 |
|
Радиолокация в ПВО.
РАДИОЛОКАЦИЯ
РАДИОЛОКАЦИЯ - метод обнаружения и определения местонахождения объектов посредством радиоволн. Эти волны излучаются радиолокационной станцией, отражаются от объекта и возвращаются на станцию, которая анализирует их, чтобы точно определить место, где находится объект.
Система координат обзорной РЛС:
α - азимут; ß- угол места; R - наклонная дальность
РЛС такого типа используются на аэродромах. Работает эта станция в сферической системе координат.
Различают два основных режима работы РЛС: режим обзора (сканирования) пространства и режим слежения за целью. В режиме обзора луч РЛС по строго определенной системе просматривает все пространство или заданный сектор. Антенна, например, может медленно поворачиваться по азимуту и в то же время быстро наклоняться вверх и вниз, сканируя по углу места. В режиме слежения антенна все время направлена на выбранную цель и специальные следящие системы поворачивают ее вслед за движущейся целью.
История открытия радиолокации:
В 1864 г. английский физик Максвелл теоретически доказал существование электромагнитных волн, предсказанное еще Фарадеем, а в 1888 г. немецкий ученый Герц экспериментально доказал существование этих волн. Опыт Герца состоял в том, что с помощью катушки Румкорфа в пространстве создавались слабые электромагнитные волны, воспринимаемые тут же расположенным «резонатором». Слабая искра в резонаторе свидетельствовала о приеме высокочастотных электромагнитных колебаний. Казалось, что принцип связи без проводов уже найден, стоит лишь увеличить мощность передающего устройства. Именно по этому пути и шли ученые, которые хотели использовать волны Герца для связи без проводов. Однако это не привело к существенным результатам.
7 мая 1895 г. А.С. Попов на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества в Петербурге демонстрировал прибор, принимающий электромагнитные колебания. Этот прибор был первым в мире радиоприемным устройством; к нему было добавлено регистрирующее устройство и создан грозоотметчик.
Радиоприемное устройство Попова отличалось от приемных устройств предшествующих исследователей (Герца, Лоджа) двумя особенностями: наличием антенны и использованием усиления принятого сигнала.
В 1918 г. Армстронг получил патент на схему супергетеродинного приемника-передатчика.
В начале 30-х годов были созданы многосеточные лампы, в связи, с чем супергетеродинные схемы становятся основными для большинства приемников-передатчиков.
В сентябре 1922 г . в США, Х.Тейлор и Л. Янг проводили опыты по радиосвязи через реку Потомак. В это время по реке прошел корабль, и связь прервалась - что натолкнуло их на
мысль о применении радиоволн для обнаружения движущихся объектов.
В начале 30-х годов были созданы многосеточные лампы, в связи, с чем супергетеродинные схемы становятся основными для большинства приемников-передатчиков.
В 1930 году Янг и его коллега Хайленд обнаружили отражение радиоволн от самолета. Вскоре после этих наблюдений они разработали метод использования радиоэха для обнаружения самолета.
Изобретение первой радиолокационной установки:
Шотландский физик Роберт Уотсон-Уатт первый в 1935 г. построил радарную установку, способную обнаружить самолеты на расстоянии 64 км. Эта система сыграла огромную роль в защите Англии от налетов немецкой авиации во время второй мировой войны. В СССР первые опыты по радиообнаружению самолётов были проведены в 1934. Промышленный выпуск первых РЛС, принятых на вооружение, был начат в 1939г.
Для радиолокации используются антенны в виде параболических металлических зеркал, в фокусе которых расположен излучающий диполь. За счет интерференции волн получается остронаправленное излучение. Она может вращаться и изменять угол наклона, посылая радиоволны в различных направлениях. Одна и та же антенна попеременно автоматически с частотой импульсов подключается то к передатчику, то к приёмнику.
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.
Антенна выполняет фокусировку сигнала передатчика и формирование диаграмму направленности, а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник.
Приёмник (приёмное устройство) выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В промежутках между излучениями антенна принимает отраженный от объекта сигнал, подключаясь при этом ко входу приемника. Приёмник выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае конечный сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение. Современный радар включает в себя компьютер, который обрабатывает принятые антенной сигналы и отображает их на экране в виде цифровой и текстовой информации.
Импульсный. 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.
Достоинства импульсного метода измерения дальности:
u возможность построения РЛС с одной антенной;
u простота индикаторного устройства;
u удобство измерения дальности нескольких целей;
u простота излучаемых импульсов, длящихся очень малое время и принимаемых сигналов;
u Недостатки:
u Необходимость использования больших импульсных мощностей передатчика;
u невозможность измерения малых дальностей;
u большая мертвая зона;
Частотный метод. Частотный метод измерения дальности основан на использовании частотной модуляции излучаемых непрерывных сигналов.
Достоинства:
u позволяет измерять очень малые дальности;
u используется маломощный передатчик;
Недостатки:
u необходимо использование двух антенн;
u ухудшение чувствительности приёмника вследствие просачивания через антенну в приемный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;
u высокие требования к линейности изменения частоты;
u 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.
Достоинства:
u маломощное излучение, так как генерируются незатухающие колебания;
u точность не зависит от доплеровского сдвига частоты отражения;
u достаточно простое устройство;
Недостатки:
u отсутствие разрешения по дальности;
u ухудшение чувствительности приёмника вследствие проникновения через антенну в приёмный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;
По сигналам на экранах радиолокаторов диспетчеры аэропортов контролируют движение самолётов по воздушным трассам, а пилоты точно определяют высоту полёта и очертания местности, могут ориентироваться ночью и в сложных метеоусловиях.
Радиолокация в ПВО.
Главная задача - наблюдать за воздушным пространством, обнаружить и вести цель, в случае необходимости навести на нее ПВО и авиацию.