭВМ. 6. Носитель РЛС выполняет не только транспортные функции, но и обеспечивает заданное пространственное положение РЛС (траекторию), исходя из задачи формирования требуемого пространственно- временного траекторного сигнала.
Функционирование радиолокационного канала начинается с задания оператором тактической задачи, исходя из которой система управления через БЦВМ управления формирует структуру канала и его режимы работы. Коммутационные устройства обеспечивают реконфигурацию (изменение структуры) РЛС путем переключения приемопередающих модулей и вычислительных модулей процессоров и изменения способов объединения сигналов и данных с помощью сети распределения (шины), соединяющей все модули.
Кроме того, система управления изменяет состав модулей программного обеспечения процессоров и БЦВМ для выполнения заданных алгоритмов управления, обработки сигналов и индикации. Сложные задачи реконфигурации аппаратуры РЛС и программного обеспечения требуют большой интеллектуальной поддержки оператора РЛС соответствующим программным обеспечением ЭВМ системы управления, которое высвобождает мышление оператора (летчика) для решения тактических задач.
В соответствии с заданным режимом работы синтезатор сигналов вырабатывает высокочастотные колебания несущей частоты зондирующего сигнала, а также частоты преобразования и модуляции сигналов. Наличие высокостабильного генератора опорной частоты обеспечивает взаимную когерентность всех сигналов, вырабатываемых синтезатором. 16 Глава 1 Каждый передающий модуль осуществляет модуляцию и усиление сигналов синтезатора. В соответствии с программой процессора управления фазовращатели каждого передающего модуля осуществляют взаимное фазирование излучаемых электромагнитных волн так, чтобы сформировалась требуемая диаграмма направленности (ДН) на передачу.
Излученная электромагнитная волна, пройдя среду распространения от РЛС до объекта, формирует поле облучения объекта. В зависимости от свойств объекта и параметров поля облучения, характеризуемых функцией отражения объекта, формируется рассеянная объектом ЭМВ, распространяющаяся в сторону РЛС. Отраженная от объекта электромагнитная волна, пройдя среду распространения от объекта до РЛС, возбуждает поле на апертуре приемных антенных модулей.
В соответствии с программой процессора управления фазовращатели каждого приемного модуля осуществляют фазирование принимаемых электромагнитных колебаний так, чтобы сформировать требуемую диаграмму направленности на прием. Приемные модули усиливают и преобразуют по частоте и модуляции принимаемые сигналы. Формирование приемной диаграммы направленности возможно как аналоговым сумматором сигналов после фазовращателей, так и в процессе обработки с использованием цифровых фазовращателей.
Для этого аналоговые сигналы с помощью АЦП преобразуются в цифровые. Процессор обработки сигналов и БЦВМ выполняют заданные алгоритмы синтезирования апертуры, обнаружения, определения координат и распознавания цели, обеспечения помехозащишенности и другие алгоритмы. Полученные данные используются оператором и подаются в другие системы (разведка, оружие, оборона и т.п.). Дополнительные каналы (обычно другой физической природы) обеспечивают необходимой информацией процессоры обработки и БЦВМ управления.
Это прежде всего система навигации, которая совместно с носителем обеспечивает требуемую траекторию перемещения антенных модулей РЛС, исходя из необходимости решения заданной тактической задачи. Так, при использовании РЛС в качестве информационной системы для наведения носителя РЛС на малоразмерную наземную цель управление траекторией предусматривает получение высокой разрешающей способности (радиовидение цели) и выдерживание заданного вектора путевой скорости относительно объекта. Я Структура радиолокационного канала включает в себя собственно РЛС, носитель РЛС, среду распространения радиоволн, группу объектов, систему навигации, систему индикации и управления каналом.
ГЛАВА 2 Основы теории синтезированных апертур Синтезирование апертуры антенны является одним из наиболее перспективных направлений развития радиолокации, появившееся в конце 50-х годов и сразу привлекшее к себе широкое внимание. Основным преимушеством этого направления является многократное (в 1000 и более раз) увеличение угловой разрешающей способности РЛС. При этом обеспечивается возможность радиовидения объектов радиолокации и обнаружения малоразмерных объектов, повышение точности целеуказания и помехозащищенности РЛС.
На первом этапе развития этого направления основные успехи были достигнуты в значительном повышении эффективности воздушной и космической разведки. В дальнейшем методы синтезирования апертуры начали использоваться в разведывательно-ударных комплексах, многофункциональных РЛС самолетов для обнаружения малоразмерных и групповых целей и наведения на них управляемого оружия, в РЛС планового обзора, системах радиотехнической разведки и навигации.
В развитии теории и практики от радиолокации к радиовидению было два этапа. На первом этапе благодаря использованию широкополосных (100 МГц и более) зондирующих сигналов удалось обеспечить высокое разрешение по задержке сигналов и как следствие высокое разрешение по дальности (единицы метров и лучше).
Разрешение по дальности определяется выражением Ьг = с/(2М), где с — скорость распространения радиоволн; М вЂ” ширина спектра зондирующего сигнала. Однако получение высокого разрешения по угловой координате наталкивалось на непреодолимое вначале препятствие — необходимость использования антенных систем большого размера. В бортовых РЛС, где размер антенны не превышает единиц метров, а для боевых систем— нескольких десятков сантиметров, разрешающая способность по углу обычно равна нескольким градусам.
Разрешение по углу можно оценить соотношением ЬО = Х/д, где Х вЂ” длина волны РЛС; д — размер антенны, а линейное разрешение И на дальности К будет Ы = К ЬО = ХК/д . Глава 2 При размере антенны ! м и длине волны 3 см на дальности 100 км линейное разрешение о< =3 км. и говорить о радиовидении при таком разрешении невозможно. Формирование ДН реальной антенны. Для пояснения принципа синтезирования апертуры вначале рассмотрим формирование диаграммы направленности реальной антенны, которая и определяет разрешающую способность по угловой координате обычной РЛС. Пусть имеется линейная Франт волны апертура антенны размером <1, на которую падает плоская электромагнитная волна под г углом О (рис.
2.1), т.е. антенна 0 Х работает на прием. 6 д Х Под апертурой (раскрывом) понимается та часть антенны, которая участвует в излучении или приеме электро- направленности реальной апертурой антенны магнитной волны. Фронт вознь< — это поверхность равных фаз. В рассматриваемом случае это плоскость. Фаза электромагнитной волны вдоль апертуры (ось Х) определяется запаздыванием фронта волны относительно центра апертуры: 2т< 2зтх <р(х) = — г(х) = — яп О, Х где т(х) — расстояние от фронта волны до точки х на апертуре.
Диаграмма направленности формируется в результате синфазного суммирования электромагнитной волны, падающей на апертуру: й/2 цв)= ~и,е*р<~ь<,)~пь, где Еи — напряженность электромагнитной волны. Нормированная диаграмма направленности в этом случае равна Е„19)=яп~ — яп9~ /1-- — яп9~ . . Гт«1 . 1 /Гя<1 . 1 1 х ~/~), Под р«зре«<аюн<ей способностью по угловой координате обычно понимают ширину ДН Е„(9) на уровне 0,7 или, что то же, 0,5 по мощности: Оо =0.881/д. При работе одной антенны не только на прием, но и на передачу ДН определяется как 18 Осиоом теории синтезированных апертур 2 Е„(0) = яп — яп Π— в1п О а эквивалентная ширина ДН на передачу и прием Оо =0 б4Л/с1. Таким образом, ширина ДН антенны и соответственно разрешение по угловой координате РЛС определяются относительным размером апертуры антенны д/Л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
