Определение и физические основы радиолокации.

Определение и физические основы радиолокации.

Радиолокация – обнаружение и определение местоположения физического объекта по его радиоизлучению, т.е. по радиоволнам исходящим от этих физических объектов.

Радиолокация основана на следующих физических явлениях: 1)радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях (объектами с другими электрическими свойствами, отличными от свойств среды распространения). При этом отражённая волна, также, как и собственно, излучение цели, позволяет обнаружить цель.

2)На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели. 3)Частота принятого сигнала отличается от частоты излучаемых колебаний при взаимном перемещении точек приёма и излучения (эффект Доплера). 4)Пассивная радиолокация использует излучение электромагнитных волн наблюдаемыми объектами, это может быть тепловое излучение, свойственное всем объектам, активное излучение, и т.п.

Параметры входного сигнала РЛС, соответствующие координатам и скоростям движения цели.

В актив­ной радиолокации информация о целях образуется в результате взаимодействия зондирующего сигнала с целью и заключена в самом факте наличия отраженного сигнала и в его параметрах. Цель «модулирует» отраженный сигнал. С одной стороны, параметры сигнала при­обретают регулярную зависимость от параметров положения и движения цели. Это, прежде всего, направление распространения фронта отраженной волны, характеризующее пространственное положение (угловые координаты) цели; запаздывание отраженно­го сигнала, возникающее при распространении электромагнитной волны от РЛС до цели и обратно и определяющее дальность до цели; доплеровское смещение частоты отраженного сигнала, ха­рактеризующее радиальную составляющую скорости движения цели относительно РЛС. Очевидно, что время запаздывания сиг­нала τ пропорционально дальности: τ =2д/с В свою очередь, доплеровское смещение частоты связано с ра­диальной скоростью цели соотношением: f=2fv/c. С другой стороны, на структуру отраженного сигнала влияют случайный характер отражения электромагнитных волн от реаль­ных целей, а также случайные изменения условий распростране­ния электромагнитных волн, нестабильность параметров аппарату­ры. Поэтому параметры отраженного (принимаемого) сигнала флуктуируют случайным образом относительно своих средних зна­чений. Эти флуктуации, как правило, понижают эффективность устройств обнаружения целей и измерения их координат.

 

Основные методы радиолокации, их принципиальные отличия.

По своей физической природе радиолокационный сигнал может быть 3-х видов: радиосигнал, излучаемый РПД, устройством на цели не зависимо от РЛ, радиосигнал, излучаемый РПД цели по запросу РЛ(ответный), радиосигнал, отражаемый целью при облучении её РЛ(отраженный). В зависимости от типа используемого радиосигнала различают пассивные метод РЛ, метод активного ответа (по ответному сигналу), метод активного ответа(по отраженному сигналу).

Физические причины, порождающие задачу обнаружения РЛ сигнала.

В большинстве практических случаев в пределах рабочей зоны РЛС находятся большое количество целей или цели и объекты, создающие пассивную помеху.

Формирование МД

- указанными способами на экране индикатора формируется различные метки помогающие оператору.

 

55 Цифровой метод отсчета дальности цели.

 

 

 

56 Цифровой метод отсчета азимута цели

57 Отличительные признаки радиолокационных сигналов движущейся цели, обеспечивающие их селекцию на фоне пассивных помех.

 

58 Структурная схема и принцип действия СДЦ как обнаружителя – измерителя частоты РЛ сигнала.

СДЦ (селектор движущийся цели) предназначен для выделения сигналов от движущийся целей(самолеты) на форе ПП

Возникновение помех поясняется следующим рисунком

ПП- отражение от земной поверхности и от облаков

Активные помехи –мешающий сигнал создаваемый специальным передатчиком помех (на этот Д –располагаются какие-то ПРД – они и мешают то!!!)

Мешающие сигналы значительно затрудняют обнаружение полезного сигнала и определения координат цели

Эти пассивные отражения бывают настолько интенсивные (имеют большую мощность) что обнаружить полезный сигнал практически невозможно.

В изучаемой нами РЛС где обнаружение цели и определение её координаты осуществляется путем обнаружения отметки цели на экране цели метки индикатора и отсчета ее координат эти ПП засвечивают с большой яркостью некоторые участки экрана в пределах которых обнаружить ОЦ невозможно.

Поэтому необходимо принимать специальные меры для подавления ПП чтобы выделить полезный сигнал от движущийся цели на фоне сигнала от неподвижных объектов земной поверхности и облаков используются отличия в частотах этих сигналов.

Если V=0 –цель не движется

- на которой работает генератор

 

Отсюда следует если получить сигнал с доплеровской частотой  и далее выполнить операции обнаружения и измерения по такому сигналу то можно существенно снизить воздействие ПП

Полезный сигнал получается обычно так

В ФД имеется полосовой фильтр (суммарная частота не пропускается т.к. настроен на разностную частоту)

Непрерывное излучение

При непрерывном излучении при стабильных частотах  получение доплеровского сигнала достаточно просто, однако при переходе в режим импульсного излучения возникают следующие проблемы

1 для неискаженного доплеровского сигнала требуется частота повторения импульса больше удвоенной частоты (доплеровской)

- начальная фаза от импульса к импульсу изменяется по известному закону

· В импульсном режиме ее изменение когерентной последовательности происходит по закону:

    

Поиск фактически импульса доплеровского сигнала имеет вид

AG(t)cos (ti)- на выходе ФД

При выполнении условия когерентности и большой частоты повторение импульсов  с импульсным доплеровским сигналом поступают так же как сигналом на промежуточной частоте:

1 Последовательность видео импульсов с помощью детектора огибающей преобразуются в непрерывный доплеровский сигнал. Это сигнал далее подается на доплеровский фильтр (сигналы УПЧ) + амплитудный детектор, который выделяет огибающую сигнала. Результат выделения подается на индикатор а так как  не известна, то приходится использовать известный способ измерения частоты (частотная селекция) с помощью доплеровских блоков (фильтров)

Число фильтров зависит от требуемой плотности частоты

 А ПП

 – скорость импульса на период повторения импульса

Изучаемая нами РЛС, которая работает на низких частотах повторения, возникают следующие, достаточно сложные, проблемы:

  теорема Котельникова не выполняется

Частоту повторения выбирают

  следовательно если Дmax=150м то Т=1мс f=1кГц

59 Структурная схема и принцип действия СДЦ с НЧПИ

Что то из 60 или 59

 

60 «Слепые» скорости при НЧПИ и способы их устранения.

При низких частотах  (повторения) импульсный доплеровский сигнал оказывается искаженным, а именно искажается закон доплеровской амплитудной модуляции

Согласно теореме Котельникова истинная доплеровская частота передается неискаженно только в пределах [0, ]

стобоскопический эффект
Сигнал доплеровской частоты на выходе ФД выделяется неоднозначно, кроме того на выходе ФД могут быть случаи когда есть нулевая АМ – указывает на точки где

Дальше по аналогии скорости которые соответствуют таким частотам называют «слепыми» т.е на этих скоростях самолет не может быть обнаружен т.к. выходной сигнал ФД имеет нулевую АМ

Из-за очень большой неоднозначности отсчета  на выходе ФД бесполезно пользоваться блоком доплеровских фильтров, поэтому используется один доплеровский фильтр с полосой пропускания

 

При этом возможно в принципе только обнаружение доплеровского сигнала и невозможно измерения его частоты из-за неоднозначности ее на выходе ФД

По этим причинам, возможно, использовать широкополосный доплеровский фильтр при этом один канал доплеровской фильтрации имеет след вид

Это один канал доплеровской селекции (фильтрации) работающий на одном элементе дальности

Поэтому используется, столько каналов, сколько элементов дальности надо перекрыть

 

 

 

Непрерывная огибающая не позволяет измерять дальность - надо вернуться к импульсной структуре

 

61 Структурная схема и принцип действия СДЦ с ЧПК пассивных помех.

Исследование показали что на выходе в фазового детектора сигналы от ПП в соседний 3-х 4-х периодов повторения импульсов практически отсутствовали(высокая корреляция)

Тогда как величина видеоимпульса цели от периода к периоду меняется по закону доплеровского сигнала.

Устройство приведения полярности делает отрицательный в/и – положительным, поэтому как и прежде на индикатор поступает последовательность в/и

В результате работы ЧПК уровень засвета экрана (яркость) ПП значительно уменьшается, однако полностью компенсировать ПП не удается, поэтому дальность обнаружения цели при включенной СДЦ составляет 40…60% от дальности обнаружения цели при отсутствии помех.

Есть ПП, СДЦ –выключен Добннаружения=0

Есть ПП, СДЦ-включен Добнаружения= 30 км

Нет ПП, СДЦ выключен Добнарудения = 5 км

Уменьшается дальность обнаружения

62 Реальная разрешающая способность РЛ по азимуту и дальности.

ХЗ

 

63 Реальная погрешность определения РЛ азимута и дальности цели

ХЗ

 

64 Поляризационные методы защиты РЛ от пассивных помех.

65 Принципы защиты РЛ от помех, применяемых по боковым лепесткам ДНА.

 

 

66 Принципы защиты РЛ от несинхронных импульсных помех.

Частоты 2-х радиолокаторов не равны

 

совпадения подается сигналы текущего периода и 4-х предыдущих.

Если хотя бы 3 импульса цели совпадут, то выдается результирующий импульс.

Импульсы помехи через схему совпадения не проходят(либо редко) т.к. от периода к периоду они друг с другом не совпадают.

Такие устройства защиты, как правило, выполняются с помощью цифровой техники (тригеры).

 

Определение и физические основы радиолокации.

Радиолокация – обнаружение и определение местоположения физического объекта по его радиоизлучению, т.е. по радиоволнам исходящим от этих физических объектов.

Радиолокация основана на следующих физических явлениях: 1)радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях (объектами с другими электрическими свойствами, отличными от свойств среды распространения). При этом отражённая волна, также, как и собственно, излучение цели, позволяет обнаружить цель.

2)На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели. 3)Частота принятого сигнала отличается от частоты излучаемых колебаний при взаимном перемещении точек приёма и излучения (эффект Доплера). 4)Пассивная радиолокация использует излучение электромагнитных волн наблюдаемыми объектами, это может быть тепловое излучение, свойственное всем объектам, активное излучение, и т.п.