2. Рлс обзора земной поверхности

РЛС переднего обзора предназначена для решения следующих задач:

- получение радиолокационного изображения земной поверхности по на­правлению полета самолета;

- обнаружение целей и наземных ориентиров, измерение их координат (азимута, дальности) и параметров движения относительно самолета;

• определение совместно с РСЗО государственной принадлежности обнаруженных объектов;

• прицеливание по наземным и надводным целям;

• выдачи целеуказания ракетам «воздух-поверхность» и КАБ;

• обеспечение самолетовождения по наземным ориентирам.

Основное требование к таким РЛС - высококачественное отображение местности на экране индикатора, обеспечивающее распознавание объектов по их форме на удалениях, достаточных для применения оружия с максимальной дальности. Качество изображения определяется в первую очередь разрешаю­щей способностью РЛС по азимуту и дальности.

Для получения радиолокационного изображения местности в РЛС перед­него обзора используется антенна с узкой диаграммой направленности в гори­зонтальной плоскости, и широкой - в вертикальной плоскости (рис.2).

Рис. 2. Механизм формирования РЛ-изображения местности

в РЛС переднего обзора

Изображение формируется посредством поэлементного облучения зем­ной поверхности в ходе развертки по дальности и по азимуту. Для этого ис­пользуется импульсный режим работы передатчика РЛС, обеспечивающий раз­решение элементов земной поверхности по дальности, и сканирование узкой ДНА по азимуту.

За счет распространения зондирующего импульса последовательно облу­чаются все элементы местности в направлении луча антенны. Размеры облу­чаемого элемента поверхности (элемента разрешения) определяются по азиму­ту шириной ДНА в горизонтальной плоскости, а по дальности - длительно­стью зондирующего импульса. Отраженные радиоимпульсы поступают на приемное устройство РЛС, а с него на индикатор.

В панорамных РЛС широкое распространение нашли индикаторные устройства типа «дальность—азимут» с полярной и с прямо­угольной системами координат.

Большое распространение по­лучили индикаторы с радиально-секторной разверткой (рис. 3, а), с радиально-сек­торной разверткой со смещенным центром (рис. 3, б) и с радиально-сек­торной разверткой с вынесенным центром (рис. 3, в).

Рис. 3. Виды индикаторных устройств, применяющихся в панорамных РЛС

В индикаторе с радиально-секторной раз­верткой (рис. 3, а) по экрану в радиальном направлении перемещает­ся электронный луч синхронно с перемещением элемента разрешения по поверхности земли.

Радиальная развертка осуществляется периодически с частотой следова­ния зондирующих импульсов. Длина развертки пропорциональна размеру зоны по дальности.

Яркость свечения экрана в ходе развертки меняется пропорционально интенсивности отраженного сигнала. При прохождении лучом всей длины радиальной развертки на экране формируется изображение одной узкой полосы местности в направлении ДНА - строка изо­бражения.

Полное изображение (рис. 4, а) формируется за счет поворота (качания) антенны в пределах заданного сектора обзора по азимуту. Синхронно с антенной повора­чивается линия радиальной развертки на индикаторе. Поскольку скорость по­ворота антенны относительно мала, то строки радиальной развертки примыка­ют друг к другу, образуя сплошное радиолокационное изображение в секторе обзора.

а) б)

Рис. 4. Виды РЛ-изображения на индикаторах РЛС переднего обзора

Описанный способ получения радиолокационного изображения реализу­ется в импульсной РЛС, упрощенная структурная схема которой показана на рис. 5.

Основные элементы схемы: передатчик, приемник, синхрони­затор, антенный переключатель, антенна и индикатор входят в состав любой импульсной станции.

Представленные на рис. 5 схемы СДЦ и сжатия сигналов обеспечивают обработку при когерентных режимах работы станции:

- при селекции движущихся целей и доплеровском обострении ДНА (обеспечивают эффективное обнаружение малоразмерных подвижных целей);

- при сжатии линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) импульсов (применение ЛЧМ импульсов большой длительности позволяет увеличить даль­ность действия РЛС, а сжатие их дает требуемое разрешение по дальности).

Устройства управления разверткой совместно с устройством поворота ан­тенны обеспечивают управление лучом при обзоре (по азимуту), положением зоны обзора (по углу места), положением зоны индикации сигналов на экране.

Формирователи меток задают на экране индикатора в зависимости от ре­жима работы станции масштабные или измерительные метки азимута и дально­сти.

Для грубой оценки координат (при поиске целей или общей ориентировке в режиме навигации) формируется электронная шкала с масштабными метками дальности в виде концентрических светящихся дуг.

В режиме прицеливания или коррекции координат, на экране индикатора формируется подвижное перекрестие, центр которого со­ответствует точке пересечения электронных измерительных меток дальности (МД) и азимута (МА) (рис. 4, а).

В режиме прицеливания оператор (штурман) накладывает центр перекре­стия с помощью механизма пульта управления на отметку цели. Это обеспечи­вает определение в БЦВМ координат центра отметки цели и возможность её автоматического сопровождения. Полученные данные сравниваются с расчет­ными для вычисления ошибки управления самолетом по курсу и определения момента пуска или сброса средств поражения.

Рис. 5. Упрощенная структурная схема панорамной РЛС ударного самолета

На экране индикатора часто отображается лишь часть зоны обзора - мик­роплан местности, например район цели или ориентира, изображен­ный в прямоугольной системе координат (рис. 4, б).

Для обеспечения постоянства мощности принимаемых сигналов от целей независимо от расстояния до них, ДНА в вертикальной плоско­сти имеет косекансную форму, чтобы более удаленные цели (участки местно­сти) облучались сигналом большей интенсивности. В этих же целях предусмат­ривается возможность наклона антенны в небольшом секторе (рис. 6).

Прицельно-пилотажный визир (ППВ) представляет собой оптический ви­зир коллиматорного типа.

Он предназначен для прицеливания по визуально ви­димым целям и коррекции текущих координат самолета в целях навигации.

ППВ обеспечивает летчику визуальную индикацию информации о текущей и разрешенной дальностях до цели (или пункта маршрута), а также сигналов на выполнение маневра, открытие огня, вывода из атаки на безопасной высоте.

Рис. 6. Порядок обеспечения постоянной мощности

принимаемых сигналов от целей

Особенности построения приемных устройств РЛС обзора земной поверхности определяются параметрами входных сигналов и характеристиками выходных устройств.

Входной сигнал, в общем случае, представляет собой случайную по­следовательность импульсов с большим диапазоном амплитуд и различной длительностью. Для получения высококачественного радиолокационного изо­бражения необходимо, чтобы форма входного сигнала претерпевала наимень­шие искажения. Следовательно, характеристики приемного тракта и оконечных устройств должны соответствовать диапазону изменения амплитуд входного сигнала. Однако индикаторные устройства имеют значительно меньший дина­мический диапазон, что обусловливает применение различных схемотехниче­ских решений, обеспечивающих получение неискаженного изображения.

Одним из таких решений является использование приемника с логарифмическим УПЧ (ЛУПЧ) и видеоусилителем с несколькими уровнями усиления.

Применение УПЧ с логарифмической (линейно-логарифмической) амплитудной характеристикой позволяет сжать динамический диапазон выходных сигналов без ограничения амплитуды. При этом информация о радиолокационном рельефе практически не искажает­ся, однако соотношение амплитуд в выходном сигнале меняется, что приводит к ухудшению контрастности изображения. Для устранения этого одновременно с логарифмическим УПЧ применяют видеоусилитель с 2-3 уровнями усиления (рис. 7).

Так при использовании «трехтонового усилителя» вы­деляются слабые сигналы (от водной поверхности), средние (от земного покро­ва) и сильные (от строений). Для улучшения визуального восприятия изобра­жения в таких видеоусилителях применяются регулировки уровней усиления.

Другим решением является применение временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ).

ВАРУ обеспечи­вает уменьшение коэффициента усиления приемника сразу же после излучения передатчиком зондирующего импульса и плавное нарастание усиления с тече­нием времени.

Схема ВАРУ настраивается так, чтобы спустя 50...60 мкс после излучения зондирующего импульса усиление приемника достигло своего но­минального значения.

Такая регулировка усиления обеспечивает уменьшение усиления сигналов, отраженных от близко расположенных целей, и предотвращает силь­ную засветку индикатора этими сигналами.

ВАРУ особенно эффективна при полете над взволнованной морской поверхностью на малых и средних высотах, так как мощность сигналов, отраженных от морских волн, быстро убывает с расстоянием, но имеет большие значения на малых дальностях. На практике ВАРУ осуществляют по экспоненциальному закону.

Рис. 7. Порядок обработки входных сигналов приемника для формирования контрастного изображения на индикаторах

Доцент кафедры

Д . Корабейников