Радиотехнические координаторы как элемент построения РЛС 
Радиотехнические координаторы как элемент построения РЛС
1 ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: Основы построения РЛС на тему: РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ КООРДИНАТОРЫ - КАК ЭЛЕМЕНТ ПОСТРОЕНИЯ РЛС Подготовила: студентка 2 курса Аэрокосмического факультета по специальности Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы Кравченко Валерия Игоревна г. ПЕРМЬ 2009 г. Содержание Введение 1.Общие сведения о радиотехнических координаторах 1.1 Определение и классификация радиотехнических координаторов 1.2 Способы измерения координат и методы пеленгования цели - измерительная система координат 2. Радиотехнические координаторы с линейным сканированием 2.1 Обзор пространства 2.2. Принцип измерения координат 3. Радиотехнические координаторы с коническим сканированием 3.1 сущность метода конического сканирования и принцип измерения координат 3.2 Основные ошибки измерения углов и координат при коническом сканировании 3.3 Повышение точности измерения угловых координат 4.Моноимпульсные координаторы 4.1 Общие сведения о моноимпульсном методе измерения угловых координат 4.2 Постулаты моноимпульсного метода. 4.3 Преимкщества и недостатки моноимпульсного метода. 4.4 Построение моноимпульсного координатора для пеленгования в двух плоскостях 4.5 Особенности построения помехозащищенных моноимпульсных координаторов 4.6 Структурная схема РЛС сопровождения 5. Радиотехнические координаторы с непрерывным и квазинепрерывным излучением 5.1 Общие сведения о координаторах с непрерывным излучением. 5.2 Преобразование сигнала одиночной цели 5.2.1 Цель не подвижная 5.2.2 Цель движется с малой скоростью 5.2.3. Цель движется с большой скоростью 5.3. Радиотехнические координаторы с квазинепрерывным излучением (КНИ) Заключение Список литературы Введение Радиолокация - область радиотехники, обеспечивающая радиолокационное наблюдение различных объектов, то есть их обнаружение, измерение координат и параметров движения, а также выявление некоторых структурных или физических свойств путем использования отраженных или переизлученных объектами радиоволн либо их собственного радиоизлучения. Информация, получаемая в процессе радиолокационного наблюдения, называется радиолокационной. Радиотехнические устройства радиолокационного наблюдения называются радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами. Сами же объекты радиолокационного наблюдения именуются радиолокационными целями или просто целями. При использовании отраженных радиоволн радиолокационными целями являются летательные аппараты (самолеты, вертолеты, метеорологические зонды и др.), гидрометеоры (дождь, снег, град, облака и т. д.), речные и морские суда, наземные объекты (строения, автомобили, самолеты в аэропортах и др.), всевозможные военные объекты и т. Выделение полезной информации о цели обеспечиваются соответствующими радиотехническими устройствами - РЛС. Таким образом систему РЛС можно рассматривать как радиолокационный канал. Основными составными частями РЛС являются передатчик, приемник, антенное устройство, оконечное устройство. Кроме обнаружения целей, РЛС решает задачу сопровождения цели, которая достигается за счет определения координат положения цели в пространстве и выдачи сигналов управления на перемещение антенны, тем самым обеспечивая постоянное отслеживание положения цели в меняющейся воздушной обстановке. Комплекс устройств обеспечивающий выработку сигналов управления антенной, измерение координат цели объединяются в устройство именуемое следящий координатор или радиотехнический координатор. Развитие современной техники, сложность решаемых задач, высокие требования к надежности, простоте управления, оперативности, все это отразилось на построении РЛС. В предлагаемой работе рассмотрена классификация существующих координаторов, принцип построения и решаемые задачи. 1.Общие сведения о радиотехнических координаторах 1.1 Определение и классификация радиотехнических координаторов Радиотехнические координаторы (РТК) - это устройства обеспечивающие непрерывное и точное измерение координат цели (ракеты) и параметров их движения в заданной измерительной системе координат и являются неотъемлемым элементом построения радиолокационных станций (РЛС) обзора и сопровождения. Для решения задачи обнаружения и сопровождения целей в РТК используется ряд радиотехнических устройств (систем) работающих в комплексе и тесно взаимосвязанных между собой. РТК классифицируются по следующим признакам (Рис.1): - по числу измеряемых координат: · Координаторы-локаторы измеряющие дальность rц, азимут вц и угол места ец (Рис. 2) · Координаторы - пеленгаторы, измеряющие только угловые координаты - по принципу локации: · Обычные координаторы-локаторы с пассивным ответом, работающие только на прием · Координаторы-локаторы с активным ответом, построенные по принципу радиозапрощиков (НРЗ) · Активные, основная масса РЛС, использующих излучение собственных радиосигналов, прием и обработку отраженных радиосигналов от целей. · Полуактивные, РТК использующие смешанный способ наведения (сопровождения): пассивный метод, используя чужой подсвет; активный метод - собственное излучение. - по виду принимаемых и излучаемых сигналов: · Импульсные · С непрерывным излучением - по способу измерения угловых координат · Следящие, РТК у которых в процессе сопровождения цели ось координатора постоянно совмещена с целью. В этом случае различают координаторы двух типов: а) со связанными осями б) не связанными осями Под осями понимаем ось координатора (ОК) и ось антенны (ОА), при этом у координаторов со связанными осями ОК и ОА постоянно совмещены. У координаторов с не связанными осями при сопровождении цели ОК совмещена с целью, а ОА постоянно подслеживает за ОК, чтобы цель не вышла за пределы сектора обзора. Рис. 1 · С фиксированной осью. РТК у которых антенна устанавливается или стабилизируется в одном направлении и в процессе сопровождения цели неподвижна. Недостатками таких координаторов является ограниченный угол обзора, определяемый шириной диаграммы направленности (ДН) антенны. - по методу определения направления на объект: · С линейным сканированием. · С равносигнальной зоной. По типу равносигнальной зоны (РСЗ) координаторы делятся на координаторы: с мгновенной РСЗ, с интегрированной РСЗ, с комбинированной РСЗ. 1.2 Способы измерения координат и методы пеленгования цели - измерительная система координат Измерение координат цели осуществляется в системе координат связанной координатором. Считаем, что начало этой системы совпадает с антенной координатора (Рис. 2), при этом, как уже отмечалось, ось координатора может и не совпадать с осью антенны. Направление ОЦ соответствует дальности до цели rц , а угловые координаты измеряются либо в полярной, либо декартовой системе координат. Рис. 2 В полярной системе координат измеряются углы: г - угол между плоскостью XOY и XOЦ; цц -фазовый угол, угол между плоскостями ХОУ и ХОЦ. В декартовой системе координат измеряются углы: вц - азимут, ец угол места. - способы измерения угловых координат: · Совмещение оси координатора (ОК) с линией визирования цели (ЛВЦ) · Измерение угла между ОК (при жесткой фиксации оси координатора в заданном направлении) и ЛВЦ - методы пеленгирования: · Метод накопления пачек импульсов при линейном сканировании диаграммы направленности антенны (ДНА) · Метод равно сигнальной зоны (РСЗ). Различают мгновенную РСЗ и интегральную РСЗ. · Комбинированные методы (объединяют интегральный и мгновенный метод). - основные характеристики и параметры координаторов, общие требования предъявляемые им Различают понятие тактических и технических характеристик. · Тактические характеристики: дальность действия, угловые размеры сектора обзора, время обзора, разрешающие способности по дальности, угловым координатам и скорости. Пропускная способность (число одновременно сопровождаемых целей и данные о них в единицу времени), помехозащищенность, надежность, нормативы технического обслуживания, климатические условия использования. · Технические характеристики: длина волны, мощность излучаемого сигнала, вид излучаемого сигнала, форма и ширина ДНА, метод обзора и измерения дальности, угловых координат и скорости, частота повторения и длительность зондирующих импульсов, чувствительность приемника и его полоса пропускания, потребляемая станцией энергия, размеры и вес. - требования к радиотехническим координаторам как системе измерения · Точность и стабильность параметров. Под стабильностью параметров понимаем стабильность нуля пеленгационной характеристики (ПХ) (Рис.3а) и стабильность крутизны пеленгационной характеристики (Рис.3б). Рис.3 Для координатора следящего типа наиболее важной характеристикой является стабильность нуля. Уход кривизны ПХ мало сказывается на точность измерения. Для координатора же с фиксированной осью важны оба показателя, так как выходное напряжение угловых дискриминаторов этих координаторов непосредственно отражает угловые координаты. Рис. 4 · Пеленгационная чувствительность (Рис.4), характеризует минимальный угол (вц min, ец min) отклонения цели от ОК, на который еще не реагирует угломер. Она определяет ширину зоны нечувствительности еmin. Очевидно чем меньше еmin , тем точность измерения угловых координат выше. · Линейность между выходом и измеренной величиной, обеспечивает требуемую точность в определении производных угловых координат и дальности. · Непрерывность (периодичность) измерения координат. От этого параметра зависит систематическая ошибка запаздывания, вызванная прерывистым (дискретностью) измерением координат. · Возможность одновременного сопровождения и измерения координат нескольких целей. · Возможность измерения координат одной (нескольких) выбранной цели и наблюдение всех целей. · Диапазон измерения углов и расстояний. 2. Радиотехнические координаторы с линейным сканированием 2.1 Обзор пространства Координаторы с линейным сканированием - это следящие координаторы с несвязанными осями. Для обзора пространства применяются две взаимно перпендикулярные ДНА (Рис.5), которые линейно сканируют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в и е.Азимутальная диаграмма направленности имеет узкий раскрыв в пределах 1є и широкий раскрыв в пределах 20 є угломерной плоскости. Диаграмма сканирует с лева на право. Угломестная ДН имеет аналогичные параметры, но в других плоскостях. Таким образом, осуществляется обзор пространства сканирующими диаграммами в пределах сектора сканирования, который ограничивается параметрами углов вск и еск. Сам сектор сканирования может быть подвижным, таким образом обеспечивая измерения угловых координат по азимуту от 0є до 360є, а по углу места от 0є до 90є. При сканировании ДН перемещается с угловой скоростью щАв и щАе. Рис. 5 Такой способ обзора пространства нашел применения в высотомерах и станциях секторного и кругового обзора. В РТК с линейным сканированием используется система координат жестко связанная с сектором сканирования. Если скорость сканирования щАв=const, то время движения луча от одной границы к другой будет определятся соотношением T - время перемещения луча в азимутальной плоскости. Закон изменения углового положения диаграммы направленности будет линейным, а следовательно и осуществляться линейное сканирование (Рис. 6) Где Т- прямой ход луча, Тобр - обратный ход луча, Тск - время сканирования. Отношение 1 , при этом 1 =(0,8-0,9). Рис. 6 Во время обратного хода луча - луч возвращается в крайнее положение, при этом излучение так же не происходит. 2.2 Принцип измерения координат При нахождении цели в секторе обзора, сигнал от цели будет приниматься только в момент прохождения ДНА через линию визирования цели (ЛВЦ). При том, что время нахождения цели в зоне луча, значительно превышает период следования импульсов, то отраженный сигнал от цели будет представлять собой пачку импульсов. Для измерения угловых координат достаточно измерить временной интервал tвц между началом сканирования луча и моментом нахождения энергетического центра пачки импульсов (Рис.7) tвц = (2.1) Для фиксации временных интервалов tвц в каждом периоде сканирования формируется опорный импульс во ( ео ) для определения начала отсчета сектора сканирования. Такой принцип измерения обладает рядом недостатков, связанных с ошибками измерения: · Отраженный сигнал от цели придет с запозданием на время tзад , что приведет к ошибке измерения, вызванной сканированием антенны. · Сами пачки импульсов одного и другого периода сканирования также будут отличаться за счет смещения цели. Рис.7 3. Радиотехнические координаторы с коническим сканированием 3.1 Сущность метода конического сканирования и принцип измерения координат Данные координаторы могут быть следящего типа и с фиксированной осью, причем ось антенны связана с осью координатора. Рассмотрим ДНА игольчатого типа смещенной относительно оси антенны на угол скоса Дб. Затем диаграмму направленности антенны приведем во вращательное движение со скоростью Щск. При этом в пространстве образуется окружность, конус вращения , через центр которого проходит РСН (Рис.8). Рис.8 Если цель находится на РСН (Рис. 9), то принимаемые отраженные сигналы цели имеют одинаковую амплитуду и имеют запаздывание по отношению к зондирующим (излучаемым) импульсам равное tц . Исходя из этого дальность до цели можно определить Dц= , (3.1) где С - скорость света. Рис. 9 Направление на цель определяется направлением равносигнального направления в азимутальной и угломестной плоскости. В случае отклонения цели от равносигнального направления, принимаемые сигналы будут промодулированы частотой сканирования ДН Щск, при этом в параметрах огибающей будет заложена информация о величине и направлении отклонения цели от РСН (Рис. 10). При этом глубина модуляции определяется как: m= (3.2) то есть Ucо = Uc *cos(Щск t- ц) (3.3) Таким образом, глубина модуляции определяет амплитудой сигнала Uc , а направление отклонения от РСН - фазой ц.
Страницы: 1, 2, 3
|
