Время:

2 часа

Место:

класс основ построения ЗРК

Вид занятия:

лекция

Материальное обеспечение:

Литература:

1.

Справочник по радиолокации под ред. С.Васильева, М., Советское радио, 1975.

2.

Шинаков Ю.С., Колодяжный Ю.М. Основы радиотехники и радиолокации. М. Энергоатомиздат, 1983, 320с.

3.

А.Н. Покладов и др. Основы построения РЛС обнаружения и радиоэлектронная борьба. Изд-во ТУСУР, 2003.

Наглядные пособия:

1.

Презентация к занятию

2.

Стенды в классе.

Технические средства обучения:

1.

Компьютер

2.

Видеопроектор

Учебные вопросы занятия:

1.

Вступительная часть

2.

Основная часть:

2.1

Методы обзора пространства.

2.2

Методы измерения дальности.

2.3

Методы измерения угловых координат.

3.

Заключительная часть

№

п/п

Учебные вопросы, их содержание, время, действия руководителя

Методические указания

преподавателю

I

ВСТУПИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ – 15 мин.

• принять доклад дежурного по учебному взводу;

• проверить наличие и внешний вид студентов;

• провести фронтальный опрос по материалу занятия 1.

Вопросы контроля:

1. Определение и задачи радиолокации;

2.Факторы, определяющие получение радиолокационной информации;

3. Виды радиолокации.

• объявить занятие и учебные вопросы;

• рекомендовать литературу по занятию.

Требовать выполнение основных положений устава.

II

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ – 70 мин.

Введение.

Интенсивное развитие и широкое применение радиолокации повлекло разработку и применение различных методов решения ее задач. Не имея возможности рассмотреть все методы радиолокации, изучим основные из них.

Вопрос 1. Методы обзора пространства. – 20 мин.

Радиолокационное наблюдение воздушных целей производится в определенной области пространства называемой рабочей зоной или зоной обзора РЛС.

Ориентация и размеры зоны обзора зависят от задач и технических возможностей РЛС.

Порядок и приемы съема РЛИ с зоны обзора называется методом обзора.

При использовании метода одновременного (безпоискового) обзора РЛИ о нескольких целях снимается и обрабатывается одновременно, а от одиночной - с момента входа ее в зону обзора. Метод реализуется использованием либо одного приемного устройства с неподвижной диаграммой направленности антенны, перекрывающей всю зону обзора, либо нескольких приемных устройств.

При последовательном обзоре РЛИ о ВЦ развертывается последовательно во времени в соответствии с порядком перемещения (сканирования) диаграммы направленности в пространстве. Порядок сканирования зоны может быть неизменным или адаптивным - управляемым в зависимости от задач (поиск, сопровождение).

Основными методами последовательного обзора являются:

• круговой;

• винтовой;

• строчный;

• конический.

При круговом методе ДНА, как правило, широкая по вертикали, очень узкая по горизонтали и вращается по азимуту с постоянной скоростью.

Рис.4.2.1 Круговой метод обзора пространства

Метод используется для поиска и определения двух координат целей: дальности и азимута, т.е. способен дать картину воздушной обстановки.

Разновидностью кругового является секторный метод при котором ДНА вращается не вкруговую, а в некотором секторе. Это повышает надежность обнаружения целей и используется при назначении РЛС ответственного сектора разведки.

При винтовом методе ДНА узкая в обеих плоскостях и, вращаясь в круговую, одновременно перемещается по углу места.

Рис.4.2.2 Винтовой метод обзора пространства.

Метод используется для поиска и определения уже трех координат целей.

Рис.4.2.3 Строчный метод обзора пространства.

При строчном методе ДНА очень узкая и перемещается построчно в небольшой зоне. Применяется для компенсации ошибок целеуказания при захвате конкретной цели на автосопровождение.

При коническом методе ДНА:

1. Узкая;

2. Имеет выраженный максимум распределения энергии (Е) в луче;

3. Отклонена от оптической оси (ОО) антенны на небольшой угол

4. Вращается относительно ОО, описывая коническую поверхность;

5. Имеет направление равносигнального приема (РСН) эхо - сигналов (совпадающее с ОО).

Рис. 4.2.4 Конический метод обзора пространства.

При нахождении цели на РСН уровень эхо-сигналов постоянный, что позволяет сделать вывод о точном навещении антенны на цель. При отклонении цели от РСН уровень эхо - сигналов будет изменяться в периоде сканирования по косинусоиде. Важно,что фаза косинусоиды имеет информацию о направлении, а амплитуда о величине ошибки наведения.

Этот метод нашел широкое применение для сопровождения цели и определения ее точных текущих угловых координат.

Рассмотренные методы реализуются РЛС с однолучевыми антеннами путем их механического перемещения.

Также существуют антенные системы с многолучевыми ДНА с электромеханическим и электронным сканированием.

Наибольшими возможностями по обзору обладают фазированные антенные решетки, позволяющие:

• резко увеличить скорость перемещения луча;

• реализовать любой закон перемещения луча;

• оптимально адаптировать ДНА;

• использовать принципиально новые методы обработки радиолокационных сигналов.

---

Вопрос 2. Методы измерения дальности - 25 мин.

Измерение дальности до цели радиолокационным способом называют радиодальнометрией.

Измерение дальности основано на определении времени распространения (t_зап.) радиоволн со скоростью света (С) от РЛС до цели и обратно, т.е.

Д= С  t_зап./2  t_зап.

Основными методами измерения дальности являются:

• импульсный

• частотный

• фазовый

При импульсном методе РЛС формирует и излучает в направлении цели мощные короткие зондирующие радиоимпульсы, а в промежутке между излучением принимает эхо - сигналы и извлекает из них информацию о t _ЗАП.

Т.е. структура импульсного радиодальномера и процесси в нем имеют вид (рис. 4.2.5):

При этом в качестве измерителя t_ЗАП могут использоваться:

1.Электронно - лучевые индикаторы с линейной временной разверткой рисующего пятна по горизонтали.

Развертка запускается импульсом синхронизации и имеет период повторения Т_П. Приходящий через t_ЗАП эхо - сигнал вызывает формирование на экране индикатора яркостной или амплитудной отметки дальности, отстоящего от начала развертки на t_ЗАП. Учитывая, что D  t_ЗАП

горизонтальную ось времени градуируют в единицах дальности.

2. Преобразователи время - цифровой код основными элементами которых являются:

• генератор эталонных временных импульсов;

• счетчик временных импульсов, который запускается импульсом синхронизации, а останавливается эхо - сигналом.

Результат счета представляется цифровым кодом.

3. Автоматические следящие системы позволяющие очень точно воспроизводить дальность как функцию t_ЗАП.

Основными достоинствами импульсного метода являются возможность измерения дальностей нескольких целей при наиболее простой аппаратурной реализации. Основным недостатком является невозможность разрешения целей близко расположенных и на малой дальности (из - за _и).

Рис. 4.2.5 Структура и процессы импульсного дальномера.

При частотном методе РЛС излучает в направлении цели непрерывные зондирующие радиосигналы, несущая частота которых изменяется в пределах f_М, по заранее известному закону (например пилообразному с периодом Т_М). При этом появляется возможность однозначного определения t_ЗАП. По текущей разности частот (f_P) зондирующего (f_з.) и эхо-сигналов (f_Э) (без учета эффекта Допплера и при условии t_ЗАП.  Т_П).

Структура частотного дальномера и процессы в нем имеют вид (рис. 4.2.6).

Основные достоинства метода:

• малая пиковая мощность передатчика;

• высокая точность;

• возможность измерения малых Д.

Недостатки:

• высокая стабильность f_з.

• сложность реализации для нескольких целей.

Рис. 4.2.6 Структура и процессы частотного дальномера.

При фазовом методе t_ЗАП. определяется по разности фаз зондирующего и эхо-сигналов.

Д= С/ 4πf_з.

Недостаток метода:

- однозначное определение  возможно в интервале 2 и тогда:

Дmax= С/ 2 fз

при Д = 100км f_з. ≤ 1.5 кГц

т. е. нельзя использовать несущую частоту зондирующего сигнала, а необходимо модулировать его низкой частотой.

В современных РЛС для одновременного повышения дальности действия, точности определения координат и разрешающей способности нашли применение импульсные методы с внутриимпульсной частотной модуляцией или фазовой манипуляцией.

Вопрос 3. Методы измерения угловых координат. – 30 мин.

Радиопеленгация – определение направления на цель, т.е. измерение ее угловых координат – азимута и угла места.

Пеленг – угол между основным направлением и направлением на цель.

В ЗРК в качестве основного направления в горизонтальной плоскости используется направление на север, а в вертикальной – плоскость горизонта. Соответственно, вычисляется азимут и угол места.

Различают следующие методы радиопеленгации:

• амплитудные;

• фазовые;

• амплитудно – фазовые.

Использование амплитудных методов основано на направленности излучения и приема антенн радиопеленгаторов (диаграмма направленности излучения и приема должны совпадать).

Применение нашли следующие амплитудные методы радиопеленгации:

• метод максимума;

- метод равносильной зоны.

Рис. 4.2.7 Метод максимума.

При пеленгации по методу максимума амплитуда отраженного сигнала будет тем выше, чем ближе направление максимума диаграммы направленности к направлению на цель. Во всех остальных случаях амплитуда сигнала ниже и даже равна нулю, когда ДНА повернута в сторону от цели.

Такой метод используется в РЛС кругового обзора, формирующей ДНА с одним лепестком, имеющим ярко выраженный максимум, узкую (доли градусов) в горизонтальной плоскости. При вращении антенны по азимуту амплитуда сигнала будет меняться. Она достигает максимального значения при совмещении максимума диаграммы направленности с направлением на цель.

Если применяется индикатор кругового обзора, то линия развертки дальности вращается синхронно с антенной. Азимут цели определяется по угловому положению яркостной отметки от цели на экране индикатора.

Метод максимума прост для технической реализации и позволяет получить большое соотношение сигнал – шум в момент измерения. Однако, его недостатком является низкая точность. Метод максимума широко применяется в РЛС обнаружении.

При использовании, для определения углового положения объекта метода равносильной зоны антенна РЛС формирует равносигнальное направление, образуемое четырьмя статическими диаграммами направленности или коническим сканированием одного луча. Угловое положение объекта при этом определяется по равенству амплитуд эхосигналов. Что соответствует совпадению равносигнального направления (РСН) с направлением на цель.

Рис. 4.2.8 Метод равносигнальной зоны.

При отклонении объекта от РСН появляется возможность определить направление отклонения, что в свою очередь позволяет осуществить автоматическое сопровождение по направлению.

При использовании фазовых методов о пеленге цели судят по разности фаз напряжений двух разнесенных в пространстве приемных антенн, получаемой вследствие разности хода отраженных сигналов от объекта до каждой антенны.

Рис. 4.2.9 Фазовый метод.

d – расстояние между двумя пеленгаторами А и В;

ΔD – разность хода сигналов от Ц до А и В;

α – пеленг цели;

– разность фаз.

Δφ = ₃

ΔD ≈ d ∙ sin α, т.к.

АЦ ›› d и ВЦ ›› d

отсюда α = arcsin

Такой метод достаточно прост для реализации, но наличие двух разнесенных в пространстве антенн снижает мобильность и маневренность ЗРК и, кроме этого, появляется неоднозначность измерения разности фаз при больших значениях угла поворота объекта.

Амплитудно – фазовые методы радиопеленгации основаны на использовании как амплитудных, так и фазовых соотношений напряжений двух разнесенных в пространстве приемных антенн. Такая обработка сигнала от обеих антенн значительно усложняет аппаратуру, но повышает точность определения угловых координат и помехозащищенность РЛС.

Т.о. используя основные принципы радиолокации:

• прямолинейное распространение радиоволн с постоянной скоростью;

• отражение радиоволн от объектов;

• направленность излучения и приема сигнала антеннами РЛС.

осуществляется обзор воздушного пространства для выявления, опознавания воздушных целей, вычисления их координат и параметров движения, автоматического слежения за их изменением, для предварительного наведения средств поражения ЗРК на цель.

III

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ – 5 мин.

1. Сделать общий вывод по занятию:

2. Дать задание на самостоятельную подготовку:

При самостоятельной подготовке вы должны:

- изучить материал лекции, используя конспект и литературу.

- подготовиться к письменному фронтальному опросу (летучке) по вопросам:

1. Методы обзора пространства;

2. Методы измерения дальности до цели;

3. Методы измерения угловых координат цели.

3. Ответить на вопросы студентов.

4. Привести МТО занятия в исходное положение.

5. Закончить занятие.

Время:

1 час

Вид занятия:

самостоятельная подготовка под руководством преподавателя

Место проведения:

класс основ построения ЗРК

Материальное обеспечение:

Литература:

1.

Справочник по радиолокации под ред. С.Васильева, М., Советское радио, 1975.

2.

Шинаков Ю.С., Колодяжный Ю.М. Основы радиотехники и радиолокации. М. Энергоатомиздат, 1983, 320с.

3.

А.Н. Покладов и др. Основы построения РЛС обнаружения и радиоэлектронная борьба. Изд-во ТУСУР, 2003.

Наглядные пособия:

1.

Презентация к занятию;

2.

Стенды в классе.

Технические средства обучения:

1.

Компьютер

2.

Видеопроектор

Учебные вопросы занятия:

I.

Вступительная часть

II.

Основная часть:

1

Методы обзора пространства.

2

Методы измерения дальности.

3

Методы измерения угловых координат.

III.

Заключительная часть