Принцип работы и структура диспетчерского радиолокатора
ДРЛ является первичным радиолокатором, получающим информацию о воздушной обстановке по отраженным радиоволнам от окружающих объектов, в том числе и летательным аппаратам (ЛА). Первичным источником радиоволн является передатчик радиолокатора.
ДРЛ должен выделить сигналы, приходящие от ЛА из всех сигналов, поступающих на вход радиолокатора и собственных шумов приёмника ДРЛ. . Передатчик ДРЛ полупроводниковый и имеет суммарную мощность сравнительно небольшую, примерно 15-20 кВт. Чтобы обеспечить требуемую энергию излучаемый импульс имеет длительность 64 мкс.
Для выделения сигналов на фоне шумов используется накопление информации о целях, поступающей в результате нескольких зондирований (излучений) в одном направлении. При этом используется то свойство, что принимаемые и отраженные сигналы, носящие регулярный характер, складываются арифметически, а хаотические шумы приёмника – геометрически:
(1)
где 
– уровень сигнала после накопления;
– уровень сигнала на отдельных зондированиях.
(2)
где 
– уровень шума после накопления;
– уровень шума на отдельных зондированиях.
То есть, при накоплении по n зондирований отношение Uc к Uш улучшается в 
раз. Так при накоплении по 64 зондированиям коэффициент улучшения равен 8.
ДРЛ осуществляет многократные зондирования, устанавливая луч в заданном направлении и удерживая его на этом направлении 16 зондирования. Цель видна ДРЛ на четырех положениях луча – всего 64 раза.
|
|
|
ДРЛ имеет сравнительно большую ширину луча в вертикальной плоскости. Это приводит к тому, что ЛА облучаются как энергией, идущей по направлению ДРЛ – ЛА, так и энергией, отраженной от земли (воды). Эти два потока складываются в пространстве. При этом в силу разной длины пути они имеют разные фазы синусоидальных колебаний несущей частоты. На одних углах места относительно горизонта происходит взаимное сложение прямого и отраженного от земли сигнала на других – вычитание. В направлениях, где происходит вычитание возникают провалы уровня мощности, облучающей объекты и ЛА. При попадании в эти провалы ЛА перестают обнаруживаться радиолокатором.
Положение провалов по углу места зависит от частоты излучаемого радиосигнала. Чтобы регулярности положения провалов в вертикальной диаграмме направленности луча не было, ДРЛ излучает не на одной, а на двух частотах, чередуя излучения на этих частотах.
Уровень отраженного от ЛА сигнала зависит от ракурса, под которым ДРЛ "видит" ЛА (спереди, сзади, сбоку), при некоторых ракурсах отраженный сигнал идёт прямо на ДРЛ, при некоторых с некоторым отклонением, а следовательно принимается ослабленным. Диаграмма уровня отраженных сигналов от ракурса зависит как от формы ЛА, так и от частоты радиосигнала.
|
|
|
Благодаря двухчастотной работе удаётся усреднить отраженный сигнал в зависимости от ракурса. То есть при одном и том же ракурсе на одной частоте сигнал может быть слабым, но на другой – сильным.
Для управления воздушным движением диспетчеру необходимо видеть прежде всего отметки от ЛА, а они маскируются сигналами, отраженными от местных предметов и в том числе от морской поверхности. Существенным отличием ЛА от местных предметов является то, что ЛА перемещаются в пространстве, а местные предметы неподвижны относительно ДРЛ.
Так как сигнал, отраженный от перемещающегося навстречу радиолокатору ЛА или удаляющегося от него, смещен по частоте относительно излучаемой несущей частоте. Этот эффект называется эффектом Доплера. Величина доплеровского сдвига частоты равна:
(3)
где 
– радиальная скорость;
– несущая частота;
– скорость света;
– доплеровская частота;
Спектр сигнала от движущейся цели после прохождения фазового детектора содержит постоянную составляющую гармоники с доплеровской частотой, гармоники частоты повторения излучения и гармоники, отстоящие от гармоник частоты повторения на доплеровскую частоту. Спектр сигнала от неподвижной цели не содержит составляющие, вызываемые доплеровским эффектом.
|
|
|
Для выделения сигналов подвижных целей используют режекторные фильтры, которые подавляют постоянную составляющую и гармоники частоты повторения.
При определенных скоростях целей доплеровская частота становится близкой к частоте повторения и гармоники доплеровской частоты попадают в полосу режекции фильтра, который их подавляет. Цель, движущаяся с такой скоростью, не видна оператору радиолокатора. Такая скорость называется слепой.
Чтобы обеспечить наблюдение ЛА, движущихся с разными скоростями, в радиолокаторах, в том числе ДРЛ, меняется частота повторения излучений (вобулирование). Это приводит к тому, что зона режекции всё время меняется и меняются слепые скорости. Благодаря этому обеспечивается обнаружение ЛА на всех скоростях с необходимым качеством.
Аппаратура первичной обработки информации (АПОИ) обрабатывает информацию, приходящую от целей, в том числе в пределах ширины луча ДРЛ по азимуту. За это время ДРЛ осуществляет свыше 64 зондирований. По совокупности всех полученных отраженных сигналов осуществляется обнаружение движущихся целей, накопление и обнаружение сигналов. Итогом работы АПОИ является поток обнаруженных целей. Среди этих целей есть полезные от ЛА и мешающие от местных предметов, которые ложно приняты за полезные. Полезные цели, по тем или иным причинам могут быть не обнаружены и в данном обзоре не появиться на выходе АПОИ.
|
|
|
Для улучшения качества отображаемой воздушной обстановки используется межобзорная (вторичная) обработка. Аппаратура, которая выполняет эту функцию называется аппаратурой вторичной обработки информации (АВОИ).
АВОИ использует историю движения целей в течение нескольких обзоров. Истинная цель регулярно появляется от обзора к обзору и по большому количеству её появлений за определенное число обзоров она может быть выделена из совокупности ложных отметок, которые, как правило, не столь регулярны. АВОИ выполняет устранение двоений отметок и может восстанавливать отдельные точки траектории, если целей на этом обзоре не обнаружено.
Выше велась речь о принципах работы первичных радиолокаторов, позволяющих получать информацию о ЛА, имеющих большое удаление и малую эффективность отражения.
Радиолокатор, построенный на этих принципах, плохо работает на малых дальностях, сравнимых по времени распространения до них и обратно с длительностью излучаемого импульса.
На таких удалениях более приемлем радиолокатор, излучающий короткий импульс запроса (1,0-1,5 мкс). Такой радиолокатор не требует сжатия отраженных импульсов, но обеспечивает обнаружение движущихся целей и накопление энергии отраженных сигналов по всей пачке отраженных от цели импульсов.
ДРЛ осуществляет зондирование пространства двумя типами импульсов. Сначала излучается короткий (1 мкс, немодулированный по фазе) импульс, а через 75 мкс, длинный (64 мкс) модулированный по фазе (НЛЧМ).
Рабочая дальность по короткому импульсу запроса примерно 10 км.
Рабочая дальность по длинному импульсу технически достигает 70-80 км.
В ДРЛ входит: прибор ПРД – ПРМ (передатчик-приемник), прибор ПТУК – ДРЛ (панель технического управления и контроля диспетчерского радиолокатора) и АС ДРЛ (антенная система ДРЛ).
Прибор ПРД-ПРМ предназначен для: приема,формирования и передачи радиоимпульсных сигналов несущей частоты, формирования сигнала для контроля антенной системы и т.д.
Прибор ПТУК – ДРЛ предназначен для первичной и вторичной обработки аналоговой радиолокационной информации, выдачи обработанной информации в главный процессор, выдачи информации на отображение, управления и контроля ДРЛ.
Прибор АС ДРЛ предназначен для фазирования и усиления принимаемых и излучаемых сигналов сверхвысокой частоты (СВЧ) ДРЛ.
Структурная схема ДРЛ приведена на рисунке 1.
Примечания:
АВОИ – аппаратура вторичной обработки информации;
АПОИ – аппаратура первичной обработки информации;
ПТУК-ДРЛ– панель технического управления и контроля диспетчерского радиолокатора;
ПРД-ПРМ– передатчик-приемник;
МПП- приемо-передающий модуль;
АС ДРЛ – антенная система диспетчерского радиолокатора;
ВД – вычислитель ДРЛ;
УМ – усилитель мощности;
УПЧ– усилитель промежуточной частоты.
Рисунок 1 – Структурная схема ДРЛ
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 204; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!