Вопрос № 1. Обобщенная структурная схема РЛС

Несмотря на различие тактико-технических характеристик, вариантов технических решений отдельных устройств и систем, использования элементной базы, РЛС имеют много общего.

В соответствии с принципом работы РЛС РТВ:

формируют зондирующие сигналы заданной структуры и излучают электромагнитную энергию в заданном направлении;

принимают и обрабатывают отраженные от целей сигналы;

обеспечивают принятие решения о наличии цели, измеряют ее координаты и параметры движения;

отображают полученную информацию в форме, удобной для восприятия оператором или другим получателем информации.

Для выполнения этих задач в состав РЛС входят, передающее устройство, приемное устройство, антенная система с антенным переключателем (АП), устройство вращения антенны (УВА), индикаторное устройство (ИУ), селектор движущихся целей (СДЦ), угломерное устройство (УУ), дальномерное устройство (ДУ), устройство управления РЛС синхронизатор (С) и другие (рис.1.2).

Передающее устройство генерирует мощные высокочастотные зондирующие импульсы. Они могут быть когерентными или некогерентными. Когерентный передатчик формирует последовательность импульсов, в которой начальные фазы от импульса к импульсу изменяются известным образом. Некогерентный передатчик генерирует последовательность импульсов, в которой начальные фазы от импульса к импульсу изменяются случайно. В таком передатчике зондирующие импульсы вырабатываются генератором высокой частоты (например, магнетроном), который возбуждается импульсом модулятора. Передатчик обычно состоит из последовательно соедененных подмодулятора, модулятора и генератора высокой частоты, нагрузкой которого является антенна.

Антенная система обеспечивает направленное излучение зондирующих сигналов и прием отраженных сигналов. Для создания необходимой формы зоны обзора и обеспечения возможности определения угловых координат обнаруженных ВО осуществляется сканирование диаграммы направленнисти (ДН) антенны.

Антенна на время излучения зондирующего импульса t_и подключается к передатчику и на оставшееся время Т_п- t_и в периоде повторения - к приемнику. В обзорных РЛС, как правило, используются остронаправленные антенны, состоящие из облучателя и отражателя (зеркала). Так как направление на цель неизвестно, то луч антенны перемещается в некотором секторе обзора. Перемещение луча осуществляется путем поворота антенны с помощью устройства вращения. В одной зеркальной антенне трудно получить несколько лучей, поэтому применяется только последовательный (непрерывный или дискретный) обзор по углам. Если необходимо быстрое перемещение луча или нескольких лучей одновременно, то применяют антенну с электронным управлением (например, ФАР).

С выхода антенны принятый сигнал, являющийся суммой сигнала и шума (помехи), через антенный переключатель (АП) поступает по волноводной линии передачи в приемное устройство (приемник).

Рис.1.2. Обобщенная структурная схема РЛС

Приемное устройство, как правило, супергетеродинного типа, обеспечивает усиление, преобразование и выделение сигнала цели на фоне шума (помехи). Оно состоит из последовательно соединенных усилителя высокой частоты (УВЧ), смесителя (СМ), усилителя промежуточной (УПЧ), амплитудного детектора (АД) или фазового детектора (ФД), видеоусилителя и устройства управления приемником, включающего в себя схемы настройки по частоте, программируемого отпирания приемника и регулирования его коэффициента усиления в зависимости от уровня шума и сигналов.

Приемник часто является многоканальным. Каналы отличаются по типу принимаемых сигналов, частоте настройки, виду амплитудных характеристик. Наибольшее применение получили приемники с линейными и логарифмическими амплитудными характеристиками.

Для увеличения чувствительности приемника на его входе используют малошумящий УВЧ.

Линейные УПЧ используют при когерентной обработке, а логарифмические - при некогерентной обработке.

С выхода УПЧ сигналы поступают на АД или ФД. При когерентной обработке используется ФД, а при некогерентной - АД.

Выходной сигнал ФД поступает в когерентный накопитель, например, фильтр доплеровской частоты в СДЦ. Видеоимпульсы АД поступают в некогерентный накопитель, например, на индикатор, построенный на основе ЭЛТ.

Схема управления приемником осуществляет его отпирание (стробирование) на определенное время по заданной программе, автоматическую настройку приемника по частоте и регулировку его коэффициента усиления. С этой целью используются различные схемы автоматической подстройки частоты (АПЧ) и автоматической регулировки усиления (АРУ) (например, временной АРУ (ВАРУ), мгновенной АРУ (МАРУ), быстродействующей АРУ (БАРУ), шумовой АРУ (ШАРУ) и т.д.).

Селектор движущихся целей (СДЦ) предназначен для обнаружения сигналов целей на фоне пассивных помех (отражений от земной и морской поверхности, местных предметов, облака дипольных отражателей и т.п.), когда они обычным способом не обнаруживаются. Для этого используется отличие доплеровской частоты сигнала цели от доплеровской частоты сигнала пассивной помехи за счет разных скоростей (радиальных) перемещения цели и пассивной помехи относительно РЛС.

Индикаторное устройство предназначено для отображения выходных сигналов приемника и выполняется, как правило, на основе ЭЛТ, на экране которой отображается воздушная обстановка в зоне действия РЛС. Для этого могут применяться различные виды разверток, например, радиально-круговая, секторная и т.д. Основным элементом индикатора являются ЭЛТ с горизонтально и вертикально отклоняющими катушками и схемы горизонтальной и вертикальной развертки.

Дальномерное устройство обеспечивает измерение дальности до цели. В режиме обзора оно формирует отметку дальности или строб дальности, метки дальности в зависимости от выбранного масштаба отображения. Относительно меток дальности оператор РЛС определяет дальность до цели.

Угломерное устройство обеспечивает измерение азимута и угла места целей. Азимут измеряется по шкале индикатора или с помощью меток азимута или строба азимута.

Синхронизатор обеспечивает согласование всех устройств РЛС во времени, задает начало отсчета времени при измерении дальности, определяет начало и конец работы отдельных устройств путем формирования соответствующих импульсов запуска и остановки. Хронизатором времени (периода частоты) обычно является высокостабильный кварцевый генератор. Опорные сигналы высоких или низких частот получаются с помощью умножителей или делителей частоты. Синхронизатор определяет частоту (период следования или частоту повторения) зондирующих импульсов. В зависимости от частоты повторения импульсов различают РЛС с низкими (до 10 кГц), средними (до 100 кГц) и высокими частотами (свыше 100 кГц) повторения.

Помимо названных устройств, в состав РЛС может входить ряд дополнительных систем и устройств, обеспечивающих нормальное функционирование ее основных трактов и систем (система электропитания, система вентиляции и охлаждения, система контроля, устройства защиты от перегрузок и т.д.).

Таким образом, рассмотренная выше обобщенная структурная схема РЛС отличается от структурных схем конкретных РЛС, тем, что содержит лишь основные функционально необходимые системы и устройства.