Теория и техника радиолокации и радионавигации (стр. 21 )

Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения параметров, характеризующих способность выполнения требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, хранения и транспортировки. Это определение надежности по ГОСТ 27002-82 является универсальным и полностью относится к РЛС и РНС и устройствам, из которых они состоят.

В зависимости от причин, вызывающих отказы в работе системы, различают следующие разновидности надежности:

- аппаратурную, связанную с состоянием аппаратуры;
- программную, обусловленную состоянием программ вычислительных устройств, используемых в системе;

- функциональную, т. е. надежность выполнения отдельных функций, возлагаемых на систему, и, в частности, извлечения и обработки информации.

В этом смысле помехозащищенность также может быть отнесена к функциональной надежности радиосистемы.

Экономические показатели системы, масса и габариты составляющих ее устройств являются важными параметрами, влияющими на совокупную оценку качества системы.

6.3.4. Основные технические характеристики

К основным техническим характеристикам радиосистемы относятся параметры, непосредственно определяющие ее тактические характеристики. Применительно к РЛС и РНС основными техническими характеристиками являются:

1. метод обзора (поиска) и измерения координат и параметров движения объекта;

2. рабочие частоты, стабильность, мощность, вид модуляции, ширина спектра излучаемых колебаний;

3. форма, ширина, коэффициент направленности антенны;

4. чувствительность и полоса пропускания приемного устройства;

5. вид и параметры устройств отображения и съема информации;

6. габариты и масса устройств, составляющих систему, потребляемая ими энергия от источников питания.

В дальнейшем взаимосвязь тактических и технических характеристик будет рассмотрена для конкретных типов РЛС и РНС. Для начального пояснения такой взаимосвязи, а также взаимодействия элементов, входящих в РЛС, рассмотрим построение РЛС кругового обзора, которые находят широкое применение.

6.4. Построение и основные характеристики РЛС кругового обзора

Рассмотрим одноканальную импульсную некогерентную РЛС кругового обзора, структурная схема которой представлена на рис. 6.4, а. Такие станции позволяют обнаруживать цели и определять их дальность D и азимут α в пределах зоны обзора, ограниченной максимальной дальностью РЛС Dмакс и шириной ДНА в вертикальной плоскости βдна. По азимуту ДНА вращается с постоянной скоростью, осуществляя за время одного оборота Та круговой обзор. Принимаемые отраженные сигналы воспроизводятся на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) индикатора кругового обзора (ИКО), развертка которого вращается синхронно с вращением ДНА.

Момент излучения зондирующего импульса антенной (А) соответствует началу линии развертки дальности, а ее азимутальное положение совпадает с положением оси ДНА. Отраженный от цели сигнал после усиления и детектирования в приемнике РЛС модулирует луч ЭЛТ по яркости, подсвечивая точку развертки, соответствующую положению цели. Отраженные сигналы будут приниматься, пока цель остается в пределах ширины αа ДНА по азимуту. Таким образом, протяженность отметки на экране ИКО по азимуту определяется шириной ДНА (если размеры цели малы и ее можно считать точечной), а протяженность по дальности (вдоль линии развертки) - длительностью принимаемого сигнала. Обычно отметки целей Ц1 и Ц2 на экране ИКО имеют вид ярких дужек, вытянутых по азимуту. Протяженность отметок целей непосредственно связана с разрешающей способностью РЛС по дальности и по азимуту (угловая разрешающая способность).

Блоком, обеспечивающим согласованную во времени работу всех элементов РЛС во времени, является синхронизатор, состоящий из высокостабильного опорного генератора (ОГ), колебания которого заданной частоты и формы (обычно синусоидальной) являются исходными для формирования пусковых импульсов (ФПИ) с необходимой длительностью и частотой повторения Fп, в том числе импульсов запуска модулятора (М) и развертки дальности (РД). Импульсы модулятора определяют длительность τи и частоту повторения Fп высокочастотных импульсов, генерируемых генератором высокой частоты (ГВЧ), обычно магнетронного типа. Через антенный переключатель (АП), блокирующий вход приемника на время τи высокочастотные колебания поступают на антенну А и излучаются ею в направлении цели. По окончании излучения импульса и восстановления чувствительности приемного тракта (время восстановления τв) РЛС готова к приему отраженных сигналов с помощью той же антенны.

Рис. 6.4. Структурная схема РЛС кругового обзора

Таким образом, длительность зондирующего импульса τи и время восстановления чувствительности приемного тракта τи ограничивают минимальную дальность действия (мертвую зону) РЛС:

Принятый радиосигнал усиливается и детектируется в приемнике РЛС и в виде видеоимпульса, усиленного видеоусилителем (ВУ) в ИКО, поступает на модулирующий электрод (сетку или катод) ЭЛТ. Радиально-круговая развертка ЭЛТ, применяемая в ИКО, формируется с помощью схем развертки по дальности (РД) и по азимуту (РА). Чаще всего в ИКО используют ЭЛТ с электромагнитным отклонением, поэтому для линейного отклонения луча ЭЛТ по радиусу t схемой РД создается линейно нарастающий ток во взаимно перпендикулярных отклоняющих катушках. Вращение линии развертки синхронно с вращением ДНА достигается соответствующей модуляцией амплитуды этого тока с помощью схемы РА, управляемой напряжением от датчика положения антенны (ДПА). Вращение ДНА осуществляется устройством вращения антенны (УВА), которым обычно является электродвигатель с редуктором. Для измерения дальности на экране ИКО формируются метки дальности в виде колец, расстояние между которыми зависит от периода повторения импульсов масштаба, формируемых схемой электронных меток (СЭМ). Здесь же могут быть сформированы метки азимута в виде импульсов, подсвечивающих более ярко развертку через заданные интервалы по азимуту. Видеосигналы приемника с помощью устройства первичной обработки информации (УПОИ) отделяются от помех и после преобразования в цифровую форму кодирующим устройством (КУ) передаются в ЭВМ для вторичной обработки, заключающейся в построении траекторий движения целей.

На примере РЛС кругового обзора легко проследить взаимосвязь ее тактических и технических характеристик. Так, максимальная дальность связана с энергией зондирующего импульса Еи=Риτи, а также с мощностью порогового сигнала Рсмин (чувствительностью приемника) и коэффициентом различимости ИКО, представляющим собой отношение сигнала к шуму, достаточное для его обнаружения на экране индикатора с заданной надежностью.

Разрешающая способность по дальности ограничена шириной спектра зондирующего сигнала и полосой пропускания приемника, а также длительностью развертки дальности индикатора и разрешающей способностью используемой в нем ЭЛТ. Эти же параметры влияют и на точность измерения дальности. Точность и разрешающая способность при измерении угловых координат и, в частности, азимута связаны с шириной ДНА.

В дальнейшем взаимосвязь тактических и технических характеристик РЛС и РНС будет рассмотрена более подробно применительно к изучаемым системам.

Выводы по главе:

1. При активной радиолокации сигнал, принимаемый приемником РЛС, создается в результате отражения (рассеяния) объектом электромагнитных колебаний, излучаемых антенной РЛС и облучающих объект. Сигнал, излучаемый антенной РЛС, называют прямым или зондирующим, а принимаемый приемной антенной РЛС — отраженным или радиолокационным. Таким образом, при активной радиолокации применяют передатчик в составе РЛС и работают с отраженным (рассеянным) сигналом.

2. При полуактивной радиолокации носителем информации также является сигнал, отраженный объектом, но источник облучающих объект радиоволн вынесен относительно приемника РЛС и может действовать независимо от него. Передающее устройство, облучающее цель, может быть расположено, например, на земле или корабле, а приемное, использующее отраженный сигнал,- на ракете, направленной на цель. Возможность обнаружения объектов, не являющихся источниками радиоизлучения, - достоинство активного и полуактивного методов радиолокации.

3. При активной радиолокации с активным ответом применяют сигнал, ретранслируемый (переизлучаемый) специальным приемопередатчиком (ответчиком), установленным на объекте. Приемник ответчика принимает сигнал РЛС, который вызывает генерирование и излучение ответного сигнала. Ответный сигнал может иметь мощность значительно большую, чем отраженный, поэтому применение активного ответа позволяет существенно повысить дальность действия и помехозащищенность системы. Кроме того, ответный сигнал может быть использован для передачи дополнительной информации с объекта (например, бортового номера самолета, его высоты и др.). С помощью ответчика решается и задача опознавания объекта, т. е. отличия «своих» самолетов или кораблей от «чужих». Принцип активного ответа широко применяется в радионавигации и радиоуправлении, например в радиосистемах ближней навигации (РСБН) и системах управления воздушным движением (УВД).

4. В пассивной радиолокации сигналом, принимаемым РЛС, является естественное излучение объектов в радио­диапазоне преимущественно теплового происхождения, по­этому пассивную радиолокацию называют также радио-теплолокацией. Таким образом, в этом случае, так же как и в активной радиолокации, для обнаружения объектов и определения их координат применяют радиосигнал. Однако природа сигнала при этом иная - зондирование (облучение) объекта отсутствует, и поэтому одна РЛС может определить лишь направление (пеленг) на объект, т. е. осуществить радиопеленгование последнего. Поэтому пассивная радиолокация тесно связана с радиопеленгацией - отраслью радионавигации, основанной на использовании методов и средств определения направления на объекты, имеющие источники радиоизлучения.

Вопросы для самоконтроля:

Вопрос 1. В чем отличие активного и полуактивного методов радиолокации?