Школьная энциклопедия. Радиолокационная станция: как развивалась новая система безопасности в России Как работает рлс

В статье рассмотрен принцип работы и общая структурная схема судовой РЛС. Действие радиолокационных станций (РЛС) основано на использовании явления отражения радиоволн от различных препятствий, расположенных на пути их распространения, т. е. в радиолокации для определения положения объектов используется явление эха. Для этого в РЛС имеется передатчик, приемник, специальное антенно-волноводное устройство и индикатор с экраном для визуального наблюдения эхо-сигналов. Таким образом, работу радиолокационной станции можно представить так: передатчик РЛС генерирует высокочастотные колебания определенной формы, которые посылаются в пространство узким лучом, непрерывно вращающимся по горизонту. Отраженные колебания от любого предмета в виде эхо-сигнала принимаются приемником и изображаются на экране индикатора, при этом имеется возможность немедленно определять на экране направление (пеленг) на объект и его расстояние от судна.
Пеленг на объект определяется по направлению узкого радиолокационного луча, который в данный момент падает на объект и отражается от него.
Расстояние до объекта может быть получено путем измерения малых промежутков времени между посылкой зондирующего импульса и моментом приема отраженного импульса, при условии, что радиоимпульсы распрастраняются со скоростью с = 3 Х 108 м/сек. Судовые РЛС имеют индикаторы кругового обзора (ИКО), на экране которого образуется изобр ажение окружающей судно навигационной обстановки.
Широкое распространение нашли береговые РЛС, устанавливаемые в портах, на подходах к ним и на каналах или на сложных фарватерах. С их помощью стало возможным осуществлять ввод судов в порт, руководить движением судов по фарватеру, каналу в условиях плохой видимости, в результате чего значительно снижается простой судов. Эти станции в некоторых портах дополняют специальной телевизионной передающей аппаратурой, которая передает изображение с экрана радиолокационной станции на подходящие к порту суда. Передаваемые изображения принимаются на судне обычным телевизионным приемником, что в значительной степени облегчает судоводителю задачу ввода судна в порт при плохой видимости.
Береговые (портовые) РЛС могут быть использованы также диспетчером порта для наблюдения за передвижением судов, находящихся на акватории порта или на подходах к нему.
Рассмотрим принцип работы судовой РЛС с индикатором кругового обзора. Воспользуемся упрощенной блок-схемой РЛС, объясняющей ее работу (рис. 1).
Запускающий импульс, вырабатываемый генератором ЗИ, осуществляет запуск (синхронизацию) всех блоков РЛС.
При поступлении запускающих импульсов в передатчик модулятор (Мод) вырабатывает прямоугольный импульс длительностью в несколько десятых микросекунд, который подается на магнетронный генератор (МГ).

Магнетрон генерирует зондирующий импульс мощностью 70-80 квт длиной волны 1=3, 2 см, частотой /с = 9400 Мгц. Импульс магнетрона через антенный переключатель (АП) по специальному волноводу подводится к антенне и излучается в пространство узким направленным лучом. Ширина луча в горизонтальной плоскости 1-2°, а вертикальной около 20°. Антенна, вращаясь вокруг вертикальной оси со скоростью 12-30 об/мин, облучает все окружающее судно пространство.
Отраженные сигналы принимаются той же антенной, поэтому АП производит поочередное подключение антенны то к передатчику, то к приемнику. Отраженный импульс через антенный переключатель поступает на смеситель, к которому подключен клистронный генератор (КГ) . Последний генерирует маломощные колебания с частотой f Г=946 0 Мгц.
В смесителе в результате сложения колебаний выделяется промежуточная частота fПР=fГ-fС=60 Мгц, которая затем поступает на усилитель промежуточной частоты (УПЧ), он усиливает отраженные импульсы. С помощью детектора, стоящего на выходе УПЧ, усиленные импульсы преобразуются в видеоимпульсы, которые через видеосмеситель (ВС) поступают на видеоусилитель. Здесь они усиливаются и поступают на катод электроннолучевой трубки (ИКО).
Электроннолучевая трубка представляет собой вакуумную электронную лампу особой конструкции (см. рис. 1).
Она состоит из трех основных частей: электронной пушки с фокусирующим устройством, отклоняющей магнитной системы и стеклянной колбы с экраном, обладающим свойством послесвечения.
Электронная пушка 1-2 и фокусирующее устройство 4 формируют плотный, хорошо сфокусированный луч электронов, а отклоняющая система 5 служит для управления этим электронным лучом.
После прохождения отклоняющей системы электронный луч ударяет в экран 8, который покрыт специальным веществом, обладающим способностью светиться при бомбардировке его электронами. Внутренняя сторона широкой части трубки покрывается специальным проводящим слоем (графитом). Этот слой является основным анодом трубки 7 и имеет контакт, на который подается высокое положительное напряжение. Анод 3 - ускоряющий электрод.
Яркость светящейся точки на экране ЭЛТ регулируется изменением отрицательного напряжения на управляющем электроде 2 с помощью потенциометра «Яркость». В нормальном состоянии трубка заперта отрицательным напряжением на управляющем электроде 2.
Изображение окружающей обстановки на экране индикатора кругового обзора получается следующим образом.
Одновременно с началом излучения передатчиком зондирующего импульса запускается генератор развертки, состоящий из мультивибратора (MB) и генератора пилообразного тока (ГПТ), который генерирует пилообразные импульсы. Эти импульсы подаются на отклоняющую систему 5, имеющую механизм вращения, который связан с принимающим сельсином 6.
Одновременно прямоугольный положительный импульс напряжения подается на управляющий электрод 2 и отпирает ее. С появлением в отклоняющей системе ЭЛТ нарастающего (пилообразного) тока электронный луч начинает плавно отклоняться от центра к краю трубки и на экране появляется светящийся радиус развертки. Радиальное движение луча по экрану видно очень слабо. В момент прихода отраженного сигнала потенциал между сеткой и управляющим катодом возрастает, трубка отпирается и на экране начинает светиться точка, соответствующая положению в данный момент луча, совершающего радиальное движение. Расстояние от центра экрана до светящейся точки будет пропорционально расстоянию до объекта. Отклоняющая система имеет вращательное движение.
Механизм вращения отклоняющей системы связан синхронной передачей с сельсином-датчиком антенны 9, поэтому отклоняющая катушка вращается вокруг горловины ЭЛТ синхронно и синфазно с антенной 12. В результате этого на экране ЭЛТ появляется вращающийся радиус развертки.
При повороте антенны поворачивается линия развертки и на экране индикатора начинают светиться новые участки, соответствующие импульсам, отражающимся от различных объектов, находящихся на различных пеленгах. За полный оборот антенны вся поверхность экрана ЭЛТ покрывается множеством радиальных линий разверток, которые засвечиваются только при наличии на соответствующих пеленгах отражающих объектов. Таким образом, па экране трубки воспроизводится полная картина окружающей судно обстановки.
Для ориентировочного измерения расстояний до различных объектов на экране ЭЛТ наносятся путем электронной подсветки, вырабатываемой в блоке ПКД масштабные кольца (неподвижные круги дальности). Для более точного измерения расстояния в РЛС применяется специальное дальномерное устройство, с так называемым подвижным кругом дальности (ПКД).
Для измерения расстояния до какой-либо цели на экране ЭЛТ необходимо, вращая ручку дальномера, совместить ПКД с меткой цели и взять отсчет в милях и десятых долях по счетчику, механически связанному с рукояткой дальномера.
Кроме эхо-сигналов и дистанционных колец, на экране ЭЛТ засвечивается отметка курса 10 (см. рис. 1). Это достигается путем подачи на управляющую сетку ЭЛТ положительного импульса в тот момент, когда максимум излучения антенны проходит направление, совпадающее с диаметральной плоскостью судна.
Изображение на экране ЭЛТ может быть ориентировано относительно ДП судна (стабилизация по курсу) или относительно истинного меридиана (стабилизация по норду). В последнем случае отклоняющая система трубки имеет также синхронную связь с гирокомпасом.

Современные войны отличаются своей стремительностью и быстротечностью. Нередко победителями в боевых столкновениях выходят те, кто первыми смог обнаружить потенциальные угрозы и соответственно на них реагировал. Уже восьмой десяток лет для разведки и распознавания неприятеля на море и на суше, а также в воздушном пространстве используются радиолокационные методы.

Они основаны на излучении радиоволн с регистрацией их отражений от самых разнообразных объектов. Установки, которые посылают и принимают такие сигналы – современные радиолокационные станции или радары. Понятие «радар» происходит от английской аббревиатуры – RADAR. Оно появилось в 1941 году и давно вошло в языки мира.

Появление радаров стало знаковым событием. В современном мире практически не обойтись без радиолокационных станций. Без них не обходится авиация, мореплавание, гидрометцентр, ДПС, и пр. Более того радиолокационный комплекс широко используется в космических технологиях и в навигационных комплексах.

РЛС на военной службе

Все же больше всего радары приглянулись военным. Тем более, что эти технологии первоначально создавались для военного применения и практически реализовались перед Второй мировой войной. Все крупнейшие государства активно применяли РЛС для выявления кораблей и самолетов неприятеля. Причем их использование решало исход многих битв.

На сегодняшний день новые радиолокационные станции применяются в весьма широком спектре военных задач. Это и слежение за межконтинентальными баллистическими ракетами и артиллерийская разведка. Все самолеты, вертолеты, военные корабли обладают своими РЛС. Радары – это вообще основа систем ПВО.

Как работают радиолокаторы

Локация – это определение местопребывания чего-нибудь. Таким образом, радиолокация – это обнаружение предметов или объектов в пространстве с помощью радиоволн, которые излучаются и принимаются радиолокатором или РЛС. Принцип действия первичных или пассивных радаров основан на передаче в пространство радиоволн, отражаемых от объектов и возвращаемых к ним в виде отраженных сигналов. После их анализа, радары обнаруживают объекты в определенных точках пространства, их основные характеристики в виде скорости, высоты и размера. Все радары являются сложными радиотехническими устройствами из множества элементов.

Современный радиолокационный комплекс

Любые радары состоят из трех основных элементов:

Передатчиков сигналов;
Антенн;
Приемников.

Из всех радиолокационных станций имеется особенное подразделение по двум большим группам:

Импульсные;
Непрерывного действия.

Передатчики импульсных РЛС излучают электромагнитные волны на протяжении коротких промежутков времени (долей секунд). Следующие сигналы посылаются лишь тогда, как первые импульсы вернутся назад и попадут в приемники. Частоты повторения импульсов являются также важнейшими характеристиками. Так низкочастотными радиолокаторами посылается не одна сотня импульсов в течение минуты.

Антенны импульсных радаров работают как приемники-передатчики. Как только ушли сигналы, передатчики отключаются на время и включаются приемники. Вслед за их приемом происходят обратные процессы.

Импульсные радары обладают своими недостатками и преимуществами. Они могут определять дальности одновременно нескольких целей. Такие радары могут иметь по одной антенне, а их индикаторы весьма простые.

Однако излучаемые сигналы должны обладать большой мощностью. Импульсная схема имеется у всех современных радаров сопровождения. Импульсные радиолокационные станции в качестве источников сигналов обычно пользуются магнетронами или лампами бегущих волн.

Импульсные радарные системы

Антенны радаров фокусируют электромагнитные сигналы и направляют их, а также улавливают отраженные импульсы и передают его в приемники. В некоторых радиолокаторах прием-передача сигналов могут производиться с помощью разных антенн, находящихся одна от другой на больших расстояниях. Антенны радаров могут производить излучение электромагнитных волн по кругу или действовать в определенных секторах.

Лучи радаров могут быть направлены спирально или обладать формами конусов. При необходимости радары могут отслеживать движущиеся цели, и все время направлять на них антенны, используя специальные системы. Приемники занимаются обработкой полученных данных и передачей их на экраны операторов.

Одним из основных недостатков в работе импульсных радаров являются помехи, идущие от недвижимых объектов, от земной поверхности, гор, холмов. Так, бортовые импульсные радары в процессе их функционирования в самолетах будут принимать затенения от сигналов, отраженных земной поверхностью. Наземные или судовые радиолокационные комплексы выявляют эти проблемы в процессе обнаружения целей, которые летят на малых высотах. Для устранения таких помех пользуются эффектом Доплера.

Радары непрерывного действия

Радары непрерывного действия функционируют постоянным излучением электромагнитных волн и пользуются эффектом Доплера. Его принцип в том, что частоты электромагнитных волн, отраженные от объектов, приближающихся к источникам сигналов, будут выше, чем от удаляющихся объектов. При этом частоты излучаемых импульсов остаются неизменными. Такими радиолокаторами не фиксируются неподвижные объекты, их приемники улавливают только волны с частотами выше или ниже излучаемых.

Главный недостаток радаров непрерывного действия – это их неспособность определять расстояния до объектов. Однако при их работе не возникают помехи от неподвижных объектов между радарами и целями, либо за ними. Также у доплеровских радаров сравнительно простое устройство, которому для функционирования хватит и сигналов с малой мощностью. Кроме того, современные радиолокационные станции непрерывного излучения обладают возможностью определять расстояния до объектов. Для этого применяются изменения частот радаров в процессе их действия.

Известно еще и о так называемых вторичных радиолокаторах, используемых в авиации для опознавания самолетов. В таких радиолокационных комплексах имеются еще и самолетные ответчики. В ходе облучения воздушных судов электромагнитными сигналами ответчики выдают дополнительные данные, такие как высота, маршрут, номер борта, а также государственная принадлежность.

Разновидности радиолокационных станций

Радары могут разделяться длиной и частотой волн, на которых они действуют. В частности, когда исследуется земная поверхность и при работе на больших расстояниях, используются волны 0,9-6 м и 0,3-1 м. В управлении воздушного движения используются радары с длиной волн 7,5-15 см, а в загоризонтных радарах на станциях по обнаружению запусков ракет применяются 10-100-метровые волны.

Из истории развития радиолокации

Замысел об использовании радиолокации возник следом за открытием радиоволн. Так, в 1905 году сотрудником компании Siemens Кристианом Хюльсмейером был создан прибор, который при помощи радиоволн мог обнаруживать наличие крупных металлических объектов. Изобретателем было предложено устанавливать такие приборы на судах во избежание столкновений, например, при туманах. Тем не менее, в судовых компаниях не была выражена заинтересованность в новом приборе.

Были проведены радиолокационные исследования и на территории России. Так, еще в конце XIX столетия русским ученым Поповым было обнаружено то, что наличие металлических объектов препятствует распространению радиоволн.

В начале двадцатых годов американскими инженерами Альбертом Тейлором и Лeo Янгом при помощи радиоволн был обнаружен проплывающий корабль. Тем не менее, из-за того, что радиотехническая промышленность той поры была неразвитой, создавать радиолокационные станции в промышленных масштабах не представлялось возможным.

К производству первых радиолокационных станций, с помощью которых решались бы практические задачи, приступили в Англии в 30-х годах. Эта аппаратура была чрезвычайно громоздкой и могла устанавливаться либо на земле, либо на больших кораблях. Лишь в 1937 году создали первый миниатюрный радар, который можно было бы устанавливать на самолетах. В результате, перед Второй мировой войной у англичан имелась развернутая сеть с радиолокационными станциями именуемая Chain Home.

Радары периода Холодной войны

Во времена Холодной войны в Соединенных Штатах и в Советском Союзе появилась новая разновидность разрушительного оружия. Конечно же, это было появление межконтинентальных баллистических ракет. Своевременное выявление пусков таких ракет было животрепещущим.

Советский ученый Николай Кабанов предложил идею использовать короткие радиоволны для выявления воздушных судов противника на значительных дистанциях (до 3000 км). Все было достаточно просто. Ученый смог обнаружить, что 10-100-метровые радиоволны имеют расположенность к отражению от ионосферы.

Таким образом, при облучении целей на земной поверхности, они возвращаются также обратно к радарам. Позднее, основываясь на этой идее, ученые смогли разработать радары с загоризонтным обнаружением пуска баллистических ракет. Образцом таких установок может быть «Дарьял» - радиолокационная станция. Она целые десятилетия была в основе советских систем по предупреждению запусков ракет.

На сегодняшний день самым перспективным направлением в развитии радиолокационных систем принято считать создание радиолокационных станций с фазированными антенными решетками (ФАР). Такие устройства обладают не одним, а сотнями излучателей радиоволн. Всем их функционированием руководят мощные компьютеры. Излучаемые с помощью разных источников в ФАР радиоволны могут усиливаться одна другой, или наоборот, когда они будут совпадать по фазе либо ослабляться.

Сигналам радиолокационных станций с фазированными решетками могут придаваться любые необходимые формы. Они могут перемещаться в пространстве при отсутствии изменений в положениях самих антенн, а также функционировать на разных частотах излучения. Радары с фазированными решетками считаются надежнее и чувствительнее, чем такие же устройства с обычными антеннами.

Тем не менее, подобные радары обладают и недостатками. Самыми большими проблемами в радиолокационных станциях с ФАР являются их системы охлаждения. Более того, такие радарные установки отличаются чрезвычайной сложностью в процессе производства, а также весьма дорогостоящие.

Комплексы радаров с ФАР

О новых радиолокационных станциях с фазированными решетками известно то, что они уже сейчас устанавливаются на истребителях пятого поколения. Такие технологии используются в американских системах с ранним предупреждением о ракетных нападениях. Радиолокационные комплексы с ФАР предполагается устанавливать на «Арматах» — новейших танках российского производства. Многие эксперты отмечают, что РФ входит в число мировых лидеров, успешно разрабатывающих радиолокационные станции с ФАР.

Радиолокационная станция (РЛС) или рада́р (англ. radar от Radio Detection and Ranging - радиообнаружение и дальнометрия) - система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности и геометрических параметров. Использует метод, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов. Английский термин-акроним появился в г., впоследствии в его написании прописные буквы были заменены строчными.

История

3 января 1934 года в СССР был успешно проведён эксперимент по обнаружению самолёта радиолокационным методом. Самолёт, летящий на высоте 150 метров был обнаружен на дальности 600 метров от радарной установки. Эксперимент был организован представителями Ленинградского Института Электротехники и Центральной Радиолаборатории. В 1934 году маршал Тухачевский в письме правительству СССР написал: «Опыты по обнаружению самолётов с помощью электромагнитного луча подтвердили правильность положенного в основу принципа». Первая опытная установка «Рапид» была опробована в том же же году , в 1936 году советская сантиметровая радиолокационная станция «Буря» засекала самолёт с расстояния 10 километров . В США первый контракт военных с промышленностью был заключён в 1939 году. В 1946 году американские специалисты - Реймонд и Хачертон, бывший сотрудник посольства США в Москве, написали: «Советские учёные успешно разработали теорию радара за несколько лет до того, как радар был изобретён в Англии».

Классификация радаров

По предназначению радиолокационные станции можно классифицировать следующим образом:

РЛС обнаружения;
РЛС управления и слежения;
Панорамные РЛС;
РЛС бокового обзора;
Метеорологические РЛС.

По сфере применения различают военные и гражданские РЛС.

По характеру носителя:

Наземные РЛС
Морские РЛС
Бортовые РЛС

По типу действия

Первичные или пассивные
Вторичные или активные
Совмещённые

По диапазону волн:

Метровые
Сантиметровые
Миллиметровые

Устройство и принцип действия Первичного радиолокатора

Первичный (пассивный) радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, освещая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) этой волны от цели. Поскольку скорость электромагнитных волн постоянна (скорость света), становится возможным определить расстояние до цели, основываясь на измерении времени распространения сигнала.

В основе устройства радиолокационной станции лежат три компонента: передатчик , антенна и приёмник .

Передающее устройство является источником электромагнитного сигнала высокой мощности. Он может представлять из себя мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона - обычно магнетрон или импульсный генератор работающий по схеме: задающий генератор - мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны , а для РЛС метрового диапазона, часто используют - триодную лампу. В зависимости от конструкции, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

Антенна выполняет фокусировку сигнала приёмника и формирование диаграммы направленности , а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающего устройства. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приёмник не ослепил приёмник слабого эха, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

Приёмное устройство выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

Когерентные РЛС

Когерентный метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера , когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней.»

Импульсные РЛС

Принцип действия импульсного радара

Принцип определения расстояния до объекта с помощью импульсного радара

Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт только в течение очень краткого времени, короткий импульс обычно приблизительно микросекунда в продолжительности, после чего он слушает эхо, в то время как импульс распространяется.

Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, время прошедшее с момента, когда импульс посылали, ко времени когда эхо получено, - ясная мера прямого расстояния до цели. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того как импульс придёт обратно, это зависит от дальности обнаружения радара (данным мощностью передатчика, усилением антенны и чувствительностью приёмника). Если бы импульс посылали раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели могло бы быть перепутано с эхом второго импульса от близкой цели.

Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса , обратная к нему величина - важный параметр, который называют частотой повторения импульса (ЧПИ) . Радары низкой частоты дальнего обзора, обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду (или Герц [Гц]). Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС.

Устранение пассивных помех

Одной из основных проблем импульсных РЛС является избавление от сигнала, отражающегося от неподвижных объектов: земной поверхности, высоких холмов и т. п. Если к примеру, самолёт находится на фоне высокого холма, отражённый сигнал от этого холма полностью перекроет сигнал от самолёта. Для наземных РЛС эта проблема проявляется при работе с низколетящими объектами. Для бортовых импульсных РЛС она выражается в том, что отражение от земной поверхности затеняет все объекты, лежащие ниже самолёта с радиолокатором.

Методы устранения помех используют, так или иначе, эффект Доплера (частота волны, отражённой от приближающегося объекта, увеличивается, от уходящего объекта - уменьшается).

Самый простой радар, который может обнаружить цель в помехах - радар с селекцией движущихся целей (СДЦ) - импульсный радар, который сравнивает отражения более чем от двух или больше интервалов повторения импульса. Любая цель, которая, движется относительно радара, производит изменение в параметре сигнала (стадия в последовательном СДЦ), тогда как помехи остаются неизменными. Устранение помех происходит путём вычитания отражений из двух последовательных интервалов. На практике устранение помех может быть осуществлено в специальных устройствах - черезпериодных компенсаторах или алгоритмами в программном обеспечении.

СДЦ, работающие с постоянной частотой повторения импульсов, имеют фундаментальную слабость: они являются слепыми к целям со специфическими круговыми скоростями (которые производят изменения фаз точно в 360 градусов), и такие цели не отображаются. Скорость, при которой цель исчезает для радиолокатора, зависит от рабочей частоты станции и от частоты повторения импульсов. Современные СДЦ излучают несколько импульсов с различной частоты повторения - такой, что невидимые скорости в каждой частоте повторения импульсов охвачены другими ЧПИ.

Другой способ избавления от помех реализован в импульсно-доплеровских РЛС , которые используют существенно более сложную обработку чем РЛС с СДЦ.

Важное свойство импульсно-доплеровских РЛС - это когерентность сигнала. Это значит, что посланные сигналы и отражения должны иметь определённую фазовую зависимость.

Импульсно-доплеровские РЛС обычно считаются лучше РЛС с СДЦ при обнаружении низколетящих целей во множественных помехах земли, это - предпочтительная техника, используемая в современном истребителе, для воздушного перехвата/управления огнём, примеры тому AN/APG-63, 65, 66, 67 и 70 радары. В современном доплеровском радаре большинство обработки выполняется отдельным процессором в цифровом виде с помощью цифровых сигнальных процессоров , обычно используя высокопроизводительный алгоритм Быстрое преобразование Фурье для преобразования цифровых данных образцов отражений кое во что более управляемое другими алгоритмами. Цифровые обработчики сигналов очень гибки и используемые алгоритмы могут обычно быстро заменяться другими, заменяя только память (ПЗУ) чипы, таким образом быстро противодействуя техники глушения противника если необходимо.

Устройство и принцип действия Вторичного радиолокатора

Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается, от принципа Первичной радиолокации. В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик , антенна , генераторы азимутальных меток, приёмник , сигнальный процессор , индикатор и самолётный ответчик с антенной .

Передатчик . Служит для излучения импульсов запроса в антенну на частоте 1030 МГц

Антенна . Служит для излучения и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации, антенна излучает на частоте 1030МГц, и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы Азимутальных меток . Служат для генерации Азимутальных меток (Azimuth Change Pulse или ACP) и генерации Метки Севера (Azimuth Reference Pulse или ARP). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток(для старых систем), или 16384 Малых азимутальных меток (для новых систем), их ещё называет улучшенные малые азимутальные метки (Improved Azimuth Change pulse или IACP), а также одну метку Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток, при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник . Служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц

Сигнальный процессор . Служит для обработки принятых сигналов

Индикатор Служит для индикации обработанной информации

Самолётный ответчик с антенной Служит для передачи импульсного радиосигнала, содержащего дополнительную информацию, обратно в сторону РЛС при получении радиосигнала запроса.

Принцип Действия Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика, для определения положения Воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами на частоте P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Воздушные суда оборудованные ответчиками находящиеся в зоне действия луча запроса при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2 отвечают запросившей РЛС, Серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация типа Номер борта, Высота и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется растоянием между запросными импульсами P1 и P3 например в режиме запроса А (mode A), расстояние между запросными импульсами станции P1 и P3 равно 8 микросекунд, и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта. В режиме запроса C (mode C) расстояние между запросными импульсами станции равно 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту. Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азимут Воздушного судна определяется, углом поворота антенны, который в свою очередь определяется путём подсчёта Малых Азимутальных меток. Дальность определяется, по задержке пришедшего ответа Если Воздушное судно не лежит в зоне действия основного луча, а лежит в зоне действия боковых лепестков, или находится сзади антенны, то ответчик Воздушного судна при получении запроса от РЛС, получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3

Плюсы вторичной РЛС, более высокая точность, дополнительная информация о Воздушном Судне (Номер борта, Высота), а также малое по сравнению с Первичными РЛС излучение.

Другие страницы

(нем.) Технология Радиолокационная станция
Раздел о радиолокационных станциях в блоге dxdt.ru (рус.)
http://www.net-lib.info/11/4/537.php Константин Рыжов - 100 великих изобретений. 1933 г. - Тейлор, Юнг и Хайланд выдвигают идею радара. 1935 г. - Радиолокационная станция CH дальнего обнаружения Уотсона-Уатта.

Литература и сноски

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "РЛС" в других словарях:

РЛС - Русская логистическая служба http://www.rls.ru/ РЛС радиолокационная станция связь Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. 318 с., С … Словарь сокращений и аббревиатур

Радиолокационная станция

Запрос «РЛС» перенаправляется сюда; о регистре лекарственных средств см. Регистр лекарственных средств.

Радиолокационная станция (РЛС) или рада́р (англ. radar от RA dio D etection A nd R anging - радиообнаружение и дальнометрия) - система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, скорости и геометрических параметров. Использует метод, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов. Английский термин-акроним появился в 1941 году , впоследствии в его написании прописные буквы были заменены строчными.

История

В СССР и России

В Советском Союзе осознание необходимости средств обнаружения авиации, свободных от недостатков звукового и оптического наблюдения, привела к разворачиванию исследований в области радиолокации. Идея, предложенная молодым артиллеристом Павлом Ощепковым получила одобрение высшего командования: наркома обороны СССР К. Е. Ворошилова и его заместителя - М. Н. Тухачевского .

В 1946 году американские специалисты - Реймонд и Хачертон, бывший сотрудник посольства США в Москве, написали: «Советские учёные успешно разработали теорию радара за несколько лет до того, как радар был изобретён в Англии».

Классификация

По сфере применения различают

военные;
гражданские;

По назначению

РЛС обнаружения;
РЛС управления и слежения;
Панорамные РЛС;
РЛС бокового обзора;
Метеорологические РЛС;
РЛС целеуказания;
РЛС обзора обстановки;

По характеру носителя

Береговые РЛС
Морские РЛС
Бортовые РЛС
Мобильные РЛС

По типу действия

Первичные или пассивные
Вторичные или активные
Совмещённые

По методу действия

Надгоризонтный радиолокатор

По диапазону волн

Метровые
Дециметровые
Сантиметровые
Миллиметровые

Устройство и принцип действия Первичного радиолокатора

Первичный (пассивный) радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, освещая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) этой волны от цели. Поскольку скорость электромагнитных волн постоянна (скорость света), становится возможным определить расстояние до цели, основываясь на измерении различных параметров распространения сигнала.

В основе устройства радиолокационной станции лежат три компонента: передатчик , антенна и приёмник .

Передатчик (передающее устройство) является источником электромагнитного сигнала высокой мощности. Он может представлять собой мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона - обычно магнетрон или импульсный генератор работающий по схеме: задающий генератор - мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны , а для РЛС метрового диапазона, часто используют - триодную лампу. В зависимости от конструкции, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

Антенна выполняет фокусировку сигнала передатчика и формирование диаграммы направленности , а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающего устройства. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приёмник не ослепил приёмник слабого эха, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

Приёмник (приёмное устройство) выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

Различные РЛС основаны на различных методах измерения отражённого сигнала:

Частотный метод

Частотный метод измерения дальности основан на использовании частотной модуляции излучаемых непрерывных сигналов. В данном методе за период излучается частота, меняющаяся по линейному закону от f1 до f2. Отраженный сигнал придёт промодулированным линейно в момент времени, предшествующий настоящему на время задержки. Т.о. частота отраженного сигнала, принятого на РЛС, будет пропорционально зависеть от времени. Время запаздывания определяется по резкой перемене в частоте разностного сигнала.

Достоинства:

позволяет измерять очень малые дальности;
используется маломощный передатчик;

Недостатки:

необходимо использование двух антенн;
ухудшение чувствительности приёмника вследствие просачивания через антенну в приемный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;
высокие требования к линейности изменения частоты;

Это основные её недостатки.

Фазовый метод

Фазовый (когерентный) метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера , когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней.»

Так как при этом используются ультракороткие волны, то однозначный диапазон измерения дальности составляет порядка единиц метра. Поэтому на практике используют более сложные схемы, в которых присутствует две и больше частот.

Достоинства:

маломощное излучение, так как генерируются незатухающие колебания;
точность не зависит от доплеровского сдвига частоты отражения;
достаточно простое устройство;

Недостатки:

отсутствие разрешения по дальности;
ухудшение чувствительности приёмника вследствие проникновения через антенну в приёмный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;

Импульсный метод

Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт излучающий сигнал только в течение очень краткого времени, коротким импульсом (обычно приблизительно микросекунда), после чего переходит в режим приёма и слушает эхо, отражённое от цели, в то время как излучённый импульс распространяется в пространстве.

Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, время, прошедшее с момента посылки импульса и до момента получения эхо-ответа, - есть прямая зависимость расстояния до цели. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того как импульс придёт обратно (это зависит от дальности обнаружения радара, мощности передатчика, усиления антенны, чувствительности приёмника). Если импульс посылать раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели может быть спутано с эхом второго импульса от близкой цели.
Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса , обратная к нему величина - важный параметр, который называют частотой повторения импульса (ЧПИ) . Радары низкой частоты дальнего обзора, обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду. Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС.

Достоинства импульсного метода измерения дальности:

возможность построения РЛС с одной антенной;
простота индикаторного устройства;
удобство измерения дальности нескольких целей;
простота излучаемых импульсов, длящихся очень малое время , и принимаемых сигналов;

Недостатки:

Необходимость использования больших импульсных мощностей передатчика;
невозможность измерения малых дальностей;
большая мертвая зона;

Устранение пассивных помех

Импульсно-доплеровские РЛС обычно считаются лучше РЛС с СДЦ при обнаружении низколетящих целей во множественных помехах земли, это - предпочтительная техника, используемая в современном истребителе, для воздушного перехвата/управления огнём (примеры тому AN/APG-63, 65, 66, 67 и 70 радары). В современном доплеровском радаре большинство обработки выполняется отдельным процессором в цифровом виде с помощью цифровых сигнальных процессоров , обычно используя высокопроизводительный алгоритм Быстрое преобразование Фурье для преобразования цифровых данных образцов отражений кое во что более управляемое другими алгоритмами. Цифровые обработчики сигналов очень гибки, поскольку используемые в них алгоритмы могут оперативно заменяться другими, изменением только программы в памяти устройства («прошивку » ПЗУ), таким образом, в случае необходимости, быстро приспосабливаясь к технике глушения противника.

Диапазоны РЛС

Частотные диапазоны РЛС американского стандарта IEEE

Диапазон	Этимология	Частоты	Длина волны	Примечания
HF	англ. high frequency	3-30 МГц	10-100 м	Радары береговой охраны, «загоризонтные» РЛС
P	англ. previous	< 300 МГц	> 1 м	Использовался в первых радарах
VHF	англ. very high frequency	50-330 МГц	0,9-6 м	Обнаружение на больших дальностях, исследования Земли
UHF	англ. ultra high frequency	300-1000 МГц	0,3-1 м	Обнаружение на больших дальностях (например, артиллерийского обстрела), исследования лесов, поверхности Земли
L	англ. Long	1-2 ГГц	15-30 см	наблюдение и контроль за воздушным движением
S	англ. Short	2-4 ГГц	7,5-15 см	управление воздушным движением, метеорология, морские радары
C	англ. Compromise	4-8 ГГц	3,75-7,5 см	метеорология, спутниковое вещание, промежуточный диапазон между X и S
X		8-12 ГГц	2,5-3,75 см	управление оружием, наведение ракет, морские радары, погода, картографирование среднего разрешения; в США диапазон 10,525 ГГц ± 25 МГц используется в РЛС аэропортов
K u	англ. under K	12-18 ГГц	1,67-2,5 см	картографирование высокого разрешения, спутниковая альтиметрия
K	нем. kurz - «короткий»	18-27 ГГц	1,11-1,67 см	использование ограничено из-за сильного поглощения водяным паром, поэтому используются диапазоны K u и K a . Диапазон K используется для обнаружения облаков, в полицейских дорожных радарах (24,150 ± 0,100 ГГц).
K a	англ. above K	27-40 ГГц	0,75-1,11 см	Картографирование, управление воздушным движением на коротких дистанциях, специальные радары, управляющие дорожными фотокамерами (34,300 ± 0,100 ГГц)
mm		40-300 ГГц	1-7,5 мм	миллиметровые волны, делятся на два следующих диапазона
V		40-75 ГГц	4,0-7,5 мм	медицинские аппараты КВЧ , применяемые для физиотерапии
W		75-110 ГГц	2,7-4,0 мм	сенсоры в экспериментальных автоматических транспортных средствах, высокоточные исследования погодных явлений

Вторичная радиолокация

«Вторичная радиолокация» используется в авиации для опознавания самолетов. Основная особенность - использование активного ответчика на самолётах.

Передатчик - служит для излучения импульсов запроса в антенну на частоте 1030 МГц

Антенна - служит для излучения и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации антенна излучает на частоте 1030МГц и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы азимутальных меток - служат для генерации азимутальных меток (Azimuth Change Pulse или ACP) и генерации метки Севера (Azimuth Reference Pulse или ARP ). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток(для старых систем) или 16384 малых азимутальных меток (для новых систем, их ещё называет улучшенные малые азимутальные метки (Improved Azimuth Change pulse или IACP), а также одну метку Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник - служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц.

Сигнальный процессор - служит для обработки принятых сигналов.

Индикатор - служит для индикации обработанной информации.

Самолётный ответчик с антенной - служит для передачи импульсного радиосигнала, содержащего дополнительную информацию, обратно в сторону РЛС при получении радиосигнала запроса.

Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика для определения положения воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами на частоте P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Оборудованные ответчиками воздушные суда, находящиеся в зоне действия луча запроса, при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2 отвечают запросившей РЛС, серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация о номере борта, высоте и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется интервалом времени между запросными импульсами P1 и P3, например, в режиме запроса А (mode A) интервал времени между запросными импульсами станции P1 и P3 равен 8 микросекундам и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта.

В режиме запроса C (mode C) интервал времени между запросными импульсами станции равен 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту. Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азимут воздушного судна определяется углом поворота антенны, который в свою очередь определяется путём подсчёта малых азимутальных меток .

Дальность определяется по задержке пришедшего ответа. Если воздушное судно находится в зоне действия боковых лепестков, а не основного луча, или находится сзади антенны, то ответчик воздушного судна при получении запроса от РЛС получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3

Принятый от ответчика сигнал обрабатывается приёмником РЛС, затем поступает на сигнальный процессор, который проводит обработку сигналов и выдачу информации конечному потребителю и (или) на контрольный индикатор.

Плюсы вторичной РЛС:

более высокая точность;
дополнительная информация о воздушном судне (номер борта, высота);
малая по сравнению с первичными РЛС мощность излучения;
большая дальность обнаружения.

См. также

Нижегородский НИИ радиотехники

Литература

Поляков В. Т. «Посвящение в радиоэлектронику», М., РиС, ISBN 5-256-00077-2
Леонов А. И. Радиолокация в противоракетной обороне. М., 1967
Радиолокационные станции бокового обзора, под ред. А. П. Реутова, М., 1970
Мищенко Ю. А. Загоризонтная радиолокация, М., 1972
Бартон Д. Радиолокационные системы / Сокращенный перевод с английского под редакцией Трофимова К. Н.. - М .. - Военное издательство, 1967. - 480 с.
Лобанов М. М. Развитие советской радиолокации

Статьи

Шембель Б. К. У истоков радиолокации в СССР. - Советское радио, 1977, № 5
Ю. Б. Кобзарев. Первые шаги советской радиолокации. Журнал «Природа», № 12, 1985 г.

Ссылки

(нем.) Технология Радиолокационная станция
Раздел о радиолокационных станциях в блоге dxdt.ru (рус.)
http://www.net-lib.info/11/4/537.php Константин Рыжов - 100 великих изобретений. 1933 г. - Тейлор, Юнг и Хайланд выдвигают идею радара. 1935 г. - Радиолокационная станция CH дальнего обнаружения Уотсона-Уатта.
РЛС Лена-М РЛС Лена-М - фото, описание

Примечания

Советские и российские радиолокационные станции
РЛС Радиотехнических войск	«РУС-1 » «РУС-2 » «П-3 » «П-8 «Волга»» «П-10 «Волга-А» » «П-14» «П-18 «Терек»» «П-20» «П-30» «П-35 «Дренаж»» «П-37» «П-40» «П-70 «Лена-М»» «Резонанс-Н(Э)» «Кольцо» «Каста» «5Н59,19Ж6,35Д6/36Д6 » «Каста-2Е» «Гамма-С1Е » «Гамма-ДЕ » «Оборона-14 » «5Н87» «Десна-М» «Противник-ГЕ »
Радиовысотомеры	«ПРВ-9» «ПРВ-10» «ПРВ-11» «ПРВ-13 » «ПРВ-16 » «ПРВ-17»
Специальные РЛС ЗРК	П-15 П-19 1Л117М Десна-М 76Н6 96Л6Е
Станции дальней радиолокации	Днепр Днестр-М Дарьял Крона Дунай Дон-2Н Дуга 1 Волга Воронеж-М/ДМ Витим
Авиационные РЛС	Гнейс-2 Гнейс-5 РП-5 Изумруд-5 Лиана Вега-М Шмель Э-801 Око Н007 Заслон Н010 Жук (8-II / 27 / М(С)(Э) / (М)Ф(Э) / А(Э) ) Н011 Барс (М / 29 ) Н035 Ирбис Н050
Корабельные РЛС	Редут-К Гюйс-1 Гюйс-2 Нептун Фут-Н Риф Дон П-500 Фрегат Подберёзовик Фуркэ Монумент-А Пал-Н 3Р41 3Р95 Флаг Подкат
Контрбатарейные и прочие РЛС	Зоопарк Аистёнок Фара Кредо
Береговые РЛС

Прибор И – индикатор. Назначение:

Воспроизведение на экране первичной информации об окружающей обстановке, поступающей от аппаратуры РЛС.

Определение координат надводных объектов и решение навигационных задач графическим путём.

Синхронизация и управление режимами работы станции.

Формирование импульсов запуска передающего устройства.

Формирование импульсов запуска вспомогательных устройств.

Формирование импульсов сигнала курса для вспомогательных устройств.

Обеспечение автономного питания собственных блоков и устройств.

Устройство и принцип работы:

Прибор И состоит из следующих трактов и узлов:

Тракт временной синхронизации.

Тракт временной развёртки.

Тракт визира и меток дальности.

Тракт визира направления.

Тракт ввода информации.

Тракт режима истинного движения.

Цифровое табло дальности и направления.

Электронно-лучевая трубка и отклоняющие системы.

Принцип работы прибора И рассмотрим на его структурной схеме (рис. 1).

Тракт временной синхронизации имеет задающий генератор (3Г), который формирует задающие импульсы с частотой повторения 3000 имп/сек – для шкал дальности 1 и 2 мили; 1500 имп/сек – для шкал 4 и 8 миль; 750 имп/сек – для шкал 16 и 32 мили; 500 имп/сек для шкалы 64 мили. Задающие импульсы от 3Г поступают на выход прибора для запуска функционально связанных устройств (в приборе П -3); для запуска генератора пилообразного напряжения (в тракте временной синхронизации);

В свою очередь, из Прибора П –3 в тракт синхронизации прибора поступают импульсы вторичной синхронизации, благодаря которым осуществляется синхронизация начала развёртки по дальности и направлению с началом излучения зондирующих импульсов прибором А (антенной РЛС) и запускается тракт визира и меток дальности.

Тракт временной развёртки с помощью генератора развёртки формирует и вырабатывает пилообразное напряжение, которое, подаётся после ряда преобразований на отклоняющую систему относительного движения в электронно- лучевой трубке и в тракт визира направления.

Тракт визира и меток дальности предназначен для формирования подвижного визира дальности (ПВД), посредствам которого обеспечивается визирование объектов по дальности, а измерение дальности производится электронным цифровым счётчиком. Информация о дальности выводится на цифровое табло ЦТ–3.

Ротор вращающегося трансформатора генератора развёртки вращается синхронно и синфазно с антенной, что обеспечивает синхронность вращения развёртки и антенны, а также получение отметки начала развёртки в момент пересечения максимумом диаграммы направленности антенны диаметральной плоскости судна.

Тракт визира направления состоит из датчика угла, формирователей сигнала считывания и дешифровки, вращающегося трансформатора развёртки визира направления. Вырабатываемым в тракте визира направления угол поворота вращающегося трансформатора, сформированный в виде кодированного сигнала, после дешифровки поступает на цифровой индикатор–табло ЦТ-4.

Тракт ввода информации предназначен для ввода на ЭЛТ информации о дальности и о направлении на объект, а также отображения на ЭЛТ видеосигнала, поступающего из прибора П – 3.

Тракт режима истинного движения предназначен для ввода данных о скорости V с – от лага, курса К с от гирокомпаса, по которым производится выработка составляющих вектора скорости в масштабе по направлениям N - S и Е – W; для обеспечения перемещения отметки своего судна на экране ЭЛТ в соответствии с выбранным масштабом, а также трактом предусмотрен автоматический и ручной возврат отметки своего судна в исходную точку.

Прибор П-3 – приемопередатчик. Назначение:

Прибор П –3 (приёмопередатчик) предназначен для:

Формирования и генерирования зондирующих импульсов СВЧ;

Приема, усиления и преобразования в видеосигнал отражённых радиолокационных сигналов.

Обеспечения синхронной и синфазной работы по времени всех блоков и узлов приборов: И; П – 3; А.

Состав прибора:

· блок СВЧ – 3 (блок сверхвысокой частоты).

· блок МП (модулятор передатчика).

· блок ФМ (фильтр модулятора).

· блок АПЧ (блок автоматической подстройки частоты)

· блок УР (усилитель регулируемый)

· блок УГ (усилитель главный)

· блок НК – 3 (блок настройки и контроля)

· блок АСУ (блок автоматической стабилизации и управления)

· субблок ФС (формирователь синхроимпульсов)

· 4 выпрямительных устройства обеспечивающих питанием блоков и цепей прибора П – 3.

Работу прибора рассмотрим на его структурной схеме.

Тракт формирования сигналов стабилизации предназначен для формирования импульсов вторичной синхронизации, поступающих в прибор И а также для запуска через блок автоматической стабилизации управления, модулятора передатчика. С помощью этих синхроимпульсов обеспечивается синхронизация зондирующих импульсов с началом развёртки на ЭЛТ прибора И.

Тракт формирования зондирующих импульсов предназначен для выработки импульсов СВЧ и передачи их по волноводу в прибор А. Это происходит после формирования модулятором напряжения импульсной модуляции генератора СВЧ а также импульсов контроля и синхронизации сопрягаемых блоков и узлов.

Тракт формирования видеосигнала предназначен для преобразования с помощью гетеродина и смесителей отражённых импульсов СВЧ в импульсы промежуточной частоты, формирования и усиления видеосигнала который затем поступает в прибор И. Для передачи зондирующих импульсов в прибор А и отражённых импульсов в тракт формирования видеосигнала, используется общий волновод.

Тракт настройки контроля и питания предназначен для выработки питающих напряжений всех блоков и цепей прибора, а также для контроля работоспособности источников питания, функциональных блоков и узлов станции, магнетрона, гетеродина, разрядника и др.

Прибор А – антенное устройство. Назначение:

Прибор А предназначен для излучения и приёма импульсов СВЧ – энергии и выдачи данных курсового угла антенны и отметки курса на прибор И. Он представляет собой щелевую антенну рупорного типа.

Основные данные прибора А.

Ширина диаграммы направленности:

В горизонтальной плоскости – 0,7° ± 0,1

В вертикальной плоскости - 20° ± 0,1

Частота вращения антенны 19 ± 4 обор / мин.

Диапазоны рабочих температур от - 40° С до + 65°С

Габаритные размеры:

Длина – 833 мм

Ширина – 3427 мм

Высота – 554 мм

Вес – 104 кг.

Конструктивно, прибор выполнен в виде 2-х разъемных блоков;

блок ПА – поворотная часть антенны

блок АР – осуществляется: формирование СВЧ энергии в виде радиолуча требуемой формы; направленное излучения энергии в пространство и ее направленный приём после отражения от облучаемых объектов.

Работа прибора А.

В блоке ПА прибора установлен электродвигатель с редуктором. Электродвигатель питается от судовой сети и обеспечивает круговое вращение блока АР прибора А. Электродвигатель, через редуктор, вращает также, ротор вращающегося трансформатора с которого в прибор И поступает, через следящую систему, сигнал об угловом положении антенны относительно ДП судна (курсовой угол), а также сигнал отметки курса судна. В блоке ПА расположен, также, вращающийся СВЧ переход, предназначенный для соединения вращающегося излучателя (блок АР) с неподвижным волноводным трактом.

Блок АР, являющийся щелевой антенной, формирует направленный радиолуч требуемой формы. Радиолуч излучает в пространство СВЧ энергию и обеспечивает направленный приём отражённой от облучаемых объектов части этой СВЧ – энергии. Отражённый сигнал, через общий волновод, поступает в прибор П – 3, где после ряда преобразований превращается в видеосигнал.

В блоке ПА установлены, также, тепловой электронагреватель (ТЕН), предназначенный для предотвращения опасности обледенения подвижных частей прибора А и фильтр для устранения индустриальных радиопомех.

Прибор КУ – контакторное устройство. Назначение:

Прибор КУ (контакторное устройство) предназначен для подключения РЛС к бортовой сети, коммутации выходного напряжения машинного агрегата, защиты привода антенны от перегрузок и защиты РЛС при нарушении порядка её выключения, а также защиты станции при аварийном отключении бортовой сети.

Прибор осуществляет подачу напряжения переменного тока 220В частотой 400 Гц на приборы РЛС через 3 ÷ 6 секунд после включения машинного агрегата.

При аварийном отключении бортовой сети прибор отключает потребителей в течении 0,4 ÷ 0,5 с.

Прибор отключает привод антенны через 5 ÷ 20 с. при неправильном чередовании фаз, при обрыве одной из фаз и при повышении тока нагрузки привода антенны.

Преобразователь АЛЛ – 1,5м. Назначение:

Преобразователь предназначен для преобразования трёхфазного тока частотой 50 Гц в однофазный переменный ток напряжением 220 В частотой 427 Гц. Он представляет собой машинный агрегат, на валу которого расположен трёхфазный синхронный двигатель и однофазный синхронный генератор.

С помощью преобразователя обеспечивается местный и дистанционный пуск и остановка агрегата питания.

УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ РЛС.

Управление работой РЛС осуществляется с панели и пульта управления прибора И.

Органы управления разделяются на оперативные и вспомогательные .

С помощью оперативных органов управления:

Включается и выключается станция. (27)

Переключаются шкалы дальности. (14)

Измеряются расстояния до целей с помощью визира дальности. (15)

Определяются курсовые углы и пеленги целей с помощью электронного и механического визиров направления. (28), (29)

Отключается отметка курса. (7)

Управляют различимостью (усилением) радиолокационных сигналов и помехозащитой. (8, 9, 10, 11, 12, 13)

Регулируется яркость подсвета панели и шкал. (2)

С помощью вспомогательных органов управления:

Включается и выключается вращение антенны. (26)

Включается связь индикатора с лагом и гирокомпасом.

Согласовываются показания подвижной шкалы визира направлений. (29)

Регулируется яркость развёртки и отметки курса. (22, 23)

Отключается АПЧ и включается ручной режим подстройки частоты гетеродина. (27)

Совмещается центр вращения развёртки с геометрическим центром визира направления. (20)

Настраивается гетеродин прибора П –3.

Включается режим контроля общей работоспособности РЛС. (16, 17, 18, 19)

Отключается питание модулятора прибора П –3.

Устанавливается яркость свечения экрана ЭЛТ и фокусируется луч.

Осуществляется включение поворотного устройства антенны. (26)

Включение обогрева антенны осуществляется на приборе КУ

Расположение органов управления, на пульте и панели индикатора указано на рисунке.

Рис №3. Панель управления индикатором РЛС «Наяда - 5»:

1-«Подсвет шкал»; 2-«Подсвет панели»; 3-«Градусы»; 4-«Шкала - интервал»; 5-«Мили»; 6-«ПЗ»; 7-«Отметка курса»; 8-«Дождь»; 9-«Яркость ВН»; 10-«Яркость ВД»; 11-«Яркость МД»; 12-«Волны»; 13-«Усиление»; 14-«Переключатель шкал дальности»; 15-«Дальность»; 16-«Блоки»; 17-«Выпрямители»; 18-«Контроль»; 19-«Стрелочный индикатор»; 20-«Установка центра»; 21-«РПЧ-Откл.»; 22-«Яркость ОК»; 23-«Яркость развёртки»; 24-«Ложные сигналы»; 25-«Контроль РЛС»; 26-«Антенна – Откл.»; 27-«РЛС-Откл.»; 28-«Механический визир»; 29-«Направление»; 30-«Курс-Север-Север-ИД»; 31-«Сброс в центр»; 32-«Сброс»; 33-«Смещение центра»; 34-«Учет сноса»; 35-«Скорость вручную»

ОБСЛУЖИВАНИЕ РЛС.

Перед включением РЛС необходимо:

Произвести внешний осмотр и убедится в отсутствии внешних повреждений приборов и агрегата.

Установить органы управления в положение, указанные в таблице.

Наименование органа управления

Положение органов управления перед включением индикатора

Тумблер «РЛС – Откл.» Регулятор «Дождь» Регулятор «Яркость ВН» Регулятор «Яркость ВД» Регулятор «Яркость МД» Регулятор «Волны» Регулятор «Усиление» Регулятор «Подсвет шкал» Регулятор «Яркость развёртки, ОК» Переключатель «Курс – Север – Север ИД» Кнопка «Сброс в центр» Регуляторы «Смещение центра» Регуляторы «Учет сноса: скорость, направление» Регулятор «Скорость вручную» Кнопка «Ложные сигналы» Тумблер «Гирокомпас – Откл.» Тумблер «Антенна – Откл.»

«Откл.» Крайнее левое Среднее Среднее Среднее Крайнее левое Среднее Среднее В фиксированном на заводе «Курс» Включена Среднее 0 по оцифрованной шкале 0 по оцифрованной шкале Включена «Откл.» «Откл.»

Остальные ораны управления, могут оставаться в произвольном положении.

Включение станции.

Выключатель напряжения бортовой сети устанавливают в положение «Вкл» (запускается агрегат питания)

На индикаторе:

Выключатель «РЛС – откл.» устанавливают в положение РЛС

Тумблер «Антенна – откл.» устанавливают в положение Антенна.

Включают оперативную кнопку П – 3 (при этом должны осветится шкальный механизм и поясняющие надписи).

Через 1,5 ÷ 2,5 мин. на экране ЭЛТ должна появится вращающая развёртка, отметка курса, метки дальности и линия визира направления.

Через 4 минуты должна появится отметка зондирующего импульса и отметки объектов в зоне обзора РЛС.

С помощью соответствующих регуляторов, выбирают оптимальную яркость ВН; ВД; МД; и положение «Волны».

Приёмопередатчик включается с помощью кнопочного переключателя. (6)

Ориентация изображения относительно истинного меридиана (север) или относительно диаметральной плоскости судна (курс) в режиме относительного движения осуществляется переключателем 30, установкой его в положение «север» или «курс». Этим же переключателем, установкой его в положение «север - ИД» обеспечивается режим истинного движения в масштабе шкал 1; 2; 4; 8 миль.

Центр развёртки смещается в выбранную точку потенциометрами (33)

Начало (центр) развёртки возвращается в центр ЭЛТ кнопкой 31 и 32.

Данные скорости своего судна могут вводится вручную (35)

Поправка на снос за течение вводится потенциометром (35)

Для устранения ложных отметок из-за сверхрефакции предусмотрено изменение частоты зондирующих импульсов (24)

Ручкой резистора «подсвет панели» (1) регулируется яркость индикации: «сброс в центр»; «ложные сигналы»; «миль»; «градусы».

Ручкой резистора «подсвет шкал» регулируется яркость индикации «шкала - интервал».

Цифровая индикация измеряемого до цели расстояния и индикация направления осуществляется на цифровых табло ЦТ – 3 и ЦТ – 4 (3; 5)

Контроль работоспособности РЛС осуществляется встроенной системой, обеспечивающей контроль общей работоспособности и поиск неисправностей (16; 17; 18; 19;)

Убеждаются в возможности: управления визирами дальности ВД и направления ВН, а также выключения отметки курса и изменения масштаба, путём переключения шкал дальности.

Проверяют: совмещение начала развёртки с центром экрана (по двум взаимно перпендикулярным положениям визира направления на шкале 4 мили). Работоспособность схемы ориентации изображения (отключают гирокомпас, переключатель «курс – север – север ИД» устанавливают поочерёдно в положении «курс» и «север» убеждаясь, что отметка курса, при этом, изменяет своё положение). После чего, устанавливают тумблер в положение «гирокомпас» и убеждается в соответствии положения линии курса показаниям репитера ГК.

Проверяют смещение центра вращения развёртки в режиме ОД (рукоятку «сброс в центр» устанавливают в выключенное положение, рукояткой «смещение цента» плавно перемещают центр развёртки в лево и вправо на 2 / 3 радиуса ЭЛТ, всё это проделывают на 1; 2; 4; 8 мильных шкалах дальности при ориентации поочерёдно по «курсу» и «северу»).

Кнопкой «сброс в центр» снова совмещаю центр развёртки с центром «экрана ЭЛТ».

Проверяют индикатор на работу в режиме ИД для чего: устанавливают переключатель в режим «север - ИД» шкалу дальности на 1 милю, отключают лаг и гирокомпас, ручку «учёт сноса» в нулевые положение, вручную устанавливают произвольное значение скорости, с помощью кнопки «сброс в центр» убеждаются в том что начало развёртки на экране перемещается по курсу с установленной скоростью. Когда перемещение достигнет величины 2 / 3 радиуса ЭЛТ, центр развёртки должен автоматически возвратится в центр экрана. Возврат начала развёртки в исходную точку должен обеспечивается, также, вручную нажатием кнопки «сброс».

Ручками «учёт сноса» вводят произвольное значение поправок по курсу и скорости, и убеждаются, что при этом изменяются параметры перемещения начала развёртки на экране ЭЛТ.

Переключатель «курс – север – север ИД» устанавливают в положение «курс» или «север». При этом начало развёртки должно переместится в центр экрана и должен включится режим ОД. Тоже самое должно произойти при установке шкал дальности на значения 16; 32; 64 мили.

Проверяют ручное смещение начала развёртки в режиме ИД: выключают кнопку «сброс в центр», регуляторы «смещение центра» устанавливают в положение, обеспечивающее смещение начала развёртки на величину меньше 2 / 3 радиуса ЭЛТ, кнопку «сброс» нажимают, и убеждаются, что центр развёртки переместился в выбранную точку, и начал перемещаться в заданном направлении. Сместившись на 2 / 3 радиуса экрана, центр развёртки автоматически возвращаются в выбранную точку.

Контроль работоспособности станции осуществляется встроенной системой, обеспечивающей контроль и поиск неисправностей. Система состоит из элементов, входящих отдельными узлами в приборы и блока станции.

Работоспособность прибора П – 3 контролируется с помощью расположенного в нём блока НК – 3 который проверяет исправность источников питания и функциональных блоков и узлов.

Контроль работоспособности прибора И, поиск неисправного источника питания или функционального блока производится с помощью встроенного блока контроля, расположенного на панели управления прибора И.

ВЫКЛЮЧЕНИЕ СТАНЦИИ ПРОИЗВОДИТСЯ:

· Снятием питания тумблером «РЛС – откл.»

· Отключением напряжения бортовой сети (кнопка «стоп» пускателя)

· Отключением напряжения от элементов связи с лагом и гирокомпасом.