Первичные обзорные радиолокаторы

Цифровая часть РЛС начинается со входа системы цифровой обработки сигналов и адаптации РЛС. Главными функциями этой системы являются: очистка принимаемого сигнала от различного рода помех и выделение полезной информации для обеспечения заданных тактико-технических характеристик РЛС; анализ текущей помеховой обстановки и автоматическое управление режимами работы и параметрами РЛС (функция адаптации). Входные видеосигналы А, СДЦ и Метео, поступающие с выхода приемника, преобразуются с помощью аналого-цифровых преобразователей в цифровую форму. При этом осуществляется дискретизация по времени и многоуровневое квантование по амплитуде этих сигналов.

Первая функция системы обработки  реализуется с помощью следующих  цифровых устройств:

■   устройства череспериодного (двойного или тройного) вычитания системы СДЦ;

■   видеокоррелятора для подавления несинхронных помех и отраженных сигналов предыдущего периода зондирования;

■   устройства ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ  для выделения полезного сигнала  на фоне помех от протяженных по дальности и азимуту целей (в частности, помех от метеообразований);

■   устройства выделения сигналов для получения информации о контурах метеообразований.

При выполнении второй функции системы  обработки используются следующие устройства:

■   устройство секторизации для разделения зоны обзора на ячейки и распределения памяти системы;

■   картограф  помех  для  формирования  динамической   карты      помех;                                                                             

■   анализаторы параметров принимаемых  сигналов, с помощью которых проводится анализ текущей помеховой обстановки (анализаторы уровня сигнала в тракте промежуточной частоты, частоты ложных тревог, параметров сигналов от метеообразований и др.);

■   оперативные запоминающие устройства для хранения информации о текущей помеховой обстановке;

■   управляющие  устройства для формирования сигналов управления режимами работы и параметрами РЛС, которые определяют выбор весовых коэффициентов для ФНК, выбор режима А или СДЦ, включение или отключение устройства ЛОГ-МПВ-АнтиЛОГ, подстройку порога обнаружения при стабилизации уровни ложных тревог и другие параметры  обработки сигналов для каждого участка или ячейки зоны обзора отдельно.

Устройство ∑  (см. схему 1) осуществляет объединение сигналов двух частотных каналов РЛС, С выхода этого устройства в АПОИ передаются два объединенных сигнала: сигнал А (или СДЦ) и сигнал Метео. В РЛС, не содержащих собственной АПОИ, эти сигналы преобразуются с помощью цифро-аналоговых преобразователей в аналоговую форму и передаются на входы АПОИ, сопрягаемой с РЛС, контрольного индикатора КИ и широкополосной линии связи ШЛС. Последняя обеспечивает передачу радиолокационной информации в необработанном виде, т. е. минуя АПОИ, на аппаратуру отображения неавтоматизированной системы УВД.

Аппаратура первичной  обработки информации обычно представляет собой универсальную аппаратуру, сопрягаемую с различными типами РЛС. В этой аппаратуре осуществляются операции обнаружения сигналов от воздушных целей и измерения их координат, а также объединение информации первичной РЛС с информацией вторичного  радиолокатора.  С  выхода АПОИ  радиолокационная информация в цифровом виде транслируется в центр УВД с помощью узкополосной аппаратуры передачи данных АПД. Кроме того, эта  же  информация   поступает  на   контрольный   индикатор  КИ первичной  РЛС.  Для синхронизации  АПОИ,  КИ  и  аппаратуры отображения, подключаемой через ШЛС, используются сигналы, вырабатываемые системой синхронизации СС, а также сигнал текущего азимутального направления ДНА первичной РЛС, поступающий из антенно-фидерной системы. В универсальных АПОИ обычно предусматривается автономный синхронизатор, позволяющий вести обработку и выдачу сигналов в оптимальном, темпе независимо от временных режимов работы первичного и вторичного радиолокаторов. Для этого на  входе АПОИ  предусматриваются буферные   запоминающие   устройства,   управляемые импульсами и сигналами угловой информации названных радиолокаторов.

Важной  особенностью  рассматриваемой  перспективной  РЛС

 является использование системы автоматического встроенного контроля (АВК), обеспечивающей допусковый контроль аналоговых и тестовый контроль цифровых устройств и систем РЛС

В РЛС используются:

а) сигнализирующий импульс;

б) зондирующий импульс;

в) отраженный сигнал на входе приемника;

г) отраженный сигнал на выходе приемника;

д) ток развертки;

е) метка дальности;

ж) метка азимута.

Их временные диаграммы  изображены на схеме 2.

 

Задание 2: Рассчитать и построить диаграмму направленности антенны в горизонтальной плоскости, определить ее ширину.

 

Диаграмма направленности РЛС в горизонтальной плоскости  рассчитывается в соответствии с выражением:                                             

      где: 

 

d – горизонтальный размер антенны; d = 12м.

l - длина волны;  l =0,25м.                       

q° - угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от оси антенны.

Диаграмма является симметричной относительно направления q = 0°, а главный лепесток расположен между направлениями, лежащими по обе стороны от направления

 q = 0°, в которых функция F(q) первый раз достигает нулевого значения.

Определим точку перехода функции F(q) через 0, то есть

F(q) = 0. Тогда выражение (1) примет вид:                     

Правая часть этого  уравнения будет равной 0 в том  случае, когда 0 будет равен числитель, т.е.:                                            

Решая последнее уравнение, получим:

pd/l × q = 0 ± pn     где:

n = 0,1,2,3,…                                     Из этого уравнения

Главный лепесток диаграммы направленности находится в пределах  от -1,194° до +1,194°.

Рассчитаем диаграмму  направленности в пределах главного лепестка в 12 точках.

Полученные результаты представим в виде таблицы №1.

= 0,98

=0,95

= 0,89

=0,82

 

=0,73

 

=0,63

 

=0,52

=0,41

 

=0,29

=0,18

 

=0,08

 

=0,003

 

 

 

Таблица №1:

 

 

q	F(q)
0,1	0,98
0,2	0,95
0,3	0,89
0,4	0,82
0,5	0,73
0,6	0,63
0,7	0,52
0,8	0,41
0,9	0,29
1	0,18
1,1	0,08
1,194	0,003

 

По данным таблицы №1 строим диаграмму  направленности антенны в горизонтальной плоскости (рис.1).

Определим ширину диаграммы направленности при  F(q) = 7,07. Ширина ДНА – q = 0,72°.

 

Задание 3: Рассчитать и построить диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости для свободного пространства и с учетом влияния Земли.

 

Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости для свободного пространства задается формулами:

                      для         (2)

          для                (3)

                                                                         

Где:

K – постоянный коэффициент, заданный в таблице ;

К = 20

g - угол места;

gо – угол места максимума диаграммы направленности;

gо = 3º

 g1 – угол места с которого начинается косеканский закон изменения диаграммы направленности;

g1 = 5º

g2=35° – угол места, ограничивающий зону действия вертикальной плоскости сверху.

Рассчитаем диаграмму:

         g Þ  -6° £ g £ 5°   , по формуле (2)

Полученные результаты запишем в виде таблицы  №2.

 

 

Таблица  №2:

 

g	F(g)
-6	0,0005
-5	0,12
-4	0,26
-3	0,41
-2	0,56
-1	0,7
0	0,83
1	0,92
2	0,98
3	1
4	0,98
5	0,92

Рассчитаем диаграмму F(g) для 13-ти промежуточных точек в пределах   5° < g < 35° по формуле (3) и полученные результаты запишем в виде      таблицы № 3.

=

 

Таблица №3:

 

g°	5	6	7	10	15	20	25	30	35
F(g)	0,92	0,83	0,66	0,46	0,31	0,25	0,19	0,17	0,14

 

 

По данным таблиц № 2 и  № 3 строим диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости для свободного пространства (рис. 2).

Расчет диаграммы  направленности антенны в вертикальной плоскости с учетом влияния Земли

С учетом влияния Земли  расчет производится по формулам:

F(gmin) = F (gmin) - F (- gmin)       (4)                                                    

F(gmax) = F (gmax) + F (- gmax)     (5)                                                      

Для этого сначала  определим углы, при которых диаграмма  направленности антенны достигает  минимальных и максимальных значений, воспользовавшись формулами:

, откуда                        (6)

, откуда        (7)

где:

ha  = 3 м - высота подвеса антенны;

l = 0,25 м – длина волны;

n = 0, 1, 2,3 …

Определим предел:  0º до  

Получили предел 0°£ g £ 6°.

По формулам рассчитаем углы   gmin  и gmax  в полученном пределе.

Результаты запишем  в таблицу № 4.

n = 0, gmin = arcsin0 Þ gmin  = 0°

n = 1, gmin  = 2,4°

n = 2, gmin  =4,7°

n = 3, gmin  =7,1°- не входит в предел

 

        n = 0, gmax = 1,1°

n = 1, gmax = 3,5

n = 2, gmax = 5,3°

Таблица № 4:

 

n	gmin	gmax
0	0	1,1
1	2,4	3,5
2	4,7	5,3

 

Используя данные значения, рассчитываем  F(gmin),

F(-gmin),  F(gmax), F(-gmax), используя график диаграммы направленности антенны (рис. 2). Далее рассчитываем график диаграммы направленности с учетом влияния земли по формулам (4) и (5).

Результаты представим в виде таблицы  №5

F(0)=0,83

F(2,4)=0,99                      F(-2,4)=0,5

F(4,7)=0,94                      F(-4,7)=0,15

 

F(1,1)=0,93                     F(-1,1)=0,68

F(3,5)=0,98                     F(-3,5)=0,34

F(5,3)=0,9                       F(-5,3)=0,8

 

 

Fз(gmin1)= 0,83

Fз(gmin2)=0,94

Fз(gmin3)=0,79

Fз(gmax1)=1,61

Fз(gmax2)=1,32

Fз(gmax3)=1

 

Используя рассчитанные точки Fз(gmin)  и Fз(gmax) строим диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости с учетом влияния Земли (рис. 2).

Таблица № 5:

Fз(0)	0,83
Fз(2,4)	0,94
Fз(4.7)	0,79
Fз(1,1)	1,61
Fз(3,5)	1,32
Fз(5,3)	1

 

Задание 4: Определить максимальную дальность действия для свободного пространства.