Дифракция

Если размеры отражающего объекта значительно меньше длины волны

l_отр.об.   _РЛС ,

то наблюдается явление дифракции, т.е. электромагнитные волны огибают объект (рис. 1.4, слайд 9 ) и отражения не возникает.

Из сказанного следует, что отраженный радиосигнал является основой радиолокационного обнаружения объекта и определения его координат.

В радиолокации можно использовать волны метрового диапазона и короче, так как радиолокационные цели (самолеты, корабли, танки) имеют сравнительно небольшие размеры.

От радиолокационных целей преимущественно происходит диффузное отражение.

Второй принцип радиолокации

Второй принцип радиолокации заключается в том, что электромагнитные волны можно сфокусировать антеннами РЛС в узкие направленные лучи. Фокусировку электромагнитной энергии можно пояснить аналогом из световых волн; если взять электрическую лампочку и подключить ее к батарее карманного фонаря, то лампочка будет освещать небольшую поверхность сферы.

Если же лампочку поместить в рефлектор карманного фонаря, то будет освещена поверхность только в каком-то телесном угле, но при этом расстояние освещенной поверхности от лампочки увеличится. Если антенна РЛС излучает и принимает электромагнитную энергию в определенном небольшом телесном угле и при этом наблюдается отраженный сигнал, значить цель находится в том же телесном углу.

Таким образом, направив ось антенны на цель, можно по положению оси определить угловые координаты цели: азимут  и угол места  . На рис. 1.5 (слайд 7; 10 ) показаны диаграммы направленности антенн дальномера и радиовысотомера в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

У дальномеров диаграмма направленности должна быть широкой в вертикальной плоскости и узкой в горизонтальной, у радиовысотомера – узкая в обеих плоскостях.

Таким образом, направленное излучение и прямолинейность распространения радиоволн дают возможность определять угловые координаты цели: азимут и угол места (рис. 1.6., слайд 8; 11 ).

Третий принцип радиолокации

Поскольку электромагнитные волны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью (с = 3.10⁸ м/с), то для определения дальности цели достаточно измерить время, за которое радиоволна распространяется до цели и обратно. Этот интервал времени называется «временем запаздывания отраженного сигнала» и обозначается через t_з.

Так как за время tз волна проходит расстояние, равное удвоенной дальности, то

2Д = с. t_з или

где Д - расстояние от РЛС до цели (дальность цели);

с = 3.10⁸ м/с – скорость распространения электромагнитной энергии;

t_з -время запаздывания отраженного сигнала.

Например, при запаздывании отраженного импульса относительно излученного на 1 мкс расстояние до отраженного объекта будет:

Другой пример. Д = 150 км, найти t_з .

Для измерения таких малых промежутков времени используются электронно-лучевые трубки (рис. 1.7, слайд 9; 12 ).

В 1907 году русский ученый, профессор Розинг Б.Д. впервые в мире создал электронно-лучевую трубку (ЭЛТ); в тот же период другой русский ученый Мандельштам Л.И. впервые примени ее для измерения малых отрезков времени.

В импульсной РЛС принцип определения дальности с помощью электронно-лучевой трубки заключается в следующем. В момент посылки зондирующего сигнала электронный луч начинает перемещаться по экрану трубки с постоянной скоростью, определяемой масштабом дальности. Процесс перемещения луча по экрану ЭЛТ называется разверткой.

Когда эхо-сигнал возвратится к РЛС, на экране появится отметка от цели (всплеск на индикаторе дальности) или светящаяся точка на экране ИКО. Время движения луча до отметки цели – это время задержки, а путь, пройденный лучом на экране в соответствующем масштабе, отображает дальность до цели.

Проградуировав шкалу индикатора в масштабе дальности, можно определить дальность до цели.

Таким образом, развертка индикатора является электронным секундомером для замера времени задержки (дальности до цели),

Для преподавателя. В заключении путем контрольного опроса студентов выяснить функционально-необходимые системы РЛС, используя изученные принципы радиолокации.

В Ы В О Д

Для реализации принципов радиолокации в состав РЛС должны входить:

• источник первичного излучения (радиолокационный передатчик):

• устройство фокусировки излучения и приема электромагнитной энергии (антенное устройство):

• устройство приема и преобразования эхо-сигналов (радиолокационный приемник):

• устройство отображения и замера времени задержки эхо-сигналов (индикатор):

• устройство одновременного запуска передатчика и индикатора (синхронизатор).