книги из ГПНТБ / Супряга Н.П. Радиолокационные средства непрерывного излучения

н \ п . с у п р я г А

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ

СРЕДСТВА

НЕПРЕРЫВНОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

Ордена Трудового Красного Знамени

ВО Е Н Н О Е И З Д А Т Е Л Ь С Т В О

МИ Н И С Т Е Р С Т В А О Б О Р О Н Ы СССР

МО С К В А — 1 9 7 4

ШЛ

С89 У Д К 621.396.96.2

Супряга Н. П.

С89 Радиолокационные средства непрерывного из­ лучения. М., Воениздат, 1974 г.

182с. с ил.

Вкниге кратко изложены принципы радиолокации непрерывного излучения, способной решать задачи падежного обнаружения пило­

некоторых систем, блоков и узлов. Рассмотрены также локационные

Книга предназначена для офицеров различных родов войск, свя­ занных с эксплуатацией радиотехнических средств. Она может быть также использована широким кругом читателей, интересующихся во­ просами радиолокации непрерывного излучения.

6Ф2.4

©Воениздат 1ST»

ВВ Е Д Е Н И Е

Для уверенного обнаружения пилотируемых и непи­ лотируемых объектов на больших дальностях, точного определения их координат и скорости радиолокационные устройства должны быть помехоустойчивыми, иметь вы­ сокую эксплуатационную надежность. Во многих случаях этим требованиям удовлетворяют радиолокационные си­ стемы непрерывного излучения радиоволн.

Впоследние годы удалось создать системы непрерыв­ ного излучения, которые в условиях помех и отражений от местных предметов позволяют на больших дальностях обнаруживать и с большой точностью определять пара­ метры различных объектов (целей).

Оказалось, что радиолокационные системы непрерыв­ ного излучения имеют ряд преимуществ перед широко используемыми импульсными системами. Так, например, при импульсной радиолокации для измерения малых рас­ стояний требуются очень короткие импульсы и малое время переключения с передачи на прием, что обеспе­ чить весьма трудно. Для станций же непрерывного из­ лучения таких трудностей не существует. Недостатки систем, работающих в импульсном режиме, по мнению иностранных специалистов, особенно ощущаются при использовании их на больших высотах (при установке на самолетах, ракетах). При этом трудно использовать вы­ сокие импульсные напряжения, сложно уменьшить вес и габариты устройств и т. д.

Один из методов повышения дальности обнаружения и точности измерения координат малоразмерных це­ лей— повышение средней мощности передатчика за счет уменьшения скважности импульсов РЛС, т. е. перехода

Г л а в а 1

О Б Щ И Е СВЕДЕНИЯ О Р А Д И О Л О К А Ц И О Н Н Ы Х СИСТЕМАХ

1.О РЕЖИМАХ РАБОТЫ РЛС

Впоследние годы за рубежом находят применение разнообразные все более сложные схемы радиолокаци­ онных станций. Причем по мере появления новых систем, работающих пакетами импульсов (длительными

импульсами, частотно-модулированными импульсами и т. п.), разница между способами обработки непрерыв­ ных и импульсных сигналов уменьшается. Это несколько

Принято считать, что радиолокационная система ра­ ботает в непрерывном режиме, если ее передатчик из­ лучает незатухающие колебания на протяжении всего минимально необходимого времени наблюдения Тп. В ра­ диолокационной системе, работающей в непрерывном режиме, излученный зондирующий сигнал передатчика является гармоническим или модулированным (в данном случае под словом «модулированный» понимается сиг­ нал, медленно уклоняющийся от гармонического закона). Отраженный же сигнал также гармонический, но он до­ полнительно модулирован за счет изменений характери­ стик цели и среды, в которой распространяются электро­ магнитные колебания. Поскольку сигнал гетеродина в приемнике (роль которого может играть и сигнал пере­

5

Если рассматривается несколько образцов одного и того же колебательного процесса, то говорят об его автокоге­

станции принято называть такой режим, при котором излучаются пакеты колебаний. Длительность пакетов много меньше минимально необходимого времени на­ блюдения Гц.

В когерентно-импульсных радиолокационных стан­ циях пакеты колебаний (импульсы) формируются в ре­ зультате амплитудной модуляции усилительных каска­ дов передатчика, возбуждаемых незатухающими колеба­ ниями задающего генератора. Здесь пакеты колебаний являются частью одного и того же гармонического ко­ лебания, поэтому они автокогерентны. Поскольку прием­ ник радиолокационной станции воспринимает отражен­ ный сигнал как модулированный, то, следовательно, режим работы такой импульсной радиолокационной стан­ ции является почти когерентным и в этом отношении не отличается от режима непрерывного излучения.

Как указывается в зарубежной печати, существуют когерентно-импульсные радиолокационные станции и другого типа — с когерентным гетеродином. В этих стан­ циях импульсная работа обеспечивается за счет подачи импульсов напряжения на генератор высокочастотных колебаний (магнетрон, клистрон и т. д.). При этом на­ чальные фазы возбужденных колебаний каждого паке­ та отличаются одна от другой. Но поскольку условия почти когерентности режима работы РЛС не требуют того, чтобы поступающие на смеситель высокочастотные сигналы были модулированными (модулированным дол­

6

которого жестко связана с фазой высокочастотных коле­ баний генератора, удается достичь одинакового значения разности начальных фаз колебаний передатчика и ко­ герентного гетеродина от периода к периоду в течение всего времени наблюдения Та.

Обычно жесткая привязка фазы колебаний передат­ чика и гетеродина выполняется путем введения в коле­ бательную систему когерентного гетеродина части энер­ гии колебаний передатчика.

Для такой радиолокационной станции законы изме­ нения начальной фазы исходных колебаний передатчика и отраженного от неподвижного объекта сигнала оди­ наковы (с отставанием на время распространения ра­ диоволн от РЛС до объекта и обратно). Если объект движется, то частота и амплитуда отраженного сигнала изменяются, но настолько медленно, что при существую­ щих полосах пропускания приемников результирующий сигнал является модулированным. Таким образом, для радиолокационных станций с когерентным гетеродином сигналы когерентного гетеродина и отраженный при их смешении почти когерентны и режим работы такой РЛС называют также почти когерентным.

В некоторых случаях возможно применить импульс­ ный режим работы РЛС с малой скважностью, не пре­ вышающей 20 (квазинепрерывный режим). Сигналы такой РЛС представляют собой когерентные импульсы, повторяющиеся с большой частотой. Поскольку при большой частоте повторения импульсов интервал однозначного измерения расстояния весьма мал, то для определения расстояния можно использовать либо моду­ ляцию сигнала по частоте или по амплитуде, либо при­ менить одновременно несколько частот повторения им­ пульсов. Ниже будут рассмотрены эти методы.

Многие РЛС, работающие в импульсном режиме, не имеют когерентного гетеродина. В таких станциях обыч­ ный местный гетеродин генерирует незатухающие коле­ бания. Начальная фаза этих колебаний никак не связа­ на с начальной фазой колебаний передатчика. Разность начальных фаз колебаний гетеродина и отраженного от объекта сигнала от периода к периоду меняется скач­ ком по хаотическому закону. Следовательно, в радиоло* кационной станции без когерентного гетеродина сигнал гетеродина и отраженный сигнал некогерентны, а ре-

7

жим работы такой станции называют некогербнтно-им- пульсным или примитивно-импульсным.

2. МОДУЛИРОВАННЫЕ КОЛЕБАНИЯ. СПЕКТР МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ

(и соответственно фаза) при постоянстве амплитуды, то модуляция называется частотной (или фазовой) .

взаимодействия колебаний высокой и низкой частот в нелинейной

или, как обычно говорят, амплитуда «несущего» колебания изме­ няется в соответствии с законом изменения напряжения управляю­ щего (модулирующего) сигнала (рпс. 1,а) .

Основной характеристикой амплитудно-модулированного коле­ бания является коэффициент модуляции от, равный отношению наи­

8

Тогда закон изменения амплитуды модулирующего тока будет сле­ дующим:

Как видим, ток высокой частоты Шо, модулированный по ам­ плитуде модулирующим сигналом с частотой Q, представляет собой сумму трех синусоидальных высокочастотных колебаний с частотами

мя способами: простои спектрограммой и векторной диаграммой.

диаграммами. В этом случае амплитуды токов спектральных со­ ставляющих изображаются векторами (рис. 2). З д е с ь / м о — вектор

несущей частоты, — - — — векторы боковых частот.

Если плоскость чертежа вращать вокруг точки 0 с угловой ско­ ростью Шо синхронно с вектором / м о , то последний будет выглядеть неподвижным, а векторы боковых составляющих будут вращаться в противоположные стороны с частотой Q. И х результирующий век­ тор, получивший название модуляционного, совпадает (при ампли­ тудной модуляции) по направлению с вектором несущей, но по величине изменяется по гармоническому закону с частотой Q. При

9