Ja Maksvels nebūtu paredzējis radioviļņu esamību un Hercs tos nebūtu atklājis praksē, mūsu realitāte būtu pavisam citāda. Mēs nevarējām ātri apmainīties ar informāciju, izmantojot radio un Mobilie tālruņi, izpētīt tālas planētas un zvaigznes ar radioteleskopu palīdzību, novērot lidmašīnas, kuģus un citus objektus ar radaru palīdzību.

Kā radioviļņi mums palīdz šajā jautājumā?

Radioviļņu avoti

Radioviļņu avoti dabā ir zibens - milzu elektriskās dzirksteles izlādes atmosfērā, kurās strāva var sasniegt 300 tūkstošus ampēru, un spriegums ir miljards voltu. Mēs redzam zibens negaisa laikā. Starp citu, tie rodas ne tikai uz Zemes. Zibens uzliesmojumi ir konstatēti uz Veneras, Saturna, Jupitera, Urāna un citām planētām.

Gandrīz visi kosmosa ķermeņi (zvaigznes, planētas, asteroīdi, komētas utt.) ir arī dabiski radioviļņu avoti.

Radio apraidē, radaros, sakaru satelītos, fiksētajos un mobilajos sakaros, dažādas sistēmas navigācija izmanto mākslīgos radioviļņus. Šādu viļņu avots ir augstfrekvences elektromagnētisko svārstību ģeneratori, kuru enerģija tiek pārraidīta kosmosā, izmantojot raidīšanas antenas.

Radioviļņu īpašības

Radio viļņi ir elektromagnētiskie viļņi, kuras frekvence ir diapazonā no 3 kHz līdz 300 GHz, un garums ir attiecīgi no 100 km līdz 1 mm. Izplatoties vidē, viņi ievēro noteiktus likumus. Pārejot no vienas vides uz otru, tiek novērota to atstarošana un refrakcija. Viņiem raksturīgas arī difrakcijas un traucējumu parādības.

Difrakcija jeb liece rodas, ja radioviļņu ceļā ir šķēršļi, kas ir mazāki par radioviļņa garumu. Ja to izmēri izrādās lielāki, tad no tiem atstarojas radioviļņi. Šķēršļi var būt mākslīgas (būves) vai dabiskas (koki, mākoņi) izcelsmes.

Radioviļņi atstarojas arī no zemes virsmas. Turklāt okeāna virsma tos atspoguļo aptuveni par 50% spēcīgāk nekā zeme.

Ja šķērslis ir elektriskās strāvas vadītājs, tad radioviļņi atdala daļu savas enerģijas tam un vadītājā elektrība. Daļa enerģijas tiek tērēta elektrisko strāvu ierosināšanai uz Zemes virsmas. Turklāt radioviļņi novirzās no antenas apļos dažādas puses kā viļņi no ūdenī iemesta oļa. Šī iemesla dēļ radioviļņi laika gaitā zaudē enerģiju un samazinās. Un jo tālāk no avota atrodas radioviļņu uztvērējs, jo vājāks ir signāls, kas to sasniedzis.

Interference vai superpozīcija izraisa radioviļņu savstarpēju pastiprināšanos vai vājināšanos.

Radioviļņi izplatās telpā ar ātrumu, kas vienāds ar gaismas ātrumu (starp citu, gaisma arī ir elektromagnētiskais vilnis).

Tāpat kā jebkuri elektromagnētiskie viļņi, radioviļņus raksturo viļņa garums un frekvence. Frekvence ir saistīta ar viļņa garumu ar attiecību:

f= c/ λ ,

kur f ir viļņa frekvence;

λ - viļņa garums;

c ir gaismas ātrums.

Kā redzat, jo garāks ir viļņa garums, jo zemāka tā frekvence.

Radioviļņus iedala šādos diapazonos: īpaši garie, garie, vidējie, īsie, īpaši īsie, milimetru un decimilimetru viļņi.

Radioviļņu izplatīšanās

Dažāda garuma radioviļņi telpā neizplatās vienādi.

Ultra garie viļņi(viļņa garums 10 km vai vairāk) viegli apbrauc lielus šķēršļus netālu no Zemes virsmas un ļoti vāji to absorbē, tāpēc zaudē mazāk enerģijas nekā citi radioviļņi. Līdz ar to tie arī sadalās daudz lēnāk. Tāpēc kosmosā šādi viļņi izplatās attālumos līdz pat vairākiem tūkstošiem kilometru. To iespiešanās dziļums vidē ir ļoti liels, un tos izmanto saziņai ar zemūdenēm, kas atrodas lielā dziļumā, kā arī dažādiem ģeoloģijas, arheoloģijas un inženierzinātņu pētījumiem. Spēja īpaši garie viļņi viegli apiet Zemi ļauj ar to palīdzību izpētīt zemes atmosfēru.

Gari, vai kilometrs, viļņi(no 1 km līdz 10 km, frekvence 300 kHz - 30 kHz) arī ir pakļauti difrakcijai, tāpēc spēj izplatīties attālumos līdz 2000 km.

Vidēja, vai hektometrisks, viļņi(no 100 m līdz 1 km, frekvence 3000 kHz - 300 kHz) tie sliktāk apbrauc šķēršļus uz Zemes virsmas, tie tiek absorbēti spēcīgāk, tāpēc sabrūk daudz ātrāk. Tie sniedzas attālumos līdz 1000 km.

īsie viļņi uzvesties savādāk. Ja pilsētā noskaņosim auto radio uz īsu radioviļņu un sāksim kustēties, tad attālinoties no pilsētas radiosignāla uztveršana pasliktināsies, un aptuveni 250 km attālumā tas pilnībā apstāsies. Tomēr pēc kāda laika radio apraide atsāksies. Kāpēc tas notiek?

Lieta tāda, ka maza darbības attāluma radioviļņi (no 10 m līdz 100 m, frekvence 30 MHz - 3 MHz) uz Zemes virsmas ļoti ātri izgaist. Tomēr viļņi, kas iziet lielā leņķī pret horizontu, tiek atspoguļoti no atmosfēras augšējā slāņa - jonosfēras un atgriežas, atstājot aiz sevis simtiem kilometru no "mirušās zonas". Turklāt šie viļņi jau ir atspoguļoti no zemes virsmas un atkal tiek novirzīti uz jonosfēru. Atkārtoti atspoguļojot, viņi spēj vairākas reizes riņķot ap zemeslodi. Jo īsāks vilnis, jo lielāks ir atstarošanas leņķis no jonosfēras. Bet naktī jonosfēra zaudē atstarošanas spēju, tāpēc īsviļņu sakari naktī ir sliktāki.

A ultraīsie viļņi(metrs, decimetrs, centimetrs, kura viļņa garums ir īsāks par 10 m) nevar atstarot no jonosfēras. Izplatoties taisnā līnijā, tie iekļūst tajā un paceļas augstāk. Šo īpašību izmanto, lai noteiktu gaisa objektu koordinātas: lidmašīnas, putnu ganāmpulki, mākoņu līmenis un blīvums utt. Taču ultraīsie viļņi nevar apbraukt arī zemes virsmu. Sakarā ar to, ka tie izplatās redzamības zonā, tos izmanto radio sakariem 150 - 300 km attālumā.

Pēc savām īpašībām ultraīsie viļņi ir tuvu gaismas viļņiem. Bet gaismas viļņi var savākt saišķī un nosūtīt uz vajadzīgo vietu. Šādi tiek izkārtots prožektors un lukturītis. Tas pats tiek darīts ar ultraīsajiem viļņiem. Tie tiek montēti ar īpašiem antenas spoguļiem un šaurs stars tiek raidīts pareizajā virzienā, kas ir īpaši svarīgi, piemēram, radaru vai satelītu sakaros.

milimetru viļņi(no 1 cm līdz 1 mm), īsākie radio diapazona viļņi, ir līdzīgi ultraīsajiem viļņiem. Tie izplatās arī taisnā līnijā. Bet nopietns šķērslis viņiem ir nokrišņi, migla, mākoņi. Papildus radioastronomijai, ātrgaitas radioreleja sakariem, tie ir atraduši pielietojumu mikroviļņu tehnoloģijā, ko izmanto medicīnā un ikdienas dzīvē.

Submilimetrs, jeb decimilimetru, viļņi (no 1 mm līdz 0,1 mm) pēc starptautiskās klasifikācijas arī pieder pie radioviļņiem. V dabas apstākļi tie gandrīz neeksistē. Saules enerģijas spektrā tie aizņem niecīgu daļu. Tie nesasniedz Zemes virsmu, jo tos absorbē atmosfērā esošās ūdens tvaiki un skābekļa molekulas. Radīti no mākslīgiem avotiem, tos izmanto kosmosa sakaros, Zemes un citu planētu atmosfēras pētīšanai. Augsta pakāpeŠo viļņu drošība cilvēka ķermenim ļauj tos izmantot medicīnā orgānu skenēšanai.

Submilimetru viļņus sauc par "nākotnes viļņiem". Pilnīgi iespējams, ka tie dos zinātniekiem iespēju pilnīgi jaunā veidā izpētīt vielu molekulu uzbūvi un nākotnē varbūt pat ļaus kontrolēt molekulāros procesus.

Kā redzat, katrs radioviļņu diapazons tiek izmantots tur, kur tā izplatīšanās īpašības tiek izmantotas ar maksimālu labumu.

Ievads radarā.

Ievads

Liela skaita problēmu risināšana ar noteiktu efektivitāti nav iespējama bez radara tehnoloģijas izmantošanas, kuras fizikālie principi ir balstīti uz radioviļņu izkliedi pa objektiem, meteoroloģiskiem veidojumiem un citām neviendabībām (turpmāk - objekti), kas atšķiras pēc to elektriskajiem raksturlielumiem. (elektriskā caurlaidība ε, dielektriskā konstante μ un elektrovadītspēja σ).

Intensitāte un citi neenerģētiski radioviļņu izkliedes vai atstarošanas raksturlielumi (sekundārā lauka intensitāte) atkarīgs:

No apstaroto objektu un radioviļņu izplatīšanās vides (RRW) raksturlielumu atšķirības pakāpes,

No objektu formas

To izmēru attiecība l un viļņa garums λ

No radioviļņu polarizācijas.

Tieši šīs īpašības ir interesantas no lietišķā viedokļa.

Tāpēc radarā izmantoto pamatjēdzienu apsvēršana ir ļoti svarīga.

Lai sasniegtu mūsu mērķus, apsveriet šādus jautājumus:

1. Fiziskie pamati radars.

2. Radarā izmantotās koordinātu sistēmas.

3. Radara pamatmetodes.

Šo mācību materiālu var atrast šādos avotos:

1. Bakuļevs P.A. Radara sistēmas: mācību grāmata universitātēm. – M.:

Radiotehnika, 2004.

2. Belotserkovskis G.B. Radara un radara pamati

ierīces. - M.: Padomju radio, 1975.

1. Radara fiziskā bāze.

Radars - Šī ir radioelektronikas nozare, kas nodarbojas ar objektu (mērķu) noteikšanu, to telpisko koordinātu, kustības parametru un fizisko izmēru noteikšanu, izmantojot radioinženierijas līdzekļus un metodes.

Uzskaitītie uzdevumi tiek atrisināti radara novērošanas procesā, un tiek izsauktas tam paredzētas ierīces radaru stacijas(radars) vai radars.

UZ radara mērķi (vai vienkārši mērķi) ir: pilotēti un bezpilota lidaparāti (LA), dabiski un mākslīgi kosmosa ķermeņi, atmosfēras veidojumi, jūras un upju kuģi, dažādi zemes un pazemes, virszemes un zemūdens objekti utt.

Mērķa informācija ir ietverta radara signālos.

Gaisa kuģu radara zondēšanas gadījumā, pirmkārt, ir jāiegūst informācija par to telpiskajām koordinātām (diapazons līdz mērķim un tā leņķiskās koordinātas).

Radio tehniskā diapazona mērījumus sauc radio diapazons, un leņķiskās koordinātas - radio virziena noteikšana.

Pirms mērķu koordinātu un ātruma mērīšanas tie tiek atklāti, izšķirti un identificēti.

Zem izšķirtspēju mērķi saprot mērķu skaita definīciju grupā, to garumu, klasi utt.

Atzinība mērķis nozīmē tā būtisku pazīmju, jo īpaši valstspiederības, noteikšanu.

Tipa definīcija(klase) tiek ražots tā atpazīšanas procesā, kas ietver sarežģītu radara signālu apstrādi.

Tiek saukts ar radara līdzekļiem saņemtās informācijas kopums radara informācija . Pēdējais tiek pārsūtīts uz komandpunktiem, personālajiem datoriem un izpildierīcēm.

No visām uzskaitītajām radara funkcijām galvenā ir radara novērošana(mērķu noteikšana, koordinātu un kustības parametru mērīšana), un objektu atšķiršana, saņemtās radara informācijas identifikācija un pārraide uz galamērķi ir papildu PJIC funkcijas.

Radara informācijas iegūšana balstās uz elektromagnētisko viļņu (EMW) fizikālajām īpašībām, ko izmanto kā radara signāla nesējus. Kā zināms, EMW izplatās viendabīgā vidē taisnā līnijā ar nemainīgu ātrumu

kur ir RRW vides absolūtā dielektriskā un magnētiskā caurlaidība.

Par brīvu vietu f/m; g/m un atbilstošs/s.

EMW izplatīšanās ātruma vektora noturība viendabīgā vidē, t.i. tā modulis un virziens, kalpo fiziskais pamats radara mērījumi.

Patiešām, šī iemesla dēļ radioviļņu (RV) izplatīšanās diapazons un laiks ir tieši proporcionāls, un, ja tiek mērīts viļņa pārejas laiks starp mērķi un radaru, attālums starp tiem kļūst zināms:

Mērķis ievieš neviendabīgumu brīvajā telpā, jo tā parametri un attiecīgi atšķiras no tiem, kas pārkāpj ātruma vektora RRW noturību.

Rezultātā objekts pārvērš radio emisiju: ​​daļa enerģijas tiek atstarota, daļa tiek absorbēta objektā, pārvēršoties siltumā, bet otra daļa, kad objekts ir radio caurspīdīgs, tiek lauzts, mainot starojuma virzienu. RRT. No radara viedokļa interesants ir pirmais gadījums, kad mērķis kļūst par sekundārā starojuma avotu.

Autors kavēšanās laiks atstarots signāls attiecībā pret izstaroto

definēt slīpuma diapazons mērķi

Iespējams arī šāds risinājums: uz mērķa, ja tas ir “savējais”, nevis ienaidnieks, tiek uzstādīts raiduztvērējs, ko sauc par atbildētāju, vai atkārtotājs, kas saņem zondēšanas signālu no radara un pastiprina to palaišanai. raidītājs. Atbildes signālu uztver radars, un mērķa diapazonu nosaka pēc formulas

, (1.5)

kur ir atbildes signāla aizkave attiecībā pret zondēšanas signālu; - iepriekš zināms laiks signāla aizkaves transponderu ķēdēs.

Vērtība jāmēra ar bezinerces elektronisko pulksteni, jo radara signālu aizkaves laiks ir ļoti mazs (no mikro līdz milisekundēm).

Piemēram, EMW atstarojās no mērķa, kas atrodas attālumā D= 150 m no radara, tie tiek aizkavēti par 1 µs, un katrs attāluma kilometrs līdz mērķim atbilst EMW aizkavei 1000/150 = 6,7 µs.

Pieņemsim, ka radara antenai ir taisnstūrveida bloks R vibratori, kas atrodas attālumā viens no otra d(1.1. att., a). Mērķa ievērojamais attālums no radara ļauj pieņemt, ka stari, kas nāk no mērķa uz vibratoriem, ir vērsti paralēli leņķī φ pret antenas bloku, un atsevišķos vibratoros tiek inducētas elektrisko piedziņas spēku (EMF) amplitūdas. ir vienādi viens ar otru: .

Šādos apstākļos blakus esošo vibratoru emfs atšķiras tikai ar fāzes nobīdi ψ, ko izraisa viļņu ceļa atšķirība. Tā kā katrai garuma vienībai šis ceļojošais vilnis fāzē atpaliek par leņķi, tad

. (1.6)

Vibratoru EMF vektoru pievienošana dažādos leņķos ψ \u003d ψ "(1.1. att., b) un ψ \u003d ψ" (1.1. att., c) dod atšķirīgu iegūto EMF. Kā redzams no 1.1. attēla un formulas (1.6), mainoties φ, mainās fāze ψ un līdz ar to arī iegūtā EMF amplitūda uztverošajā antenā. Tas nozīmē iespēju noteikt mērķa virzienu pēc antenas virziena amplitūdas un fāzes raksturlielumiem.

Rīsi. 1.1. EMW uztveršana ar lineāro vibratora antenu bloku (a) un bloka EML vektoru diagrammas dažādiem apstarošanas virzieniem (b, c)

Kā jau minēts, galvenais šādu raksturlielumu veidošanās iemesls bija atšķirība viļņu aizkavē, ko uztver atsevišķi antenas bloka elementi. Tāpēc ne tikai radio attāluma, bet arī radio virziena noteikšana balstās uz RRW ātruma un virziena noturību.

Mērķa radiālo un leņķisko ātrumu var atrast, aprēķinot diapazona un leņķu pieauguma ātrumu laika gaitā. Parasti priekšroka tiek dota vienkāršākai un precīzākai darbībai - tā saucamās signāla nesējfrekvences Doplera nobīdes tiešai mērīšanai, ko izraisa mērķa kustība.

Doplera frekvences nobīde ir saistīta ar kustības radiālo ātrumu

objektu attiecība

, (1.7)

kur ir izstarotā signāla viļņa garums; ir mērķa relatīvās kustības radiālais ātrums.

Ja mērķis tuvojas radaram vai attālinās no tā, tad atstarotais signāls radarā parādās attiecīgi agrāk vai vēlāk nekā tad, kad mērķis stāv. Sakarā ar to saņemtā viļņa fāzei ir citas vērtības, kas ir līdzvērtīgas radio signāla frekvences pieaugumam. Mērot saņemto (Doplera) frekvences pieaugumu, ir iespējams (atkal RRR ātruma noturības dēļ) noteikt mērķa radiālo ātrumu.

Tāpat kā signāla aiztures laika atšķirību antenas elementos nosaka mērķa leņķiskās koordinātas, Doplera frekvences nobīdes atšķirību tajos pašos (parasti ekstremālos) antenas bloka elementos nosaka izmaiņu ātrums mērķa leņķiskais stāvoklis.

Citas EMW fizikālās īpašības ir:

Izplatīšanās taisnums viendabīgā vidē, kas ir svarīgs leņķisko koordinātu un kustības parametru padeves mērīšanai;

Iespēja veidot šauru staru kūli, tādējādi palielinot radara precizitāti, izšķirtspēju un trokšņu noturību;

Spēja atspoguļot objektus;

Iespēja mainīt tā frekvenci mērķa un radara relatīvās kustības klātbūtnē.

Tādējādi no mērķiem atstarotie radara signāli satur visu informāciju par tiem, jo ​​atstarošanas laikā mainās visi signāla parametri (amplitūda, frekvence, sākuma fāze, ilgums, spektrs, polarizācija utt.).

radars sauc par dažādu objektu (mērķu), kas atstaro, atkārtoti izstaro vai izstaro elektromagnētisko enerģiju (radioviļņus), kustības koordinātu un parametru noteikšanu, noteikšanu. Termins "atrašanās vieta" cēlies no latīņu valodas atrašanās vietas - izvietojums, atrašanās vieta. Radiotehnikas ierīču komplekss, kas veic noteikto uzdevumu, ir radara stacija (RLS), vai radaru.

Radara iekārta var būt jebkurš fizisks ķermenis vai ķermeņu grupa, elektriskā un magnētiskās īpašības kas (dielektriskā un magnētiskā caurlaidība, vadītspēja) atšķiras no vides, kurā izplatās radioviļņi, īpašībām. Kuģošanas apstākļos tādi objekti ir kuģi, navigācijas nožogojuma zīmes, krasta līnijas, aisbergi, virszemes un piekrastes būves u.c.

Radara objekti var būt punktots un pagarināts.

Radara attēlam uz punktveida objektu vai mērķu radara indikatora (atzīmes) ekrāna ir vienāda forma un izmērs. Punkta objekti ir nelieli virsmas mērķi, piemēram, boja, pagrieziena punkts ar vai bez atstarotājiem.

Liels mērķis, piemēram, vidējas vai lielas tonnāžas kuģis, var būt arī punktveida objekts, ja tas atrodas lielā attālumā no radara.

Izvērsta objekta radara attēls atbilstošā mērogā atkārto paša objekta formu un izmērus.

Noderīga informācija par radara objektu tiek nogādāti radiosignāli, kas nāk no objekta uz radara staciju. Atkarībā no šo signālu izcelsmes radars tiek sadalīts pasīvs un aktīvs.

Pasīvais radars (2.1. attēls)

pasīvās sistēmas radars satur virziena uztveršanas antenu, radio uztvērēju un indikatoru (2.1. att.).

Zondēšanas signāla starojuma trūkums palielina darba slepenību, ievērojami sarežģī pasīvo radaru staciju noteikšanu un traucējumu radīšanu ar tām. . Atšķirt objektu pasīvo radaru ar mākslīgo (radio raidītāji dažādiem mērķiem) un dabisko (termisko) radioviļņu starojumu. Zemes izstaroto radioviļņu pasīvā radara uztveršana un ūdens virsmas, tiek izmantots teritorijas radara kartes noņemšanai navigācijas nolūkos vai teritorijas apsekošanai izlūkošanas nolūkos, kā arī atsevišķu objektu ar intensīvu termisko radioizstarojumu noteikšanai. Tāpēc bieži tiek saukts pasīvais radars radiotermolokācija.

Šādam radaram ir radio uztvērējs un antena ar šauru, adatveida starojuma modeli, kas skenē noteiktā sektorā. Saņemtie signāli pēc apstrādes uztvērējā tiek ievadīti elektronu stara indikatorā, kurā attēla slaucīšana tiek sinhronizēta ar antenas raksta kustību. Indikatora ekrānā tiek iegūts apgabala termiskās radio emisijas attēls. Ar pasīvās sistēmas radara palīdzību ir iespējams, piemēram, atšķirt robežu starp ūdeni un zemi, noteikt garāmbraucošo kuģu maršrutu, jo modināšanas plūsmas temperatūra ir augstāka par ūdens un zemes temperatūru. ūdens.

Turklāt pasīvos radarus izmanto, lai atklātu un noteiktu aviācijas un kosmosa objektu koordinātas, jo īpaši ballistiskās raķetes lidojuma aktīvajā fāzē, kā arī tādu radio emisijas avotu kā Saule, Mēness un zvaigznes leņķiskās koordinātas. Pēdējais kalpo navigācijas mērķim, lai noteiktu radara atrašanās vietas platumu un garumu. Tā sauktais radiosekstāni.

Atšķirībā no aktīvā radara, pasīvais radars neļauj atrast objekta diapazonu no signāla uztveršanas datiem tikai vienā punktā. Lai pilnībā noteiktu objekta koordinātas, ir nepieciešams koplietot divus (vai vairākus) radarus, kas atdalīti ar kādu (zināmu) attālumu.

Pasīvo radaru darbības rādiuss ar krasi kontrastējošiem objektiem var pārsniegt aktīvo (izstarojošo) radaru diapazonu. Pasīvo un aktīvo radaru leņķisko koordinātu mērīšanas precizitāte ir aptuveni vienāda, pasīvo radaru diapazona noteikšanas precizitāte, kā likums, ir zemāka.

2.1.2. Aktīvais radars (2.2. attēls)

Aktīvā radara sistēma varbūt ar pasīvs (primārais radars) un aktīva reakcija. Pasīvās atbildes radars satur radio raidītāju, raiduztvērēja antenas, radio uztvērēju un indikatoru (2.2. att.). elektromagnētiskā enerģija tiešie vai zondējošie signāli, ko izstaro raidītāja antena, izplatās telpā, atstaro no objekta un uztver uztvērējs.

No uztvērēja izejas pastiprinātie atspoguļotie signāli nonāk indikatorā, kur tie tiek pārvērsti formā, kas ir ērta informācijas iegūšanai par saņemtajiem signāliem.

Aktīvs radars ar aktīvu reakciju atšķiras no sistēmas ar pasīvu reakciju ar uztvērēja (transpondera) klātbūtni objektā vai iepriekš noteiktā punktā, kas reaģē uz radara (jautātāja) signāliem. Šāda sistēma ļauj ne tikai atklāt un noteikt objekta koordinātas, bet arī identificēt objektu.

Atkarībā no zondēšanas radara signālu struktūras izšķir divas radara noteikšanas metodes: svārstību un impulsa nepārtrauktas starojuma metode.

IMPULSĀS RADIOLOKĀCIJAS METODE

Visizplatītākā radara veida – radara ar zondēšanas starojumu – pamatā ir radioviļņu atstarošanas fenomens. Impulsu radars periodiski izstaro īstermiņa mikroviļņu svārstību impulsus (SHF), un intervālā starp nosūtītajiem (zondēšanas) impulsiem saņem impulsu signālus, kas atspoguļoti no objektiem. Katra objekta atstarotais impulsa signāls kādu laiku atpaliek no zondēšanas signāla

t D \u003d 2D/s, kur

D– attālums līdz objektam;

Ar ir radioviļņu izplatīšanās ātrums.

Šis laika intervāls nosaka attālumu vai diapazonu

D=ct D /2,

un ar augsti virzītas radara antenas palīdzību - virziens (virziena leņķis vai gultnis) uz konstatēto objektu (mērķi).

Ja vienlaicīgi tiek atklāti vairāki objekti, saņemtās atbalsis tiks novirzītas laikā atkarībā no attāluma līdz šiem objektiem. Ievērojamā radara darbības impulsa režīma iezīme ļauj diezgan viegli vienlaikus novērot daudzus objektus, kas atrodas radara diapazonā.

Impulsa radara priekšrocības ietver arī relatīvo vienkāršību, izmantojot vienu un to pašu antenu gan radara signālu pārraidīšanai, gan uztveršanai.

Impulsa radaru trūkumi ir nepieciešamība izmantot lielas maksimālās jaudas; objektu kustības ātruma noteikšanas sarežģītība; ļoti mazu attālumu mērīšanas neiespējamība un salīdzinoši lielais radara noteikšanas minimālais diapazons atkarībā no impulsu ilguma, kura minimālo vērtību ierobežo frekvenču spektra platums un pāreju laiks iekārtā.

Neskatoties uz konstatētajiem trūkumiem, kuģu navigācijas radariem noteicošās ir impulsa radara metodes priekšrocības, kas nodrošina radara darbību visapkārt skata režīmā.

Impulsu radars satur šādus galvenos elementus, kas parādīti blokshēmā (2.3. att.):

sinhronizators, kas ģenerē nepārtrauktu video impulsu secību, lai kontrolētu (sinhronizētu) raidītāja, uztvērēja un indikatora ierīces darbību;

raidītājs, sastāv no modulatora un mikroviļņu frekvences ģeneratora (SHHF), kas sinhronizējošo impulsu ietekmē ģenerē jaudīgus, īsus mikroviļņu radio impulsus;

antenas padeves ierīce kurā ir ļoti virzīta antena un viļņvada līnija, kas savieno antenu ar raiduztvērēju;

antenas slēdzis, pārslēdzot antenu no raidīšanas uz uztveršanu un otrādi, bloķējot uztvērēju zondēšanas impulsa emisijas laikā un bloķējot raidītāja izejas ķēdes, saņemot atstarotos signālus;

uztvērējs, pastiprinot saņemtos atstarotos signālus un pārvēršot tos video impulsos, kas nonāk indikatorā;

indikators, pārvēršot uztverto atstaroto signālu spriegumu redzamā attēlā (atzīmē) uz CRT ekrāna un dodot objekta (mērķa) koordinātas;

datu sakaru vienība(BPD) no antenas leņķiskā stāvokļa saziņai ar indikatoru.

Impulsa radara darbību ilustrē laika diagrammas, kas parādītas attēlā. 2.4. sprūda impulsus 1 sinhronizators ar sekošanas vai atkārtošanās periodu T un vienlaicīgi (vai ar pastāvīgu kavēšanos) nonāk pie raidītāja modulatora un indikatora. Raidītāja impulsu modulators ģenerē modulējošus video impulsus 2 ilgums τ un, iedarbojoties uz GSVCH, kas ģenerē radio impulsus 3 , kura ilgums ir aptuveni vienāds ar modulējošo impulsu ilgumu. GSVCH radio impulsi caur antenas slēdzi nonāk antenā un tiek izstaroti, veicot signālu zondēšanas funkciju. Pēc laika intervāla tD uztvērēja ieejā parādās atspoguļoti signāli 4 , kuras pastiprina un uztver uztvērējs. Atklāšanas rezultātā uztvērēja izejā tiek ģenerēti video impulsi. 5 , sajaukti ar troksni (traucējumiem), kas tiek padoti uz CRT indikatora vadības elektrodu, radot ekrānā amplitūdas vai spilgtuma atzīmi atkarībā no CRT elektronu stara modulācijas metodes.

D=ct D /2,

Indikators, kas ieslēgts vienlaikus ar raidītāju, ģenerē impulsu 6 CRT laika bāzes spriegums ar gājiena ilgumu uz priekšu, kas vienāds ar t=2Dmax/s, kur Dmaks– indikatora skalas maksimālais diapazons. Laika bāze nodrošina diapazona nolasījumu, un antenas leņķiskā stāvokļa dati, kas caur BPD bloku nonāk indikatorā, nodrošina atklātā objekta (mērķa) azimuta nolasījumu.

Šobrīd uz dažiem mūsdienu radaru paraugiem stacijas raidītais impulss ir pēc ļoti sarežģīta algoritma kodēts signāls, kas ļauj iegūt paaugstinātas precizitātes datus un virkni papildu informācijas par novēroto mērķi.

LEŅĶU KOORDINĀTU NOTEIKŠANA

Leņķiskās koordinātas, t.i. virzienus uz nosakāmo objektu nosaka ar virziena noteikšanas metodi, izmantojot virziena antenu. Atkarībā no radara antenas sistēmas leņķisko koordinātu noteikšanas metodes var būt amplitūda un fāze. Amplitūdas metodes, kurās tiek izmantotas antenas virziena īpašības, ir balstītas uz to signālu amplitūdu salīdzinājumu, kas atstaro no objektiem un uztver dažādas uztverošās antenas.

Praksē kuģu radaru sistēmās tiek izmantotas šādas amplitūdas metodes: maksimālais, salīdzināšanas vai vienāds signāls.

Nosakot virzienu (virziena atrašanu) ar maksimālās metodes palīdzību, antena griežas vienmērīgi, un brīdī, kad objekts atrodas antenas starojuma shēmā, uztvērēja ieejā tiks uztverti atstaroti signāli (2.5. att.). Ja objekts ir punkts, t.i., tā leņķiskie izmēri mazāks par antenas raksta platumu un signāls nesvārstās, tad signāla amplitūda mainās atbilstoši antenas raksta formas izmaiņu likumam.

Kad antenas raksta ass sakrīt ar virzienu uz objektu, spriegums uztvērēja ieejā ir maksimālais un antenas pagrieziena rādītājs nolasīs virziena leņķi vai virzienu uz objektu.

Maksimālās metodes priekšrocība ir

tā tehniskā vienkāršība un iespēja iegūt augstāko signāla-trokšņa attiecības vērtību, jo leņķiskās koordinātas noteikšanas brīdī uztvertajiem atstarotajiem signāliem ir vislielākā amplitūda, kas palielina radara noteikšanas diapazonu.

Turklāt atstarotā signāla klātbūtne virziena noteikšanas brīdī ļauj novērot objektu indikatora ekrānā un izmērīt tā koordinātas. Pateicoties šīm īpašībām, maksimālā metode tiek plaši izmantota radaru sistēmās, kas darbojas visapkārt skata režīmā, piemēram, kuģu navigācijas radaru stacijās.

Šīs metodes galvenais trūkums ir salīdzinoši zemā leņķiskās koordinātas noteikšanas precizitāte, kas ir saistīta ar to, ka tuvu antenas raksta maksimumam uztverto atstaroto signālu intensitāte mainās ļoti maz.

Antenas goniometriskās sistēmas galvenais parametrs ir tā virziena noteikšanas raksturlielums, kas ir uztvērēja ieejas sprieguma atkarība no ienākošo atstaroto signālu virziena U punktā (a). Virziena mērīšanas precizitāti nosaka virziena noteikšanas raksturlīknes slīpums jeb virziena noteikšanas jutība, kas ir virziena noteikšanas raksturlieluma atvasinājums pie = 0:

Zinot minimālo ieejas sprieguma izmaiņu vērtību, ko var aizstāt ar virziena noteikšanu ar maksimālo metodi, var noteikt leņķisko kļūdu, kas būs vienāda ar

Līdz ar to, samazinoties vērtībai un palielinoties virziena noteikšanas raksturlieluma stāvumam, leņķisko koordinātu nolasīšanas precizitāte palielinās. Tomēr, tā kā maksimālā DF jutība ir ļoti zema, maksimālās DF kļūdas būs vienādas ar , kur ir antenas raksta platums pusjaudas punktos, kas atbilst modeļa 0,7 līmenim lauka intensitātes izteiksmē.

Lai uzlabotu virziena noteikšanas precizitāti, nepieciešams izmantot ļoti virziena antenas ar šaurāku starojuma modeli. Tas tiek panākts, izmantojot īsākus viļņu garumus un palielinot antenas izmēru.

Radaram ar vienu antenu, kas raida un uztver atstarotos signālus, antenas raksts aploksnes veidošanā tiek izmantots divas reizes: raidot un saņemot signālus. Tāpēc iegūtā diagramma ir vienāda ar raidīšanas un uztveršanas antenu diagrammu reizinājumu.

TELPISKĀ RADARU IZPĒTE

Lai noteiktu objektu, radara antenai periodiski jāapstaro visi vadāmās zonas punkti, t.i., jāapseko dotā telpa. Atšķirt sērijveida, paralēlais un sajaukts pārskatīšanas veidi.

Ar secīgu aptauju radara antenas stars pārvietojas noteiktā zonā, periodiski atkārtojot noteiktu trajektoriju. Laiks T obz tiek izsaukts, kas nepieciešams, lai vienu reizi pārvietotu staru pa visu redzes lauku pārskatīšanas periods.

Visizplatītākais secīgās pārskatīšanas veids ir apļveida (vai sektora) lineārais skats, ko plaši izmanto kuģu navigācijas radaros virszemes un zemes objektu koordinātu noteikšanai un noteikšanai (2.6. att.). Šajā gadījumā antenas stars pārvietojas ar vienmērīgu ātrumu horizontālā plakne, veicot apļveida vai (ar sektora apskatu) apļveida kustību.

Antenas griešanās ātrums ir izvēlēts tāds, lai periods T obz pārskatīšana bija mazāka. Tas uzlabo koordinātu mērīšanas precizitāti un samazina kustīga objekta atstaroto signālu lēcienus, kas tiek reproducēti indikatora ekrānā.

Tomēr samazinājums T obz samazina atstaroto signālu enerģijas uzkrāšanos un tādējādi pasliktina apstākļus signālu novērošanai indikatora ekrānā traucējumu klātbūtnē.

Laiks t reģionā Punkta objekta apstarošana ir atkarīga no antenas virziena leņķa horizontālajā plaknē un skata leņķiskā ātruma:

kur a g ir antenas virziena leņķis horizontālajā plaknē, grādi;

ir skata leņķiskais ātrums, g/s.

Starp leņķisko ātrumu un antenas rotācijas frekvenci n apgriezienos minūtē notiek šādas attiecības: . Pēc tam ekspozīcijas laiks

Ņemot vērā ekspozīcijas laiku un antenas raksta platumu, jūs varat atrast ierobežojošo aptaujas leņķisko ātrumu , un antenas maksimālā griešanās frekvence .

Tādējādi apļveida pārskatīšanas perioda minimālā vērtība ir vienāda ar .

Ekspozīcijas laiks tiek izvēlēts, pamatojoties uz periodu T un pulsa atkārtošanās un noteiktais minimālais skaits Nmin atstaroti impulsi iepakojumā, kas nepieciešami objekta pārliecinošai fiksācijai indikatora ekrānā,

Jāņem vērā, ka, atklājot un nosakot gaisa objektu koordinātas, papildus diapazonam un azimutam ir jānosaka arī pacēluma leņķis (vai augstums). Šajā gadījumā tiek izmantotas sarežģītākas telpiskās uzmērīšanas metodes: spirālveida, zigzaga vai televīzijas, spirālveida, konusveida, kas pieder pie secīgās uzmērīšanas veida.

NEPĀRTRAUKTAS EMISIJAS METODE

Nepārtrauktas svārstību emisijas metode objektu radara noteikšanā ir balstīta uz Doplera efekts, kurā signāla frekvence, kas nonāk uztverošajā ierīcē, mainās atkarībā no relatīvā kustības ātruma starp raidītāju un uztvērēju. Doplera efekta rezultātā uztvertā frekvence ir augstāka, samazinoties attālumam starp raidītāju un uztvērēju, un zemāka, attālumam palielinoties. Ja nav relatīvas kustības, saņemtā frekvence precīzi atbilst pārraidītajai frekvencei.

Nepārtrauktā viļņa Doplera radars ir vienkāršākais no visiem. Tas satur augstfrekvences svārstību ģeneratoru (HHF), kas pārraida A joslu un uztver A pr antenas, mikseri un zemas frekvences (ULF) pastiprinātāju. Atkarībā no radara mērķa pie tā izejas tiek ieslēgtas vai nu austiņas, vai frekvences mērītājs (2.7. att.).

2.7.att. Strukturālā shēma Doplera radars

Doplera radars nekonstatē stacionārus objektus. No tiem atstarotajam signālam ir tāda pati frekvence kā izstarotajam. Bet, ja atklātais objekts virzās uz lokatoru vai prom no tā, atstarotā signāla frekvence mainās Doplera efekta dēļ.

Uztvērēja antenā nonāk divi signāli: tiešā pārraide (no izstarojošās antenas) un atstarota no mērķa. Mikserī tie tiek salīdzināti, veidojot atšķirīgu sitienu frekvenci, kas ir tieši vienāda ar Doplera frekvenci.

F D \u003d 2f 0 V p / c \u003d 2 V p / l, kur

f 0- izstarotā signāla frekvence; Vp- mērķa radiālais ātrums;

c- radioviļņu ātrums, kas vienāds ar gaismas ātrumu.

Atdalīšanas ierīces klātbūtnē signālu izstarošana un uztveršana Doplera radarā tiek veikta uz vienas antenas (sk. 11.1. apakšnodaļu, 11.4. att.).

Diapazonu nav iespējams noteikt ar Doplera lokatoru, bet, ja noteiktās robežās tiek mainīta emitēto svārstību frekvence, t.i. ielikt ģeneratorā frekvences modulācija, tad kļūst iespējams izmērīt attālumu.

Ļaujiet raidītāja frekvencei mainīties saskaņā ar zāģa zoba likumu. Mainīsies arī atstarotā signāla frekvence, bet ar kādu laiku aizturi t, viļņu izplatīšanās laiks līdz mērķim un atpakaļ. Ja raidītāja frekvence, kādā brīdī t1 ir vienāds ar f1, tad atstarotais signāls atgriežas ar tādu pašu frekvenci. Bet raidītāja frekvence uz laiku t1+t būs laiks mainīt vērtību f 1 +Df, un uztvērējā izcelsies sitiena signāls ar frekvenci Df (2.8. att.).

Rīsi. 2.8. Raidītāja signāla un atstarotā signāla frekvences maiņa

ar izstaroto svārstību frekvences modulāciju

Šī frekvence ir augstāka, jo lielāks attālums līdz mērķim. Frekvences - modulētie lokatori ir atraduši savu pielietojumu aviācijā, uz kuģiem, kā arī kosmosa kuģu doku darbības veikšanai orbītā, nodrošinot ļoti augstu precizitāti attāluma noteikšanā.

Navigācijā Doplera radarus izmanto lielas ietilpības jūras kuģu pietauvošanās ātruma mērīšanai, kad tie ir pietauvoti pie piestātnes, jo daudzas no esošajām piestātnēm nevar izturēt kuģa, kura ūdensizspaids ir 150, saskari ar tiem. 200 tūkst.t, ja tā ātrums pārsniedz 3-5 m/min.

1. Vispārīga informācija par radaru sistēmām

2. Radara sistēmu klasifikācija

3. Signāli un mērķi radarā

4. Mērķa koordinātu mērīšanas metodes

5. Izsekošanas radaru stacijas

6. Fāzes detektors

7. Mikseris

8. Mūsdienu radaru izstrādes iezīmes un piemēri

Bibliogrāfija

1. Vispārīga informācija par radaru sistēmām

Mērķis un darbības joma.

Radars ir metožu un tehnisko līdzekļu kopums, kas paredzēts dažādu objektu noteikšanai kosmosā, to koordinātu un kustības parametru mērīšanai, uztverot un analizējot objektu emitētos vai atkārtoti izstarotos elektromagnētiskos viļņus.

Radars kā radiotehnikas zinātniski tehniskais virziens radās 30. gados. Sasniegumi aviācijas tehnoloģijā ir radījuši nepieciešamību izstrādāt jaunus līdzekļus gaisa kuģu noteikšanai ar augstu veiktspēju (diapazons, precizitāte). Radaru sistēmas izrādījās šādi līdzekļi.

Izcilu ieguldījumu radaru attīstībā sniedza padomju zinātnieki un inženieri P. K. Oščepkovs, M. M. Lobanovs, Ju. K. Korovins un B. K. Šembels. Padomju Savienībā pirmie veiksmīgie eksperimenti gaisa kuģu noteikšanā, izmantojot radara ierīces, tika veikti jau 1934./36. 1939. gadā pretgaisa aizsardzības spēkos sāka darboties pirmie sērijveida sadzīves radari. Nozīmīgs solis radaru attīstībā bija radīšana 1940./41. Ju. B. Kobzareva impulsa radara vadībā. Pašlaik radars ir viena no progresīvākajām radiotehnikas jomām.

Informācijas iegūšana radarā ir saistīta ar noteiktas telpas apgabala novērošanu. Tehniskos līdzekļus, ar kuriem tiek veikta radara novērošana, sauc par radaru stacijām (RLS) vai radariem; un novērotie objekti ir radara mērķi. Tipiski mērķi ir lidmašīnas, raķetes, kuģi, zemes inženierbūves u.c.

Radara gadījumā visbiežāk izmērītais diapazons starp mērķi un radaru, leņķiskās koordinātas (azimuts, pacēlums) un ātruma radiālā komponente attiecībā pret radaru. (Azimuts ir leņķis starp virzienu uz mērķi un ziemeļu virzienu, mērot horizontālajā plaknē. Pacēluma leņķi mēra starp slīpa diapazona vektoru un tā projekciju horizontālajā plaknē.) Dažos gadījumos radara novērošanas uzdevums. ietver arī mērķu identificēšanu (atpazīšanu).

Jēdziens "radara sistēma" ietver radaru un citus saistītos tehniskos līdzekļus, operatorus, novērotos mērķus un telpu, kurā tiek veikta novērošana.

Radara sistēmas gandrīz vienmēr ir daļa no sarežģītākām supersistēmām. Šīm supersistēmām ir liela militārā un nacionālekonomiskā nozīme un tās atrod dažādus pielietojumus: gaisa satiksmes vadībā, lidmašīnu un kuģu navigācijā, ģeofizikālajos un astrofiziskajos pētījumos u.c.

Radara sistēmas veido šādu virssistēmu informatīvo daļu un darbojas kopīgi un abpusēji savienojumā ar citām virssistēmas apakšsistēmām (radionavigāciju, radiovadību, informācijas pārraidi).

Radara metodes.

Informācijas nesējs radarā ir radara signāls - elektromagnētiskais vilnis, ko izstaro mērķis. Šis starojums var būt dažāda rakstura; sekundārais starojums (atspīdums) vai pašu radioviļņu starojums. Atkarībā no radara signāla veidošanas metodes izšķir aktīvās, aktīvās ar aktīvu "atbildi" un pasīvās radara metodes.

Aktīvajā radarā radara raidītājs izstaro spēcīgu zondēšanas signālu mērķa virzienā. Kad mērķis tiek apstarots ar elektromagnētisko viļņu, daļa viļņa enerģijas tiek absorbēta, bet pārējā tiek atspoguļota. Radara uztvērējs uztver vāji atstarotu signālu. Atstarotā signāla noteikšana norāda uz mērķa klātbūtni. Saņemtā signāla analīze un tā salīdzināšana ar izstaroto ļauj iegūt informāciju par mērķa telpisko stāvokli un kustību attiecībā pret radaru.

Aktīvajā radarā ar aktīvu reakciju radara signāls tiek izveidots, atkārtoti raidot zondēšanas signālu ar speciālu uz mērķa uzstādītu retranslatoru. Sistēmas, kurās izmanto šo metodi, tiek izmantotas gaisa kuģu novērošanai, kosmosa kuģis kam uz kuģa ir signāla atkārtotājs.

Aktīvās radaru sistēmas var apvienot un atdalīt. Pirmajā gadījumā radara uztverošās un raidošās daļas ir apvienotas vienā ierīcē; otrajā uztveršanas un raidīšanas ierīces ir novietotas dažādos telpas punktos, attālumā viena no otras.

Pasīvajā radarā kā signāli tiek izmantoti spontāni signāli. elektromagnētiskā radiācija mērķi: pašu fizisko ķermeņu siltuma radioizstarojums vai uz mērķi uzstādīto radioinženieru ierīču starojums. Pasīvajam radaram ir tikai uztveršanas ierīce, ko izmanto, lai noteiktu mērķus un izmērītu to leņķiskās koordinātas.

Uz pašreizējais posms tehnoloģiju attīstība, bieži vien izrādās grūti uzbūvēt pasīvos radarus ar augstu tehniskās specifikācijas izmantojot termisko radio emisiju tās zemās intensitātes dēļ. Tāpēc šādi radari ir atraduši ierobežotu pielietojumu. Liela nozīme ir īpašiem pasīviem radariem, kas paredzēti radio izlūkošanai.

2. Radara sistēmu klasifikācija

Radara sistēmu klasifikācijas pamatā var būt dažādas pazīmes. Radara sistēmām, kas iegūst, apstrādā un uzkrāj informāciju par radara mērķiem, vissvarīgākās ir informācijas pazīmes, proti: saņemtās informācijas mērķis un būtība. Tomēr praksē šāda klasifikācija bieži vien ir nepietiekama. Tāpēc tiek ieviesta papildu klasifikācija pēc signālu ģenerēšanas un apstrādes metodes, pēc iekārtas atrašanās vietas (objekta), atbilstoši izmantoto radioviļņu diapazonam.

Radara sistēmas elements, kas nosaka tā mērķi, pamatīpašības, iespējas praktiska izmantošana, ir radari. Atkarībā no saņemtās informācijas mērķa un veida var izdalīt trīs radaru klases.

1. Novērošanas tipa radars. Šo radaru mērķis ir meklēt, noteikt mērķus un salīdzinoši aptuveni izmērīt to koordinātas. Šādi radari sniedz informāciju par daudziem mērķiem vienlaikus. pazīšanas zīmešie radari - darbojas noteiktas telpas zonas periodiskas apskates režīmā. Novērošanas radarus izmanto gaisa telpas, zemes vai ūdens virsmas uzraudzībai.

2. Izsekošanas radars. Šādu radaru mērķis ir precīzi izmērīt un nepārtraukti sniegt informāciju par mērķa koordinātu vērtībām. Izsekošanas radari izseko vienu vai vairākus mērķus. Jo īpaši izsekošanas radarus izmanto, lai kontrolētu ieročus un izsekotu gaisa kuģiem ATC sistēmās.

3. Specializētie mērītāji un maza darbības attāluma radari. Šis tips ietver ierīces, kas veic noteiktu uzdevumu. Parasti šādas ierīces mēra vienu mērķa (objekta) pozīcijas vai kustības parametru un strādā pie zināma mērķa. Pēc pieraksta apskatāmajām ierīcēm ir plašs klāsts. Kā piemēru norādīsim uz radariem, kas tiek izmantoti kā navigācijas mērītāji - gaisa kuģa radioaltimetrs, Doplera mērītājs lidmašīnas ātruma vektoram.

Ir arī kombinētie un daudzfunkcionālie radari. Kombinētā sistēma apvieno novērošanas un izsekošanas radaru. Vismodernākie ir daudzfunkcionālie radari. Šādi radari var vienlaikus apsekot telpu un izsekot mērķus.

Radara shēma un tehniskā uzbūve un konstrukcija lielā mērā ir atkarīga no izvietošanas vietas (objekta), no signālu ģenerēšanas un apstrādes metodes. Atbilstoši uzstādīšanas vietai radarus iedala uz zemes (stacionārajos un mobilajos) un gaisa: lidaparātos, kosmosā, kuģī.

Atbilstoši signālu ģenerēšanas un apstrādes metodei radari ir impulsa un ar nepārtrauktu starojumu, koherenti un nesakarīgi, vienkanālu un daudzkanālu.

Radaru sistēmu raksturlielumi un parametri parasti tiek iedalīti taktiskajos un tehniskajos. Pirmais no tiem nosaka sistēmas praktiskās izmantošanas iespējas.

Mēs uzskaitām galvenās taktiskās īpašības un parametrus.

1. Darbības apgabals ( darba zona) - telpas platība, kurā radars veic savas funkcijas, ko nosaka tā mērķis.

2. Mērītās koordinātas un to mērīšanas precizitāte. Izmērītās koordinātas nosaka radara mērķis. Ir vienas, divu un trīs koordinātu radari. Koordinātu mērīšanu pavada kļūdas, kas ierobežo radara taktiskās izmantošanas iespēju. Pārmērīga precizitātes palielināšanās rada sarežģījumus projektēšanā un nepamatotu sistēmas izmaksu pieaugumu.

3. Radara izšķirtspēja raksturo iespēju atsevišķi novērot mērķus un mērīt to parametrus ar nelielu šo parametru atšķirību. Atšķiriet izšķirtspēju diapazonā, virzienā un ātrumā. Mērķi, kas nav noteikti ne diapazonā, ne virzienā, ne ātrumā, radars uztver kā vienu mērķi. Daudzos radara taktiskās izmantošanas gadījumos izšķirtspēja ir ārkārtīgi svarīga īpašība, kas nosaka pašu radara praktiskās izmantošanas iespēju.

4. Traucējumu noturību raksturo radara spēja veikt savas funkcijas dažādu veidu, dabisku un organizētu, traucējumu ietekmē.

5. Joslas platums nosaka pēc nejaušas mērķu plūsmas blīvuma, informāciju par kuru apstrādā radars un izsniedz ar noteiktu precizitāti.

6. Izvēršanas laiks (nonākšana darba stāvoklī). Šis parametrs raksturo izmantošanas iespēju radars iekšā strauji mainīgā vidē.

Radars (slidkalniņš 3 ) - radiotehnikas nozare, kuras uzdevums ir atklāt un atpazīt dažādus objektus telpā un noteikt to koordinātas un kustības parametrus, izmantojot radioviļņus.

radara mērķis - radara objekts, tas ir, materiāls objekts, par kuru informācija ir praktiski interesanta.

Radara mērķi var būt:

aerodinamikas (lidmašīnas, helikopteri, raķetes, baloni, gaisa baloni);

ballistisko vai kosmosa (satelīti, ballistisko raķešu kaujas galviņas, kosmosa kuģi);

zeme un virszemes (tankas, kuģi).

Radara informācija (RI) (slidkalniņš 4 ) - ar radara palīdzību saņemts informācijas kopums par mērķiem.

Radara stacija (RLS) – radara informācijas iegūšanai izmantoto tehnisko līdzekļu kopums.

Atsevišķiem radariem ir ierobežotas iespējas attiecībā uz vairākiem to sniegtās informācijas pamatrādītājiem (skatīšanās laukuma lielums, informācijas sastāvs un precizitāte). Lai pilnībā izpildītu radara atbalsta kvalitātes prasības, vairākas radiolokācijas stacijas vēlams tehniski vai taktiski apvienot radaru sistēmās.

Radara komplekss (RLK) - funkcionāli saistītu tehnisko līdzekļu, ierīču, atsevišķu staciju kopums, kas nodrošina pilnu noteiktas kvalitātes radara informācijas komplektu.

Otrais pētījuma jautājums.

Īsa attīstības vēsture

Viens no svarīgākajiem radara uzdevumiem ir tā pielietojums militārais aprīkojums lai atklātu lidaparātus, ballistiskās raķetes, ienaidnieka kosmosa objektus, kā arī uz zemes esošos mobilos objektus.

Radars ir lielisks instruments zemes atmosfēras un jonosfēras, kā arī meteoru izpētei. Tas kļuvis par neaizvietojamu palīgu meteorologiem gaisa straumju ātruma un virziena noteikšanā dažādos augstumos, kā arī mākoņu, pērkona negaisu un taifūnu novērošanā.

Radars tiek plaši izmantots Saules sistēmas kaimiņu kosmosa ķermeņu astronomiskajiem novērojumiem: Mēness, Saule, Venēra, Marss un Jupiters; glacioloģijā, nosakot ledus biezumu, piemēram, ledlaužiem kustoties; ģeoloģijā, ģeofizikā derīgo izrakteņu pazemes neviendabīguma noteikšanā, mājokļu un komunālajos servisos pazemes inženierkomunikāciju noteikšanai utt.

Radara attīstības sākums datējams ar pagājušā gadsimta 30. gadiem, taču plaši to izmantoja tikai Lielās gados. Tēvijas karš. Radioviļņu atstarošanas fenomenu no šķēršļiem atklāja A.S. Popovs 1897. gadā. Eksperimentu laikā par radiosakariem starp kuģiem Popov A.S. atklāja sakaru pārtraukumu, kad starp šiem kuģiem pagāja trešdaļa, no kuras tika atstaroti radioviļņi. AS Popovs norādīja, ka šo parādību var izmantot objektu atrašanās vietas noteikšanai, radionavigācijas un radiovirziena noteikšanai.

Taču tā laika radiotehnikas stāvoklis neļāva šo fenomenu izmantot praktiskiem mērķiem. Radara tehnoloģiju sarežģītība prasīja iepriekšēju visaptverošu un padziļinātu daudzu radiotehnikas zinātnisku un tehnisko problēmu izstrādi un, pirmkārt, šādu problēmu risinājumu:

Radioviļņu virziena emisija un uztveršana.

Radioviļņu caurlaidības laika mērīšanas instrumentu izveide.

Spēcīgu vibrāciju iegūšana VHF diapazonā.

Radara tehnoloģiju attīstība kļuva iespējama, tikai pamatojoties uz teorētiskajām un eksperimentālajām zināšanām, kas uzkrātas četru gadu desmitu laikā kopš A. S. Popova atklāšanas radiofizikā, radioinženierijā, elektronikā un automatizācijā.

Darbs pie nepārtraukto viļņu radaru staciju izveides sākās PSRS 1933. gadā Ju.K.Korovina, P.K.Oščepkova, B.K.Šembela un citu vadībā, bet 1939.gadā šis radars ar nosaukumu "RUS-1" (lidmašīnu radars). detektors), pieņēma VNOS pretgaisa aizsardzības vienības. Tas ļāva brīdināt karaspēku par lidmašīnu parādīšanos frontes 80–100 km posmā.

Kopš 1934. gada PSRS ir plaši attīstīts darbs pie impulsa radaru izveides. Zinātnieki Yu.B.Kobzarev, P.A.Pogorelko un N.Ya.Chergntsov 1935. gadā izstrādāja impulsa radaru ar elektronu staru indikatoru un saņēma Valsts balvu "par lidmašīnas noteikšanas ierīces izgudrošanu".

1939. gadā tika pārbaudīts Redut radars, un 1941. gadā tika nodots ekspluatācijā Redut ar nosaukumu RUS-2 (automobiļu versija) un Pegmatit P-1 (stacionārā versija). Šīs noteikšanas stacijas darbības rādiuss bija 100–120 km ar mērķa lidojuma augstumu 7000 m.

Šie un vairāki citi darbi ļāva izveidot rūpnieciskos radaru modeļus, kas tika veiksmīgi izmantoti Lielā Tēvijas kara laikā.

Skolotājam. Līdz 1941. gada vidum karaspēkā Maskavas un Ziemeļu pretgaisa aizsardzības zonās Aizkaukāzā un Tālajos Austrumos tika izvietoti 25-30 RUS-2 radari un 45 RUS-1 kompleksi.

Sarežģītajos kara gados padomju zinātnieki un konstruktoru inženieri izstrādāja un uzsāka sērijveida radaru ražošanu dažādiem taktiskiem mērķiem, kas ļāva ievērojami palielināt karaspēka kaujas spējas (radars P-2, P-2M, P -3, P-3A utt.).

Pēc kara radaru attīstība ne tikai neapstājās, bet turpinājās plašā mērogā. Tas izskaidrojams ar to, ka radars izrādījās milzīgs ierocis un atrada plašu pielietojumu citās militārajās nozarēs un tautsaimniecībā.

Mūsdienu gaisa kuģu ātruma, augstuma un lidojuma diapazona palielināšanās radīja jautājumu par radara izveidi ar lielu attālumu (simtiem un tūkstošiem kilometru), apvienojot šīs stacijas kopīgi darbināmu ierīču kompleksā un savienojot šo kompleksu ar ātrgaitas lidmašīnu. datu apstrādes sistēmas (datori) un pretgaisa aizsardzības līdzekļu automātiskā kontrole, lai aizsargātu valsts robežas un nozīmīgus rūpnieciskos un militāros objektus.

Pašlaik radaru tehnoloģiju attīstība tiek veikta šādās jomās:

radara darbības rādiusa palielināšana;

informācijas kvalitātes uzlabošana par novērotajiem objektiem;

trokšņa imunitātes, uzticamības un izturības palielināšana;

vadības procesu automatizācija, radara informācijas apstrāde un pārraide.

Šī ir īsa radaru attīstības vēsture PSRS.

Trešais pētījuma jautājums.

Radara darbības pamatprincipi

Radara galvenais uzdevums ir noteikt gaisa kuģi un noteikt tā atrašanās vietu.

Lidmašīnas atrašanās vietu attiecībā pret radaru nosaka trīs telpiskās koordinātes (1.1. att., slaids 5 ):

- slīps diapazons D– attālums no radara līdz objektam taisnā līnijā;

- azimuts  ir leņķis horizontālajā plaknē starp patieso ziemeļu virzienu un slīpā diapazona projekciju;

- pacēluma leņķis  ir leņķis vertikālajā plaknē starp taisni, kas savieno radara vietu un mērķi (C), un šīs taisnes projekciju uz horizontālo plakni.

Bieži trešā koordināte augstuma vietā  kalpo kā mērķa augstums (H), ko nosaka attiecība

H = Dgrēks 

Radara galvenā uzdevuma risinājums ir balstīts uz trīs radara principu izmantošanu. (slidkalniņš 6 )

Pirmais radara princips slēpjas faktā, ka elektromagnētiskie viļņi spēj atstaroties no neviendabībām, kas sastopamas to izplatīšanās ceļā (“sekundārais starojums”).

Otrais radara princips slēpjas faktā, ka elektromagnētiskos viļņus, izmantojot radara antenas, var koncentrēt šaurā starā.

Trešais radara princips ir tas, ka elektromagnētiskie viļņi izplatās telpā taisnā līnijā un ar nemainīgu ātrumu ( Ar= 3  10 8 m/s).