Групповое занятие 1: Структурная схема импульсной рлс.

Учебно-воспитательные цели:

- изучить общий принцип работы импульсной РЛС и назначение ее элементов;

- изучить работу антенного переключателя.

Учебное время: 2 часа

Место проведения: класс

Литература:

- Логинов М. А., Роговой И. И. И др. "Основы импульсной техники и радиолокации", М ВМ1988г. (с. 307-312).

- Ярлыков М. С, "Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов", М: ВИ 1990 г.

Учебно-материальное обеспечение занятия:

Схема РЛС, действующие стенды изд. РП-22 и Н-003

Структура аудиторного занятия:

№	Элементы занятия	Время	Примечание
Вводная часть		15 мин
1	Организационная часть.	2 мин
2	Контроль степени усвоения пройденного материала.	10 мин
3	Краткое вступление в тему занятия.	3 мин
Основная часть		70 мин
1	Структурная схема импульсной РЛС. Назначение элементов и принцип работы.	30 мин
2	Антенный переключатель.	20 мин
3	Выходные устройства РЛС.	20 мин
Заключительная часть		15 мин
1	Ответы на вопросы.	10 мин
2	Задание на самоподготовку.	5 мин

Методические указания по подготовке учебно-материального обеспечения.

Перед занятием проверить наличие и целостность схемы РЛС.

Подготовить стенды к работе.

Составить вопросы для контроля знаний студентов предыдущего материала.

Дежурный по взводу принимает класс, готовит классную доску и мел.

Методические указания по структуре проведения занятий.

Групповое занятие проводится методом рассказа с использованием схем и стендов.

Преподаватель проверят готовность взвода к занятию, проводит контроль знаний студентов по материалу предыдущего занятия, дополняет и поправляет ответы студентов, подводит итоги опроса и выставляет оценки.

Далее преподаватель объявляет название занятия, цель, учебные вопросы и приступает к изложению материала занятия.

После изложения материала подвести итог занятия, задать несколько вопросов для закрепления материала.

Подвести итог опроса. Дать задание на самоподготовку, назвав литературу и страницы для самостоятельного изучения.

Закончить занятие.

1. Структурная схема импульсной рлс. Назначение элементов и принцип работы.

В авиации наибольшее применение находят активные импульсные РЛС. Это объясняется тем, что РЛС должны обнаруживать объекты (цели) независимо от их физического и технического происхождения, которое, как правило, неизвестно. Тип РЛС зависит от рода авиации, в котором они применяются. В истребительной авиации - это РЛС перехвата и прицеливания, в бомбардировочной авиации - РЛС обзора земной поверхности, в разведывательной авиации - РЛС воздушной разведки.

Несмотря на отличие решаемых задач и особенности построения отдельных типов активных импульсных РЛС можно выделить общие принципы их построения и на этой основе составить обобщенную структурную схему представленную на рис. 1

Рис. 1

В состав РЛС входят:

- синхронизатор (С)

- передатчик (ПРД)

- приёмник (ПРМ)

- антенна (А) с антенным переключателем (АП)

- устройство перемещения антенны (УПА)

- индикаторное устройство (ИУ)

- селектор движущихся целей (СДЦ)

- угломерное устройство (УУ)

- дальномерное устройство (ДУ)

- устройство управления РЛС (УУР)

Синхронизатор обеспечивает согласование работы всех устройств РЛС во времени, задает начало отсчета времени при измерении дальности, определяет начало и конец работы отдельных устройств путём формирования соответствующих импульсов запуска и остановки. Синхронизатор определяет частоту (период) следования зондирующих импульсов.

В зависимости от частоты повторения импульсов различают РЛС с низкими (до 10 кГц), средними (до 100 кГц) и высокими (> 100 кГц) частотами.

Передатчик генерирует мощные высокочастотные зондирующие импульсы. Он, как правило, бывает когерентным. Когерентный передатчик формирует последовательность импульсов, в которой начальные фазы от импульса к импульсу постоянны или изменяются по известному закону.

Передатчик обычно состоит из последовательно соединенных: подмодулятора, модулятора и генератора высокой частоты, нагрузкой которого является антенна.

Антенна подключается последовательно к ПРД и к ПРМ на время излучения и приёма сигналов соответственно. Как правило, используются антенны остронаправленного (действия) излучения, состоящие из облучателя и отражателя (двухзеркальные).

Перемещение луча ДН осуществляется путём поворота антенны с помощью устройства перемещения антенны (УПА). Управление лучом может быть как механическим, так и электрическим (ФАР).

С выхода антенны принятый сигнал через антенный переключатель поступает по волноводной линии передачи в приёмник.

Приемник: как правило, супергетеродинного типа, обеспечивает усиление, преобразование и выделение сигнала отраженного от цели.

Приемник, как правило, многоканальный. Наибольшее распространение получили ПРМ с линейными и логарифмическими амплитудными характеристиками. Для увеличения чувствительности приёмника на его входе используют малошумящий УВЧ (параметрический, квантовый или на ЛБВ). При этом чувствительность приемника может достигать 100 - 120 дБ.

Для когерентной обработки используются линейные УПЧ. Выходной сигнал с ПРМ поступает в фильтр канала СДЦ.

Селектор движущихся целей (СДЦ) предназначен для обнаружения сигналов целей на фоне пассивных помех (отражений от земной и морской - поверхностей, местных предметов и т.п.), когда они обычным способом не обнаруживаются. Для этого используется отличие доплеровской частоты сигнала цели от доплеровской частоты сигнала пассивной помехи, за счёт разных скоростей перемещения цели и пассивной помехи относительно РЛС.

Дальномерное устройство обеспечивает измерение дальности до выбранной цели в режимах обзора и автосопровождения. В режиме обзора оно формирует метку или строб дальности. При совмещении их с меткой цели можно отсчитать дальность по шкале дальномера. Стробирование отметки цели является целеуказанием для схемы поиска следящего автодальномера.

Угломерное устройство обеспечивает в режиме обзора измерение азимута и угла места целей, а в режиме сопровождения - еще и измерение угловых (радиальных) скоростей выбранной цели.

Индикаторное устройство предназначено для отображения выходных сигналов приёмника. Рассмотрим более подробно.

При импульсном методе обнаружения целей в состав РЛС входят синхронизирующие устройства. Как уже отмечалось, их назначение - координация во времени работы основных элементов РЛС. Наибольшее распространение в авиации получили световые индикаторы с ЭЛТ на экранах которых, цели наблюдаются визуально. Электронный луч перемещается по экрану электронно-лучевой трубки в соответствии с изменением какого-либо параметра при измерении координат цели. Такое перемещение луча называется разверткой.

В зависимости от того, измерения какой координаты производится, используются следующие виды индикаторов:

- одномерные индикаторы дальности,

- индикаторы кругового обзора,

- индикаторы азимут - дальность.

Рассмотрим более подробно каждый вид индикатора:

3. Выходные устройства РЛС

а) одномерные индикаторы дальности (рис. 2).

Измерение дальности цели сводится к измерению времени запаздывания отраженного сигнала относительно импульса передатчика (зондирующего импульса). Именно в индикаторе дальности решается задача определения временного запаздывания отраженных импульсов относительно зондирующих, т.е. генерируемых передатчиком. Поэтому моменты запуска передатчика и индикатора должны либо точно совпадать, либо быть сдвинуты во времени на определенную точно известную величину. От того, насколько строго выполняется последнее требование, в значительной степени зависит точность определения дальности.

Рис.2

При считывании дальности непосредственно с экрана индикатора нулевое деление шкалы совмещается с началом линии развертки, а отсчет дальности производится по шкале индикатора, причём масштаб делений может изменяться при необходимости.

Достоинства: простота изготовления.

Недостаток: только один радиолокационный параметр выводится на индикаторе, что для современных РЛС недостаточно.

Такие типы индикаторов в РЛС современных самолетов не применяются.

б) Индикаторы кругового обзора (рис. 3).

Для наблюдения за всеми целями, находящимися в воздухе в зоне действия РЛС, большинство современных РЛС снабжено индикатором кругового обзора (ИКО).

ИКО является основным типом наземных РЛС обнаружения, целеуказания и радиолокационной разведки для одновременного определения наклонной дальности Д и азимута В - любой из обнаруженных воздушных целей. В самолетных станциях такие индикаторы используются для получения на экране изображения местности, над которой пролетает самолёт.

В индикаторе кругового обзора электронный луч движется от центра экрана по радиусу, т.е. образует радиальную развертку.

При вращении антенны РЛС электронный луч развертки меняет свое направление на экране синхронно с вращением антенны. Поэтому в любой момент времени направление линии развертки на экране соответствует направлению оси антенны в горизонтальной плоскости. Такая развертка называется радиально - круговой.

На экранах ИКО наклонная дальность и азимут определяются в полярной системе координат. Т.о. радиально - круговая развертка, используемая в ИКО удобна для одновременного наблюдения за многими целями. Однако получить крупный масштаб изображения одновременно с большим полем обзора невозможно. Поэтому для получения более крупного масштаба изображения и повышения разрешающей способности (точности определения координат) часто используют индикатор со смещенным центром радиальной линии развертки относительно центра экрана ЭЛТ (рис. 4).

Рис.4

ИКО нашло широкое применение, как в частях ВВС, так и в других родах ВС РФ.

Как недостаток, можно отметить невозможность применения ИКО в РЛС комплексов перехвата.

в) Индикаторы азимут-дальность или индикаторы с прямоугольно-растровой разверткой.

Индикатор с прямоугольно - растровой разверткой применяется в РЛС в качестве секторного индикатора и позволяет одновременно определять дальность (Д) и одну из угловых координат цели. Соответственно различают индикаторы дальность - азимут (р) и дальность - угол места (α) (рис. 5).

Рис.5

Принцип построения этих индикаторов аналогичен описанному выше.

В индикаторе с прямоугольно - растровой разверткой используется тип развертки позволяющий определить положение цели, в отличие от ИКО, в прямоугольной системе координат. Такие индикаторы нашли широкое применение в РЛС перехвата современных самолётов.

Определение дальности цели по экрану индикатора производится также как и в индикаторе с линейной разверткой.

Прямой ход луча вдоль строки начинается в момент посылки импульса передатчиком РЛС. Отраженный от цели импульс, усиленный приёмником, подается на катод трубки в отрицательной полярности, повышая яркость той точки строки, в которой находится в этот момент луч. О дальности цели судят по смещению отметки относительно начала строки. Каждая строка представляет собой, таким образом, линию развертки дальности. Время прямого хода развертки выбирают исходя из максимальной дальности РЛС Д_тах

Для измерения угловой координаты перемещение луча в направлении, перпендикулярном строке, синхронизируется с перемещением луча антенны в пространстве в азимутальном (или угломестном) направлении. Как вывод, по данному вопросу необходимо привести примеры применения различных токов выходных устройств РЛС, имеющихся в лаборатории.

Выбор типа индикатора зависит от тактического назначения РЛС.