УТВЕРЖДАЮ
Начальник ВК КС ФВО ДВФУ
капитан 1 ранга С. Ащеулов
« » ________2011 г.
Методическая разработка Тема № 1: «Характеристика корабельных радиотехнических средств».
Рассмотрена на заседании ВК КС
Протокол № ____
от « ___ » 2011 г.
Тема № 1: «Характеристика корабельных радиотехнических средств».
Занятие № 6: «Радиолокация»
Учебная и воспитательная цели: Формировать профессиональную компетентность. Дать понятие о назначении, составе и особенностях РПУ РЛС.
Время: 2 академических часа.
Место проведения: кабинет радиотехнических средств корабля.
Учебные вопросы:
Назначение радиоприемного устройства (РПУ) РЛС и требования, предъявляемые к нему.
Обобщенная структурная схема РПУ.
Понятие об оптимальном РПУ.
Задание на самоподготовку:
Изучить назначение, состав и особенности РПУ РЛС: В.Г. Левичев «Основы радиотехники и радиолокации», с. 96-113: Ю.Н. Седыщев «Приемные устройства радиолокационных сигналов», ч. I с. 17-26.
Левичев В.Г. Основы радиотехники и радиолокации. – М., 1965.
Мельник Ю.А. Основы радиотехники и радиолокации – М.: Сов.радио, 1973.
Справочник по основам радиолокационной техники. – М., 1967.
Материальное обеспечение: 1.ПК. 2. Плакаты, схемы, слайды. 3. Видеопроектор. 4. Экран.
ЛЕКЦИЯ
Приемные устройства составляют основу и обязательную часть любой радиотехнической системы.
Классифицировать приемники можно по назначению, по диапазону волн, по методам приема и обработки сигналов, а также по виду принимаемых и обрабатываемых сигналов.
В военном деле, в частности, в ВМФ, наиболее широко используются радиолокационные приемники, работающие в УКВ диапазоне волн для приема импульсных сигналов.
Вопрос 1. Назначение приемного устройства (рпу) рлс и требования, предъявляемые к нему.
Приемное устройство предназначено для усиления принятых отраженных сигналов, преобразования их в видеоимпульсы с последующей подачей их в оконечное устройство.
Радиолокационные приемники обеспечивают прием сигналов несущих информацию о местоположении, скорости движения и размерах различных объектов.
Как правило, в радиолокации находят применение импульсные сигналы.
В активной радиолокации, когда координаты цели определяются по отраженному зондирующему сигналу с известной структурой, приемная система строится как фильтр, селектирующий сигналы по направлению и спектру, ширина которого выбирается в соответствии с требуемой разрешающей способностью по дальности.
Одной из особенностей радиолокационного приемника состоит в тесном функциональном взаимодействии приемной и передающей систем.
Прием радиолокационных сигналов, как правило, происходит на фоне помех и флуктуационных шумов.
На первом этапе приемник должен осуществить обнаружение сигнала в смеси сигнала и шума.
На втором этапе должна быть произведена оценка параметров отраженного от цели сигнала (время запаздывания, амплитуда, доплеровское смещение частоты).
Для решения задач, поставленных перед приемным устройством, последнее должно обладать определенными характеристиками, то есть выполнять требования предъявляемые к нему.
Технические характеристики и параметры дают возможность оценить количественно и качественно электрические свойства и конструктивные особенности приемников и в совокупности характеризуют их соответствие назначению.
К основным характеристикам, по которым формулируются технические требования к приемникам, относится чувствительность, избирательность, помехозащищенность, уровень сигнала на выходе, динамический диапазон, диапазон принимаемых частот, стабильность характеристик и потребление энергии.
Кроме перечисленных технических характеристик используют также конструктивные и технологические показатели, такие как механическая прочность, надежность, климатическая стойкость, габариты, масса, ремонтопригодность и так далее. Эти показатели являются общими для большинства видов радиоэлектронных устройств, поэтому можно ограничиться рассмотрением основных характеристик.
Чувствительность (Р пр. мин) – это минимальная мощность сигнала на входе приемника, при котором на его выходе получается преобразованный сигнал, мощность которого достаточна для отображения на индикаторном устройстве. Количественно чувствительность приемника характеризуется наименьшим напряжением полезного сигнала, при котором его можно еще обнаружить на фоне внутренних шумов приемника. Чем меньше при этих условиях уровень сигнала на входе, тем выше чувствительность приемника. Линейные тракты современных радиолокационных приемников обеспечивают чувствительность
Р пр. мин =10 -14 -10-19 Вт.
Чаще в приемниках измеряют не чувствительность, а коэффициент шума.
Современное состояние радиотехники позволяет создавать приемники с любым коэффициентом усиления. Однако это не значит, что приемник с очень большим усилением может принимать сколько угодно малые сигналы. Объясняется это тем, что вместе с полезными сигналами на приемник воздействуют внешние радиопомехи, а в самом приемнике возникают так называемые внутренние шумы.
Внешние радиопомехи естественного происхождения в диапазоне УКВ волн практически не оказывают влияние на приемник, поэтому только внутренние шумы сильно влияют на важнейший параметр приемника – чувствительность. Они ограничивают ее величину.
Шумы представляют собой небольшие хаотические напряжения и токи, возникающие на входе приемника и во всех его цепях в силу различных причин (тепловое движение электронов в проводниках, бомбардировка электронами элементов электронных ламп, непостоянство питающего напряжения и другие явления). Напряжение шумов усиливается наравне с полезными сигналами и на трубке индикатора появляются в виде беспорядочных мерцаний экрана, что затрудняет наблюдение за сигналами, отраженными от цели.
Коэффициент шума приемника – это отношение мощности сигнал \ шум на входе приемника к мощности сигнал \ шум на его выходе.
Коэффициент шума измеряется в относительных единицах. Он показывает во сколько раз общие шумы на входе устройства меньше шумов источника сигнала на его выходе.
Коэффициент шума приемника в основном определяется шумами первых каскадов и для уменьшения коэффициента шума и увеличения чувствительности приемника первые каскады (каскады УВЧ) должны быть малошумящими.
Приемники РЛС имеют коэффициент шума 1 – 10 и более.
Избирательность – способность приемника выделить полезный сигнал из всех принятых, обеспечивая достаточное усиление его только определенной области частот.
Полосой пропускания – называется область частот, на границе которой коэффициент усиления уменьшается до уровня 0,707.
Чем она шире, тем меньше изменений претерпевают в приемнике усиливаемые сигналы. Однако при слишком широкой полосе пропускания велико влияние помех, а они ограничивают чувствительность. Кроме того, расширение приводит к ухудшению избирательности.
На рис. 1 показана частотная характеристика полосы пропускания.
Рис. 1. Полоса пропускания приемника.
Наилучшей избирательностью обладает тот приемник, у которого полоса пропускания имеет относительно плоскую верхушку и крутые спады.