Презентация на тему Основы теории радиолокации

радиолокации в построении систем РЛС РТВ;
2.Рассмотреть вопрос взаимосвязи противника

с силами и средствами ПВО.
3.Рассмотреть влияние внешней среды на работу радиолокационной системы РТВ.

среда радиолокационной системы РТВ.

РТВ стр47-57.
2).Бердышев В.П. Основы построения радиолокационных станций стр

15-37.
3).Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск.Учебник/Тяпкин В.Н.Фомин А.Н.,Гарин Е.Н.и др., Сибирский федеральный университет 2011.
4).Радиолокационныесистемы.Учебник/ БердышевВ.П.,,ГаринЕ.Н.,Тяпкин В.Н.,Фомин А.Н.и др. Сибирский федеральный университет 2011г.

объектах за счет приема и анализа радиоволн.
Объекты радиолокации,

т.е. физические тела, сведения о которых представляют практический интерес, называются радиолокационными целями.
Совокупность сведений о целях, получаемых средствами радиолокации, называют радиолокационной информацией (РЛИ).
Технические средства получения радиолокационной информации называют радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами. В процессе получения радиолокационной информации, решаются следующие задачи:
- обнаружение целей;
- измерение координат и параметров движения;
- разрешение;
- распознавание целей,
- опознавание.

отсутствии цели в каждом выделенном участке пространства с минимально

допустимыми вероятностями ошибочных решений.
Измерение сводится к выработке координат и параметров движения цели с минимально допустимыми погрешностями. При использовании сферической системы координат обычно измеряют дальность до цели r, а также азимут β и угол места ε (рис.1). В качестве параметров движения цели могут вводиться производные координат, либо другие параметры траектории цели.
Разрешение состоит в выполнении задач обнаружения и измерения параметров произвольной цели при наличии других, кроме выбранной для наблюдения. Говорят о разрешении целей по дальности, угловым координатам, скорости и т.д. Разрешающую способность по координатам характеризуют элементарным объемом. Размеры последнего по дальности r, в азимутальной плоскости - l и в угломестной - l (рис.2) устанавливается так, что наличие цели в соседнем объемепрактически не ухудшает показателей качества обнаружения и измерения координат цели, которая расположена в центре выделенного объема (при импульсном облучении цели - импульсным объемом).
Распознавание заключается в установлении принадлежности разрешаемой цели к определенному классу.
Опознавание предусматривает установление принадлежности цели «свой-чужой» с помощью запросно-ответных устройств радиолокационного опознавания.

ПВО является составной частью (информационной подсистемой) системы более высокого

порядка – противовоздушной обороны(ПВО), в рамках которой на нее возлагается информационная функция. С целью реализации этой функции радиолокационная система РТВ осуществляет разведку воздушного противника в установленных высотных границах на территории Российской Федерации и сопредельных государств с помощью радиоэлектронных средств, основными из которых являются радиолокационные средства. Радиолокационными средствами являются средства получения координатной (и другой) информации о воздушных (и других) объектах на основе приема и анализа радиоволн, рассеиваемых (излучаемых) объектами.

Вопрос1. Принципы построения радиолокационной системы РТВ

признаку можно разделить на следующие составные части: исполнительную,информационную и

управляющую.
Исполнительная часть (системы ЗРВ и ИА) располагает некоторыми возможностями или ресурсами, расходуемыми в соответствии с целевым
назначением системы.
Информационная часть (радиолокационная система) доставляет в систему управления и непосредственно в исполнительную подсистему всю информацию о состоянии внешней среды (СВКН) и результатах взаимодействия с ней.
Управляющая часть перерабатывает информацию, поступающую от информационной и исполнительной части, и распределяет возможности и ресурсы информационной и исполнительной части в соответствии с полученной информацией.

описаны следующим образом.
1.Измерительная часть, взаимодействующая с внешней средой, обеспечивает систему

информацией о внешней обстановке. Это радиолокационная система.
2.Управляющая часть перерабатывает полученную информацию в соответствии с назначением системы. Это система управления.
3.Исполнительная часть воздействует на объект управления (внешнюю среду). Это системы ЗРВ и авиации ПВО.

большая система:
-имеет четкое целевое назначение – разведка и

оценка воздушной об-
становки и обеспечение боевых действий системы более высокого порядка
системы ПВО (ЗРВ и ИА);
-имеет сложную структуру – в состав входит большое количество
РЭТ различного назначения;
-характеризуется сложными процессами функционирования (обнару-
жение цели на фоне помех, определение их текущих координат, обмен ин-
формацией между системами управления ЗРВ и ИА – рис. 1.1);
-имеет иерархическую структуру, т. е. является подсистемой системы
ПВО и сама состоит из подсистем:
1.радиоэлектронная техника – средства радиолокации (СРЛ), комплек-
сы средств автоматизации (КСА);
2.радиоэлектронные устройства (передающие, приемные, защиты от
помех, антенно-волноводные и т. д.);
3.функциональные узлы (звенья) – генераторы, усилители, фильтры и т. д.;
схемные элементы (микросхемы, транзисторы, резисторы, конденса-
торы, диоды и т. п.).
Кроме того, радиолокационная система обладает свойствами, кото-
рые отсутствуют у образующих её элементов: отдельных СРЛ, КСА.

радиолокационные станции (РЛС), действующие в режиме «излучения и приема

пассивного ответа (эхо-сигнала) объекта». При этом каждая из РЛС, развернутая на конкретной позиции, создает свою зону обнаружения i, которая представляет собой область воздушного пространства, в пределах которой обеспечивается обнаружение воздушных объектов с заданным средним значением ЭПР и получение о них информации i-й РЛС с показателями качества, не хуже заданных. Совокупность зон обнаружения i включенных РЛС образуют в пространстве требуемое радиолокационное поле (РЛП) радиолокационной системы РТВ РЛП:
РЛП  {1 U 2 U 3 …}

помех и носит случайный характер.
3.Случайностью воздушной (целевой) обстановки из-за

неизвестности замысла противника.
4.Пространственной и временной нестационарностью помех и сигналов из-за случайного характера их модуляции.

5.Случайностью отказов элементов системы и связанных с этими случайными изменениями функциональных связей между ними из-за воздействия противника и собственных неисправностей РЛС.

роли случайных факторов радиолокационная система РТВ должна рассматриваться как

большая система, а при ее построении (анализе) необходим системный подход.

состоит :
из подсистемы радиолокационного поля и информационно-управляющей подсистемы.

Информационно-управляющая подсистема выполняет функции сбо-
ра, обработки и выдачи РЛИ потребителям. Она выполнена в виде сети
взаимосвязанных командных пунктов (КП) и разведывательно-информационных центров (РИЦ) соединений ПВО, оснащаемых комплексами средств автоматизации.
Информационно-управляющая подсистема обеспечивает объединение отдельных отчетов координат целей в трассы (вторичная обработка),отождествление и объединение РЛИ от различных источников (третичная обработка), управление работой подсистемы радиолокационного поля (РЛП) и потоком РЛИ.
Подсистема РЛП взаимодействует с внешней средой (воздушной
и радиоэлектронной (помеховой) обстановкой), используя известные типы
радиолокаций: активную эхо-локацию, пассивную локацию источников
радиоизлучений (помех) и активную локацию с активным ответом (систе-
мы с активным запросом-ответом (САЗО) – для увеличения дальности ло-
кации своих истребителей).
Элементы подсистемы РЛП работают, как правило, в режиме после-
довательного обзора пространства и добывают первичную РЛИ в виде
дискретных отсчетов координат и признаков целей с привязкой их во вре-
мени в пределах своих зон обнаружения

сложную совокупность (систему) образцов радиолокационных станций (РЛС). Эта система

сложилась исторически и развивается на протяжении десятилетий,подчиняясь определенным закономерностям. Сложность системы РЭТ РТВ
обусловлена:
-разнообразием классов, типов, технических решений и элементной
базы радиоэлектронных средств (РЭС), одновременно и совместно нахо-
дящихся в эксплуатации;
-территориальным распределением и разнообразными климатически-
ми условиями эксплуатации;
-необходимостью многоуровневого информационного обмена, т. .сопряжения РЭТ РТВ с разнообразными потребителями информации;
большим суммарным расходом ресурсов (людских, энергии, топлива,
материальных и денежных средств) на эксплуатацию и поддержание бое-
вой готовности РЭТ;
-постоянным обновлением типажа РЭТ, совершенствованием парка
РЭТ по частям (элементам), необходимостью обеспечения совместимости
(совместная эффективная работа) РЭТ разных типов и поколений.

, что она давно создана, функционирует и постоянно развивается,

поэтому применение к РЛ системе принципа системного подхода предполагает в первую очередь обоснование наиболее вероятных и рациональных путей её развития, которые предусматривают:
обновление парка РЛВ,
совершенствование структуры (группировки) подразделений РТВ и
совершенствование внутрисистемных связей. Перечисленные направления развития тесно взаимосвязаны.

огибает
сферическую Землю

за счет использования эквивалентного радиуса Земли Rзэ, что приводит

к эффекту как бы «спрямления» лучей (Рис.1.6.). Обычно пользуются значением

соответствующим усредненной типовой («стандартной») атмосфере при grad n = -4×10-8 1/м.
При отклонении grad n от указанного наминала необходимо изменять расчетное значение Rзэ, однако на практике подразделения РТВ не располагают данными о высотных профилях температуры и влажности атмосферы. Косвенные данные о реальной рефракции на конкретной позиции можно получить по виду радиолокационной карты местности, т.е. энергетического «рельефа» наблюдаемых отражений.
Если grad n = -15,7×10-8 1/м., рефракция критическая (Рис. 1.7.), луч огибает сферическую Землю. При grad n < -15,7×10-8 1/м. наблюдается сверхрефракция и над ровной поверхностью образуется атмосферный волновод, что резко увеличивает дальность обнаружения маловысотных целей. Такая ситуация связанна с инверсией температуры атмосферы по высоте и является типичной для морских (озерных) секторов зоны обнаружения прибрежных РЛС. Концентрация электромагнитной энергии в приземном слое атмосферы приводит к ухудшению радиолокационной наблюдаемости целей в более высоких слоях атмосферы.

(Rз = 6 370 км)

очень узким лучом.

поверхностью Земли, которое уменьшает дальность обнаружения (rобн < rпр).

Коэффициент использования радиогоризонта для маловысотных целей

может составлять от 0,6 до 0,95 в зависимости от диапазона волн и энергетического потенциала РЛС. Дальность прямой видимости может существенно сокращается в реальных условиях «негладкой» Земли. Для маловысотного радиолокационного поля существенными могут быть даже небольшие дополнительные углы закрытия (10`- 20`), создаваемыми элементами рельефа, зданиями, лесом. Переотражение радиоволн от поверхности Земли оказывает заметное воздействие на нижнюю кромку зоны обнаружения РЛС РТВ и радиолокационного поля в целом. В метровом диапазоне волн влияние переотражений проявляется во всем рабочем диапазоне углов места РЛС. Факторы затенения и переотражения необходимо учитывать при измерениях угла места (высоты) целей и выборе позиций РЛС РТВ.
В большинстве рельефных ситуаций эти факторы являются для РЛ системы РТВ мешающими. Отражательные характеристики поверхности Земли не позволяют «прижать» к ней радиолокационное поле, например, за счет использования вертикальной поляризации радиоволн; как правило, происходит «отжатие».

диапазонах волн РЛС РТВ невелико и ощутимо, в основном,

при λ= 10 -15 см. в особых погодных условиях (протяженные облака гидрометеоров, грозовая облачность, осадки). Потери энергии на трассах протяженность 200 – 400км. могут достигать ~ 2-4 дБ. Искусственно ионизированные области ядерных взрывов будут, по видимому, оказывать кратковременное влияние на работу РЛС в метровом диапазоне волн.

-дать задание на самоподготовку:



1)ОТРАБОТАТЬ ВОПРОСЫ:
А).Радиолокационная система как большая

система.
Б).Внешняя среда радиолокационной системы РТВ.

однокаскадные схемы построения радиопередающих устройств?
Почему радиопередающие устройства с ЛЧМ

сигналом не используют в качестве усилительного элемента пролетный клистрон?
По какой причине усилители радиопередающих устройств строятся по многоступенчатой схеме?
В следствии каких причин многоканальные радиопередающие устройства обязательно охвачены системой автоматического контроля?
Как объяснить, что радиопередающие устройства являются основным потребителем энергии в РЛС?
Какие элементы радиопередающих устройств влияют на информационную способность РЛС и обеспечивают её высокую помехозащищенность?

линии
Ферритовые вентили
Волноводные переключатели
Фазовращатели
Антенные переключатели
Волноводно-коаксиальные переходы
Токосъемники
Радиопоглощающие элементы ВЧ энергии
Элементы защиты

волноводного тракта с нагрузкой характеризуется коэффициентом бегущей волны (КБВ)

или обратной ему величиной - коэффициентом стоячей волны напряжения - КСВН. Величина КСВН показывает, насколько режим работы волноводного тракта отличается от режима бегущих волн. Практически считается, что нагрузка хорошо согласована с линией передачи, если КСВН < 1,2, и согласована удовлетворительно, если КСВН = 1,2...2,0.

2.Потери энергии в волноводном тракте обусловлены тепловыми потерями в металлических проводящих поверхностях и диэлектрическими потерями линий передачи. Величину потерь принято характеризовать коэффициентом поглощения. Для линий передач пользуются величиной погонного ослабления, выраженной в децибелах на один метр длины. Для волноводов значение погонного ослабления составляет 0,01...0,05 дБ/м, для полосковых и коаксиальных линий передачи - 0,05...0,5 дБ/м. Потери реальных трактов РЛС - 0,5...1 дБ на передачу и 2...3 дБ на прием.

3.Максимальная передаваемая мощность в волноводном тракте ограничивается возможностью электрического пробоя и допустимым нагревом диэлектрика линии передачи.

Параметры длинной линии
1.Длинная линия характеризуется распределенными пара-
метрами: емкостью С'[Ф/М] и индуктивностью L'[гн/M]
на единицу длины. Элементарный участок dl такой линии
имеет емкость C'dl и индуктивность L'dl (рис. 3.15).

2.Другим важным параметром длинной линии является
ее волновое сопротивление

от входных зажимов к концу линии распространяется бегущая (падающая)

волна

. От конца линии к входным зажимам распространяется вторая бегущая(отраженная) волна

длинной линии сдвинуты по фазе на 90*.
2. Амплитуды токов

и напряжений изменяются вдоль линии. В одних точках—узлах—напряжение всегда отсутствует, в других—пучностях—имеет максимальное значение. Пучности и узлы чередуются через λ/4. Пучности тока соответствуют узлам напряжения и наоборот. Такое распределение поля вдоль линии называется стоячей волной (рис. 3.19, б). Для источника разомкнутая длинная линия представляет реактивное сопротивление.

линии
Ферритовые вентили
Волноводные переключатели
Фазовращатели
Антенные переключатели
Волноводно-коаксиальные переходы
Токосъемники
Радиопоглощающие элементы ВЧ энергии
Элементы защиты

электрического поля порождает изменение магнитного поля, и наоборот
Оба поля

существуют одновременно
Вектор электрического Е поля перпендикулярен вектору магнитного поля Н
Поток энергии электромагнитного поля прямо пропорционален плотности энергии
Вектор скорости электромагнитной волны V перпендикулярен векторам E и Н

и магнитной проницаемости среды

7. Электрическое поле охватывает линии переменного

магнитного поля. Линии переменного электрического поля перпендикулярны поверхности проводника (начинают и заканчиваются на поверхности)

8. Магнитное поле охватывает ток или линии переменного электрического поля. Линии магнитного поля параллельны поверхности проводника (либо распространяются по поверхности проводника, либо не касаются последнего)

В поперечном направлении действует вектор Е; вдоль волновода имеется

составляющая магнитного поля. Такое поле обозначают ТЕ или Н (рис. 4.5, а).
2. В поперечном сечении располагаются только магнитные силовые линии; вдоль волновода есть составляющая
вектора Е. Такое поле называют полем типа Е или ТМ (рис. 4.5, б). К этим обозначениям добавляют индексы, указывающие, сколько полуволн укладывается по каждой поперечной стороне волновода. Например

— означает, что по одной из поперечных сторон поле не меняется, а
по другой стороне укладывается одна полуволна. Наиболее широкое
распространение в радиотехнике получили прямоугольные волноводы с волной типа H10

энергии высоких частот.

Длинными линиями называются такие линии передачи электромагнитной

энергии, геометрическая длинна которых больше или соизмерима с длинной волны.

Прямая (падающая) волна – волна распространяющаяся от генератора к нагрузке.

Волновое сопротивление фидерной линии это сопротивление оказываемое распространению электромагнитной волны.

электромагнитной энергии, представляющее собой открытый колебательный контур выполненный так,

чтобы как можно большая часть подводимой от РПУ энергии излучалась в пространство

Антенные элементы РЛС
Рупорные облучатели
Вибраторные антенны
Щелевые антенны
Зеркало антенны
Механизмы перемещения (вращения и качания) антенны

и вертикальной плоскостях

решетки полуволновых вибраторов, параллельные отражателю (рис.5.6).