Лекция №2, 3 - (4 часа)
Раздел 1. Радиолокационные системы воздушных судов (рлс вс)
Тема 1.1. Классификация и основные принципы построения рлс вс
Цель занятия: Дать понятие о классификации и основных принципах построения РЛС ВС.
Задачи: Классификация и основные принципы построения РЛС ВС.
Предмет радиолокации
Радиолокацией называется область радиотехники, использующая свойства радиоволн отражаться от встречных объектов для определения положения этих объектов в пространстве.
Термин "радиолокация" означает определение место расположение объекта посредством радиоизлучения.
ДРУГИМИ СЛОВАМИ: Радиолокацией называется обнаружение и определение местоположения объектов на расстоянии с помощью радиоволн. Радиолокационные методы позволяют получить и некоторые дополнительные сведения об объектах, например, определить тип самолета, скорость его движения, принадлежность и т.д.
Устройства, применяемые для радиолокации, называются радиолокаторами или радиолокационными станциями (РЛС) – это комплекс аппаратуры, обеспечивающий обнаружение и определение пространственных координат объектов.
Объекты, обнаруживаемые посредством радиолокации, именуются радиолокационными целями или ориентирами. Целями могут быть, например, самолеты и другие летательные аппараты, морские и речные корабли, застройки на земной поверхности (города, населенные пункты, железнодорожные узлы и т.д.), горные пассивы, озера, облачность повышенной плотности и т.д.
Радиолокация, как наука, занимается разработкой методов обнаружения целей и определения их координат, конструированием радиолокационных устройств различного назначения, а также изучением физических процессов, происходящих в этих устройствах.
Переносчиком полезной информации в радиолокации являются радиосигналы, приходящие от объектов к радиолокационной станции.
С помощью радиолокационных станций принимаются отраженные сигналы, и выделяется информация о целях, находящихся в зоне обзора РЛС. Носителем информации служит электромагнитная волна, отраженная от цели и приходящая к РЛС.
Таким образом, вся информация о целях заключена в принимаемых радиолокационных сигналах, которые в основном характеризуются амплитудой, частотой и направлением распространения.
В зависимости от принципа возникновения радиолокационной сигнала различают три метода радиолокации:
метод отраженного сигнала;
метод активного ответа;
метод пассивной радиолокации.
То есть по происхождению этих сигналов различают активную и пассивную радиолокацию. Активная радиолокация подразделяется на первичную с пассивным ответом и вторичную с активным ответом.
В активной радиолокации для получения сигнала от объекта необходимо облучать его радиоволнами, вырабатываемыми самой радиолокационной станцией. Если при этом сигнал объекта возникает в результате отражения от него излучаемых РЛС радиоволн, то активную радиолокацию называют первичной, или радиолокацией с пассивным ответом. -этоМетод отраженного сигнала. (ДИСС – 013).
Первичная радиолокация.В основу первичной радиолокации положен принцип отражения радиоволн, открытый А. С. Поповым в 1897 году при проведении им опытов по радиосвязи между кораблями в Финском заливе.
Высокочастотные электромагнитные колебания, вырабатываемые и излучаемые РЛС для облучения объекта, называются прямым или зондирующим радиолокационным сигналом. Высокочастотные электромагнитные колебания, возникающие в результате отражения от объекта, называются отраженным сигналом.
Радиолокационные станции, работающие по этому принципу, состоят из следующих основных элементов (рис.1.3 - а): передатчика, генерирующего высокочастотные электромагнитные колебания; передающей антенны, излучающей прямой (зондирующий) сигнал в пространство; приемной антенны, улавливающей часть отраженной объектом энергии; приемника, усиливающего и преобразующего полезный сигнал; индикатора, с помощью которого производится визуальное наблюдение и анализ отраженного сигнала; источника энергии.
Если на объекте происходит переизлучение (ретрансляция) сигнала РЛС, то активную радиолокацию называют вторичной, или радиолокацией с активным ответом. – это Метод активного ответа. (СОМ – 64).
В пассивной радиолокации сигнал объекта представляет собой его собственное радиоизлучение и, следовательно, выработка сигналов самой станции не требуется.
Современные радиолокационные станции представляют собой сложные радиотехнические комплексы, которые строятся, используя модульный подход в области аппаратных и программных решений.
Метод отраженного сигнала является основным методом радиолокации и заключается в следующем: в состав РЛС, в простейшем случае, входят передатчик, приемник, антенна и индикатор. Передатчик создает колебания, которые излучаются антенной и при встрече с целью отражаются от нее, возвращаются обратно к РЛС и воспринимаются антенной (рис.1.3.). Отраженный сигнал после обработки поступает на индикатор и появляется на экране в виде яркостной отметки, по которой определяются координаты цели, ее физические особенности, направление и скорость движения.
Важное достоинство этого метода заключается в том, что он позволяет обнаруживать цели, которые сами не излучают радиоволны, а только отражают их. Например, ДИСС – 013.
Рис. 1.3. Метод отраженного сигнала.
Рис. 1.3 -а. Блок-схема радиолокационных систем- первичная
Метод активного ответа предполагает наличие на объекте приемопередающей установки, которая принимает сигнал запроса от РЛС и создает свой активный ответный сигнал, т.е. ретранслирует принятый сигнал (рис. 1.4.). - вторичная радиолокация (радиолокация с активным ответом). При вторичной радиолокации происходит облучение объекта прямым сигналом (запросным), автоматическое переизлучение сигнала (ответный) и прием переизлученного сигнала на объекте.Так как ответный сигнал создается передатчиком объекта, то дальность обнаружения резко возрастает.
Недостатком этого метода является зависимость работы PЛС от работы ретранслятора.Ретрансляторы, устанавливаемые на самолетах, называются самолетными радиолокационными ответчиками (CОМ – 64), а ретрансляторы, устанавливаемые в аэропортах, т.е. на "земле", называются радиолокационными радиомаяками.
Рис. 1.4. Метод активного ответа
Рис. 1.4- б,в. Блок-схема радиолокационных систем:
б - вторичная, в - пассивная радиолокация
Метод пассивной радиолокации. Пассивной радиолокацией называется радиолокация объектов, излучающих радиоволны. Это может быть излучение передатчиков, установленных на объекте, или собственное тепловое радиоизлучение объекта (рис. 1.5). В любом теле, температура которого выше абсолютного нуля, происходит тепловое движение молекул, и так как каждая молекула содержит электроны, то при этом излучаются электромагнитные волны, спектр частот которых охватывает и радиочастоты.Примером пассивной радиолокации является радиолокация искусственных спутников земли, радиолокация планет и т.д.
Рис. 1.5. Метод пассивной радиолокации.
Соответствующая радиолокационная станция (рис.1.4 – в) имеет лишь направленную приемную антенну, улавливающее это излучение, приемник, усиливающий принятые радиосигналы, и устройства, с помощью которых производится их регистрация и анализ. Очевидно, что при этом с помощью направленной антенны можно лишь определить направление на объект.
Системы пассивной локации широко используются для исследований процессов в космическом пространстве в качестве радиотелескопов, позволяющих улавливать и анализировать естественное излучение небесных тел, а так же для целей радиопеленгации, то есть для определения с земли направления на свои воздушные суда и корабли, снабжение радиопередатчиками, или, наоборот, для определения с воздушных судов и кораблей направления на наземные радиопередатчики. В этом случае аппаратура, устанавливаемая на воздушном судне или корабле, называется радиокомпасом, а наземный радиопередатчик – радиомаяком.