9.3. Потери в тракте высокой частоты на прием

9.3.1. Обобщенная структурная схема тракта высокой частоты импульсной рлс

В тракте высокой частоты (рис. 9.4) высокочастотная энергия передается от антенны к приемнику или от передатчика к антенне при помощи линии передачи (ЛП). Отрезки линий передачи могут использоваться также в качестве резонаторов, фильтров, уст­ройств согласования сопротивлений, элементов измерительных систем.

Рис. 9.4. Структурная схема тракта высокой частоты

В РЛС в зависимости от диапазона волн применяются волноводные, коаксиальные или полосковые линии передачи.

Вращающиеся сочленения обеспечивают возможность передачи высокочастотной энергии от подвижной части тракта к неподвижной.

Антенный коммутатор предназначен для переключения поступающей энергии из одной линии передачи в другую, например, с целью обеспечения работы передатчика РЛС на эквивалент антенны (в режиме радиомолчания) или подключения к приёмнику контрольного генератора шума. Основные типы антенных коммутаторов: электромеханические, диодные, ферритовые и газоразрядные.

Антенный переключатель обеспечивает возможность использования одной и той же антенны на передачу и приём. Он должен создавать развязку между передатчиком и приёмником порядка 60 дБ при пренебрежимо малых потерях передаваемой мощности. В современных РЛС находят применение газоразрядные, ферритовые и диодные антенные переключатели.

Наиболее пригодный тип антенного переключателя в каждом частном случае определяется требуемыми параметрами РЛС.

При современном уровне развития технологии изготовления узлов и элементов высокочастотного тракта потери энергии полезного сигнала при прохождении через них составляют:

антенный переключатель Lап = 0,7 ... 1,5 дБ;

антенный коммутатор Lак = 0,1 ... 0,5 дБ;

вращающееся сочленение Lвс = 0,3 ... 0,5 дБ;

соединения Lс = 0,05 ... 0,1 дБ.

Потери в линии передачи определяются соотношением

Где — потери в одном погонном метре ЛП, дБ;

— суммарная длина липни от облучателя до точки высокочастотного тракта, в которой определяется значение L_ЛП, м.

9.3.2. Методика учета потерь в тракте высокой частоты

В уравнение радиолокации входит так называемый рабочий коэффициент шума Кш. Его значение определяется соотношением

(9.3)

где ТА — шумовая температура антенны;

Т0 = 290 К;

— коэффициент, учитывающий потери энергии полезного сигнала в элементах высокочастотного тракта от точки измерения коэффициента шума Кшо до облучателя антенны.

Шумовая температура антенны равна взвешенной сумме шумовых температур источников, излучение которых попадает в пределы диаграммы направленности антенны:

Тн — шумовая температура неба;

Татм — шумовая температура ат­мосферы;

Тз — шумовая температура земли.

Рис 9.5 Зависимость рабочего коэффициента шума от потерь в ТВЧ

Если коэффициент шума Кшо определяется со входа облучателя антенны, то потери в тракте высокой частоты на приём при расчёте рабочего коэффициента шума учитывать не нужно. Однако в большинстве случаев коэффициент шума приемника измеряется либо со входа антенного коммутатора, либо со входа УВЧ. Поэтому в общем случае в (9.3) следует подставлять значение L_ТВЧ(пр), равное произведению коэффициентов потерь во веех элементах тракта, расположенных между облучателем антенны н точкой, относительно которой определен коэффициент шума Кшо.

На рис. 9.5 представлена зависимость рабочего коэффициента шума от коэффициента потерь L_ТВЧ(пр),

для антенны с шумовой температурой ТА = 100 К при различных значениях коэффициента шума приёмника со входа УВЧ. Из рисунка видно, что, например, при коэффициенте шума приёмника

Кшо = 1,5 дБ и L_ТВЧ(пр) = 0 дБ рабочий коэффициент шума Кш равен — 1,3 дБ.

Если же L_ТВЧ(пр) = 3 дБ, то Кш становится равным 3,3 дБ. Таким образом, при внесении в систему потерь в 3 дБ для обеспечения прежнего качества обнаружения полезного сигнала его энергия на входе антенны должна быть увеличена па 4,6 дБ. Физически это является следствием того, что потери в тракте высокой частоты на прием ведут не только к ослаблению уровня сигнала, по и вносят дополнительный шум, увеличивающий рабочий коэффициент шума тракта приёма и выделения сигналов. Из этого выте­кает важность максимального снижения потерь в тракте, соединяющем антенну со входом УВЧ. Одним из путей решения этой задачи является максимально возможное приближение УВЧ к антенне.

Семейство графиков (см. рис. 9.5) можно использовать и для оценки выигрыша в рабочем коэффициенте шума при замене одного приёмника на другой с более низким коэффициентом шума Кшо. Например, замена приёмника с коэффициентом шума Кшо = 3дБ на приёмник с коэффициентом шума 1,5 дБ при L_ТВЧ(пр) = 1дБ приводит к выигрышу в рабочем коэффициенте шума на 2,4 дБ.