Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Зенитные ракетные комплексы (разд. 2.2.13, разд. 5.4.2), а возможно, и автономные РЛС малой дальности типа «Газетчик-Е», позволяют наводить противоракеты на противолокационные и другие ракеты, направляемые противником на защищаемую РЛС. 2.3. Оптическая локация 2.3.1. Яктиеная оптическая локация Может проводиться с использованием некогерентных (прожекторных) и когерентных (лазерных) оптических сигналов. См. также разд.
7.7, 8.6.8, 8.12, 13.8, 13.9, 17.12, 2!.13, 23.11, 24.16, 25.11. Прожекторная локация. Использовалась в период первой и второй мировых войн. Отраженные сигналы видимого диапазона наблюдались визуально. Некогерентность последнего (см. разд. 13.8) ограничивала его угловую концентрацию. Прожекторы инфракрасного (ИК) диапазона используются в современных системах ночного видения. Преобразователи ИК преобразуют принятые изображения в видимые.
Лазерная локация. Появилась в начале 60-х годов в результате создания источников когерентного излучения — лазеров. Лазерной локации присущ ряд важных особенностей: ) когерентность и мазал длина волны излучения лазаров (позволили получать узкие диаграммы направленности от единиц до десятков угловых секунд) даже при небольших излучателях (единицы дециметров). Прн расходимости излучения в одну угловую секунду (!" = = 5 10 рад) поперечный размер облучаемой области на дальности 200 км составляет всего 1 м, позволяя раздельно наблюдать элементы цели); 38 ) врач«ннов и пространспгвенная когерентности излучения лазеров обеспечивают стабильность частоты при высокой спектральной плотности их мощности.
Наряду с остронаправленностью лазерного излучения это определяет помехозащищенность лазерных средств от действия естественных источников излучения. ) высокая частота колебаний приводит к большим доплеровским сдвигам частоты при взаимных перемещениях цели и локатора. Обеспечивая высокую точность измерения радиальной скорости, это требует расширения полосы приемных устройств; )распространение ванн оптического диапазона в газообразных и жидких средах сопровождается их значительным рассеянием (приводит к атмосферным помехам обратного рассеяния на входе приемного устройства и является демаскирующим фактором). 2.3.2. Структурная слета (рис. 2.60) и особенности построения лазерного локатора Рис.
2.60 Лазеры являются основными элементами лазерных локаторов. Используются лазеры; ° на двуокиси углерода СО, (Л = 1,06 мкм); ° на ионах неодима (Л = 1,06 мкм нли Л = 0,53 мкм при оптическом удвоении частоты); ° на рубине (Л = 0,69 мкм); ° на парах меди (Л = О, 5! мкм, Л =0,58 мкм) и др. Газовые СОжлазеры обладают высокими средними выходными мощностями (до десятков киловатт), высокой монохроматичностью (ширина спектра несколько килогерц), высоким КПД (до 20%), работают как в непрерывном, так и в импульсном режимах (г„— несколько микросекунд), компактны. Твердотельные неодииовые и рубиновые лазеры используются в основном в импульсном режимах (г„= 20...40 нс, частота повторения 0,1...! 00 Гц); энергия их излучения в импульсе — до единиц джоулей; КПД вЂ” единицы процентов.
Лазеры на парах меди обеспечивают высокую частоту повторения (до десятков килогерц) при средней мощности до)ООВт. Формирующая оптическая система (ФОС). Обеспечивает требуемое распределение потока лазерного излучения в пространстве Типичная ФОС включает неуправляемые зеркала 3, линзы и управляемые дефлекторы Д„обеспечивающие перемещение луча. Приемный телескоп (ПРТ). Концентрирует отраженные от целей лазерные сигналы на фотоприемном устройстве. Фотоприемное устройство. В нем используется либо прямое усиление видеосигналов после оптического детектирования, либо усиление радиосигналов на промежуточной частоты после оптического гетеродинироваиия. Видеочастотное упоение используется преимущественно в видимом и ультрафиолетовом (УФ) диапазонах, в которых имеются малошумящие приемники с внешним фотоэффектом (выбиваиием электронов квантами оптического излучения из фотокатода). Радиочастотное уситение используется в ИК диапазоне, в котором внешний фотоэффект не реализуется из-за недостаточной энергии кванта излучения, зато гетеродинный прием снижает значимость шумов внутреннего фотоэффекта (см.
разд. 17.12). Особенности гетеродннного приема. В состав фотоприемного устройства вводят лазерный гетеродин и смеситель в виде полупрозрачного зеркала или светоделительной призмы (см. рис. 17.15,б). При этом в случае взаимной когерентности излучений лазерного гетеро- дина и передающего устройства возможна когерентная обработка (см. разд. 17.12) принимаемого сигнала. Поэтому гетеродинный прием используется не только для подавления внутренних шумов в ИК диапазоне, но и для извлечения информации из фазовой структуры принимаемого поля в видимом, ИК и УФ диапазонах. Вариант интерферометрического приема. На входе фотоприемного устройства суммируются поля от двух или нескольких пространственно-разнесенных точек (областей) плоскости приемной апертуры.
По результату интерференции полей определяют их взаимную когерентность и фазовые соотношения. По набору измерений при различном разносе точек приема могут восстанавливать пространственное распределение амплитуды и фазы принимаемого поля. Интерферометрический прием используется в отсутствие гетеродина для извлечения информации из фазовой структуры принимаемого поля, а также для увеличения углового разрешения и синтезирования апертуры.
Адаптивный вариант современных лазерных локаторов. Используется для компенсации искажений волновых фронтов сигналов в атмосфере и средах лазерных генераторов (см. Разд. 25). Области ириченения лазерных локаторов: ° измерение дальности и угловых координат движущихся целей — кораблей, самолетов, искусственных спутников Земли и т.д. (лазерные дальномеры, локаторы типа МСМЯ, РА18 и др.); ° высокоточные измерения скоростей перемещения целей и потоков жидкостей и газов (лазерные доплеровские измерители скоростей и анемометры); ° получение некоординатной информации о целях, включающей параметры поверхности (шероховатости, кривизны), параметры вибрации и движения вокруг центра масс, изображения и др.(миогофуикциональные лазерные локаторы типа КА-98, Ьогаччз и др.); ° высокоточное наведение систем оружия (лазерные локаторы подсвета целей, обзора пространства и целераспределения); ° обеспечение стыковки космических аппаратов, посадки самолетов, судовождения (лазерные навигационные системы); ° элементы технического зрения в автоматических и роботизированных системах (системы измерения даль- ности, формирования изображения, селекции и распознавания целей и др ).
° диагностика параметров и измерение вариаций характеристик окружающей среды, включая атмосферу, а также контроль ее загрязнения продуктами хозяйственной деятельности человека (лидары типа О1АЬ и др.). Аббревиатура Ь)дат (Ь18)п Ое1есгюп Апд Капб)пб) означает обнаружение света и определение дальности. 2.3.3. Пвссивнея оптическая локвция Использует собственное оптическое излучение нагретых участков поверхности цели или иоиизированных образований в ее окрестности.
Максимум излучения абсолютно черного тела при температуре Т (по Кельвину) приходится на длину волны Хыьх ы 2898(Т мкм (см. разд. 13.9.1). Длина волны )чаьх для реальных целей находится в инфракрасной области спектра: лишь при Т = 4000 К .максимум совпадает с красной видимого спектра, а при Т = 5000 К вЂ” с желтой областью. Средства пассивной оптической локации обычно работают в ближнем ОК диапазоне. В число таких средств входят тепловые головки самонаведения, пассивные приборы ночного видения и др. Их используют также в системах ракетнокосмической обороны (разд. 5.4.3 и [6.48)). 2.3А. Полуактивная оптическая локвция Использует явление вторичного излучения (отражения) целями оптических волн от источника естественного интенсивного первичного излучения.
Чаще всего таким источником является Солнце. Средства полуактивной локации, основанные на этом принципе, называют онтика-элекгаронны.ии станиияии (ОЭС). К средствам полуактивной оптической локации можно отнести также биологические зрительные системы. Несмотря иа использование вторичного излучения, ОЭС часто относят к средствам пассивной оптической локации. 2.3.3. Общие особенности оптической локации Определяются используемым диапазоном частот.
Высокая направленность зондирующего излучения и узкие поля зрения приемных каналов существенно ограничивают возможности оптических локационных средств по обзору пространства. Поэтому поиск и обнаружение цели оптическими локационными средствами осуществляются в большинстве случаев с использованием внешнего целеуказания, для чего они сопрягаются с радиолокационными системами. В процессе приема слабых сигналов проявляется квантовая природа электромагнитных волн (см. разд. 13.8.3). Квантовые шумы сигнала ограничивают чувствительность идеального оптического приемника в отсутствие помех на уровне энергии хотя бы одного фотона (йТ = =(2,65...4,97) 1О 'э Дж для видимого диапазона). В оптическом диапазоне облегчается получение некоординатной информации о цели, ее размерах, форме, ориентации и т.д.(см.
разд. 24.16). При получении некоординатной информации используют поляризационные и фозночетричдские характеристики рассеянного излучения, регистрируют изображение цели. Получение не- координатной информации часто является основной задачей оптических локационных средств. 39 Создание преднамеренных помех для оптической локации возможно (разд. 6.4), но сложнее, чем для радиолокации. 2.3.6. Примеры систем оптической локации Приводимые примеры систем (станций, комплексов) ОЛС, ОЛК подразделяются на примеры, относящиеся к нассивны.и системам, палуактивным системам (оптико-электронным станциям, ОЭС), активны.м и комбинированным системам оптической локации. Деление условное: один и тот же дорогостоящий телескоп с течением времени часто получает более широкое, комбинированное предназначение. Примеры пассивных ОЛС и их комбинаций с полуактивными. К этим системам относится ряд систем контроля космического, воздушного и наземного пространства.
Спутниковые системы М1ВАБ, РБР и БВ1КБ (США). Развиваются, начиная с 1960 г., для обнаружения стартов баллистических ракет в оптическом диапазоне по факелу двигательной установки (см. также разд. 5.4). Спутники М1ОАБ (М!зз!1е 1лйагед Оебелсе А!апп) работали в диапазоне длин волн 3...5 мкм и были низкоорбитальными. На спутниках размещался телескоп с диаметром входного отверстия 0,9 м и мозаичное фотоприемное устройство. Начиная с 1970 г., пять более новых спутников ОБР (!ЗеГепсе Бпрроп Ргойгвгп) десятиметровой длины размещаются на геостационарных (35680 км) экваториальных орбитах. Оптическая аппаратура включает многоцелевой телескоп с диаметром 0,9 м (рис.
2.61,а) и ряд приемных элементов в двух инфракрасных диапазонах (аналог двухцветного наблюдения). Каждый приемный элемент просматривает 6 тыс, секторов пространства, образующих пятно с диаметром 3 м на поверхности земли. в) а) 6) Рис. 2.61 Аппаратура вращается вокруг оси с периодом 5,7 с. Время обнаружения и подтверждения траектории ракеты составляет 2 мин. Данные передаются по радио через стационарные тихоокеанскую и австралийские наземные станции в штаб )ногай (США). Планировалось создание 30 новых спутников для замены отслуживших и усиления группировки, а также наземных подвижных станций приема и объединения данных спутников.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
