Многочастотные РЛС
ВведениеРадиолокацией называется совокупность методов и технических средств, предназначенных для обнаружения различных объектов в пространстве, измерения их координат и параметров движения посредством приема и анализа электромагнитных волн, излучаемых или переизлучаемых объектами.Радиолокация как научно-техническое направление в радиотехнике зародилась в 30-х годах. Достижения авиационной техники обусловили необходимость разработки новых средств обнаружения самолетов, обладающих высокими характеристиками (дальностью, точностью). Такими средствами оказались радиолокационные системы.Получение информации в радиолокации сопряжено с наблюдением некоторой области пространства. Технические средства, с помощью которых ведется радиолокационное наблюдение, называются радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами; а наблюдаемые объекты — радиолокационными целями. Типичными целями являются самолеты, ракеты, корабли, наземные инженерные сооружения и т. п.Системы радиолокации практически всегда входит в состав более сложных суперсистем. Эти суперсистемы имеют важное военное и народнохозяйственное значение и находят разнообразное применение: для управления воздушным движением, в навигации самолетов, кораблей, в геофизических и астрофизических исследованиях и др.Системы радиолокации составляют информационную часть таких суперсистем и функционируют совместно и во взаимной связи с другими подсистемами суперсистемы (радионавигации, радиоуправления, передачи информации).1. Формирование многочастотного сигналаМногочастотный сигнал представляет собой совокупность нескольких сигналов с различными несущими частотами и одинаковыми или разными законами модуляции. Принципиально возможно формирование многочастотного сигнала излучением нескольких сигналов с различными несущими частотами одновременно или со смещением во времени за счет быстрой перестройки несущей частоты зондирующего сигнала по определенному закону.Одновременное излучение сигналов с различными несущими частотами может быть осуществлено несколькими способами. Наиболее простым из них является способ, при котором многочастотный сигнал формируется группой передатчиков с различными несущими частотами. В таких многочастотных РЛС непрерывного излучения, как правило, каждый передатчик работает на отдельную передающую антенну, а каждый приемник подключен соответственно к отдельной приемной антенне. Такая схема передающего тракта характерна для многочастотных РЛС непрерывного излучения, например доплеровских РЛС обнаружения низколетящих целей.Одновременное излучение сигналов с различными несущими частотами может быть обеспечено при использовании в передающем устройстве в качестве задающего генератора многочастотного автогенератора.Различают три основных типа многочастотных автогенераторов: с использованием гармоник основной частоты; с произвольным соотношением собственных частот контуров; с запаздывающей обратной связью. Кроме этого, возможны многочастотные автогенераторы, представляющие собой различные комбинации указанных выше основных типов. Особый интерес с точки зрения использования многочастотных сигналов в радиолокации представляет третий тип многочастотных автогенераторов — с запаздывающей обратной связью, генерирующих колебания со спектром частот вокруг основной частоты.В дециметровом и сантиметровом диапазонах волн такие многочастотные автогенераторы могут быть созданы на лампах бегущей или обратной волны с внутренней (через замедляющую систему) или внешней обратной связью.Для получения устойчивых гармонических колебаний в любом автогенераторе должны выполняться условия баланса амплитуд и фаз. Применительно к лампам бегущей волны (ЛБВ) с внутренней обратной связью условие баланса амплитуд состоит в том, что существующие в стационарном режиме колебания должны компенсировать потери энергии в нагрузке и в замедляющей системе, а условие баланса фаз — в том, что для частот генерируемых колебаний в замкнутой цепи прямой и обратной связи должно укладываться целое число волн. В математической форме это условие может быть представлено соотношениемгде vП — фазовая скорость прямой волны; v0 — фазовая скорость отраженной волны; w — частота генерируемых колебаний; L — суммарная эквивалентная длина коаксиальных переходов на входе и выходе ЛБВ; l —длина спирали замедляющей системы. Из соотношения ( 1) видно, что в ЛБВ с внутренней обратной связью принципиально существуют условия для одновременной генерации колебаний нескольких частот.Многочастотность ЛБВ с внутренней обратной связью может быть пояснена также графически (рис. 7) путем сопоставления зависимости условия баланса фаз от частоты генерируемых колебаний с дисперсионной характеристикой замедляющей системы ЛБВ — v(w). Учитывая, что фазовые скорости прямой и отраженной волн практически одинаковы (vП = v0 = v) и намного меньше скорости света, а эквивалентная длина коаксиальных переходов на входе и выходе ЛБВ незначительна по сравнению с длиной спирали замедляющей системы (L l ), зависимость условия баланса фаз от частоты генерируемых колебаний для разных п с достаточной степенью точности графически может быть представлена наклонными прямымиРис. 7. Дисперсионная характеристика ЛБВ с внутренней ОСЕще одним из способов одновременного формирования сигналов с различными несущими частотами может являться синтезирование частот. В многочастотных передающих устройствах находит применение пассивный метод синтезирования частот, основанный на использовании только генераторов гармоник, смесителей и фильтров.Реализация любого из рассмотренных выше способов одновременного формирования многочастотного сигнала сопряжена с рядом особенностей, связанных с усложнением схемы передающего тракта, исключением взаимного влияния сигналов различных частот, одновременным усилением сигналов в широком диапазоне частот, увеличением габаритов и веса РЛС. Следует также иметь в виду, что при наличии в тракте передачи элементов, общих для сигналов всех частот, одновременное формирование многочастотного сигнала оказывается энергетически невыгодным, так как мощность каждого из составляющих сигналов в среднем не может быть больше величины отношения предельно допустимой передаваемой мощности к числу несущих частот.2. Многочастотная радиолокация целейОтрицательное влияние флюктуации отраженных сигналов на характеристики РЛС может быть устранено или, по крайней мере, уменьшено, если удастся каким-либо образом добиться их сглаживания. Одним из способов сглаживания флюктуации является применение многочастотных сигналов. Физическая сущность эффекта сглаживания флюктуации отраженного сигнала при облучении цели многочастотным сигналом состоит в том, что при достаточно большом разносе несущих частот ширина лепестков диаграмм вторичного излучения цели на различных частотах неодинакова, а соответствующие экстремальные точки диаграмм оказываются сдвинутыми друг относительно друга, благодаря чему уменьшается изрезанность эквивалентной диаграммы вторичного излучения цели и соответственно относительная вел...
Другие файлы:
Многочастотные радиолокационные станции
Теоретические основы радиолокации. Формирование многочастотного сигнала. Многочастотная радиолокация целей. Способы обработки многочастотных сигналов....
Сигнализация в сетях железнодорожной связи
Принципы сигнализации в телефонных сетях. Методология спецификации и описания систем сигнализации. Сигнализация по двум выделенным сигнальным каналам....
Кварцевые генераторы. Справочное пособие
Описаны низко-, средне- н высокочастотные кварцевые генераторы: термокомпенсированные, термостатированные, прецизионные, многочастотные, а также управ...
Современные проблемы атмосферной оптики. Том 7. Обратные задачи оптики атмосферы
Излагаются методы решения обратных оптических задач применительно к дистанционному зондированию атмосферы. Основное внимание уделяется разработке мето...
Теория сложных сигналов
В книге изложена теория сложных сигналов. Объяснены причины применения сложных сигналов и приведены их основные свойства. Подробно исследованы кореляц...
