Введення
радіолокації називається сукупність методів і технічних засобів, призначених для виявлення різних об'єктів у просторі, вимірювання їх координат і параметрів руху за допомогою прийому і аналізу електромагнітних хвиль, випромінюваних або перєїзлучать об'єктами.
Радіолокація як науково-технічний напрям в радіотехніці зародилася в 30-х роках. Досягнення авіаційної техніки зумовили необхідність розробки нових засобів виявлення літаків, що володіють високими характеристиками (Дальністю, точністю). Такими засобами виявилися радіолокаційні системи.
Отримання інформації в радіолокації пов'язане зі спостереженням деякої області простору. Технічні засоби, за допомогою яких ведеться радіолокаційне спостереження, називаються радіолокаційними станціями (РЛС) або радіолокаторами; а спостережувані об'єкти - радіолокаційними цілями. Типовими цілями є літаки, ракети, кораблі, наземні інженерні споруди і т. п.
В радіолокації найбільш часто вимірюються дальність між метою і РЛС, кутові координати (азимут, кут місця) і радіальна, щодо радіолокатора, складова швидкості руху. (Азимут - це кут між напрямком на ціль і північним напрямком, виміряний в горизонтальній площині. Кут місця вимірюється між вектором похилій дальності і його проекцією на горизонтальну площину.) У завдання радіолокаційного спостереження в деяких випадках входить також ідентифікація (розпізнавання) цілей.
Системи радіолокації практично завжди входить до складу більш складних суперсистем. Ці суперсистеми мають важливе військове і народногосподарське значення і знаходять різноманітне застосування: для управління повітряним рухом, в навігації літаків, кораблів, у геофізичних і астрофізичних дослідженнях і ін
Системи радіолокації складають інформаційну частину таких суперсистем і функціонують спільно і у взаємному зв'язку з іншими підсистемами суперсистеми (Радіонавігації, радіокерування, передачі інформації).
1. Розвідка радіоелектронних засобів
радіорозвідки виникла під час першої світової війни як розвідка засобів радіозв'язку, а потім поширилася на радіолокацію, радіоуправління і іншу радіоелектронну техніку, випромінюючу електромагнітні хвилі. Розвідувальна апаратура повинна визначати напрямок на джерело радіовипромінювання і параметри радіосигналу: несучу частоту і параметри модулюючого сигналу. До складу розвідувальної апаратури обов'язково входять: приймач, аналізатор сигналів і пристрій індикації. Надалі будемо називати цю апаратуру розвідувальним приймачем.
Сучасні радіоелектронні пристрої працюють в широкому діапазоні хвиль: від довгих радіохвиль до інфрачервоного випромінювання. Неможливо розробити компактну апаратуру, яка дозволяє проводити радіорозвідку у всьому діапазоні хвиль, використовуваних радіоелектронними засобами. Тому розвідувальний приймач розробляється для певного діапазону радіохвиль. Наприклад, розвідувальні приймачі, що застосовувалися під час другої світової війни в авіації США, працювали в наступних діапазонах радіохвиль:
AN/ARQ-8 в діапазоні від 25 до 100 МГц,
AN/APR-4 в діапазоні від 40 до 3000 МГц,
AN/APR-5 в діапазоні від 1000 до 3100 МГц,
AN/APR-8 в діапазоні від 300 до 6000 МГц.
Що таке частота сигналу ?
Для передачі будь-якого радіосигналу потрібна деяка область частот. Наприклад, для передачі синусоїдального сигналу нескінченною тривалості, що має частоту f 0 , потрібно нескінченно мала смуга частот поблизу частоти f 0 . Якщо синусоїдальний сигнал, частота якого дорівнює f 0 , має кінцеву тривалість t, то він займає кінцеву смугу частот. Ця смуга приблизно дорівнює 1/t. Смугу частот, займаних сигналом, називають шириною спектру D f , а центральну частоту спектра несучою частотою f 0 . Цими термінами ми далі і будемо користуватися.
Застосовуваний в радіолокації імпульсний радіосигнал має малу тривалість. У РЛС метрового діапазону тривалість імпульсу становить кілька мікросекунд, а в станціях сантиметрового діапазону - десяті частки мікросекунди. Приймемо тривалість імпульсу t = 0,1 мкс, тоді ширина спектру D f = 1/t = 1/(0,1 * 10 -6 ) = 10 МГц. Порівнявши цю величину з діапазоном частот розвідувальних приймачів, наведених для прикладу вище, відзначимо головну особливість розвідувальних приймачів: діапазон частот, в якому потрібно знайти сигнал, на кілька порядків перевищує ширину спектру сигналу.
Як можна провести пошук сигналу?
На малюнку нижче показаний спектр радіосигналу ( f 0 - центральна частота, рівна частоті синусоїдальної несучої; D f - ширина спектра).
Якщо взяти смугу пропускання приймача рівній діапазону частот, в якому проводиться розвідка (на малюнку - Широкосмуговий приймач), то сигнал в принципі виявити можна (якщо не враховувати що сигнал може загубитися в шумах приймача, так їх потужність тим більше, чим ширше смуга пропускання приймача), але виміряти його параметри, наприклад, центральну частоту, можна.
Для вимірювання частоти необхідний приймач, смуга пропускання якого порівнянна з шириною спектра радіосигналу. У цьому випадку можливі два варіанта побудови розвідувального приймача.
Перший варіант - багатоканальний приймач. Він складається з N ідентичних приймачів (каналів) з вузькою смугою пропускання, налаштованих кожен на свою частоту і перекривають весь розвідувати діапазон. На малюнку вище для прикладу показані частотні характеристики кожного з каналів 9-іканального приймача. Центральна частота сигналу визначається за номером каналу, на виході якого з'являється сигнал. Гідність такого варіанта побудови розвідувального приймача - мінімальний час виявлення радіосигналу і визначення його частоти. Недолік - громіздкість пристрої, так як реально число каналів має бути порядку сотень або тисяч.
Другий варіант - перестроюваний приймач. В даному випадку використовується один приймач з вузькою смугою пропускання, настроювання якого періодично змінюється, і його частотна характеристика плавно переміщається від однієї межі діапазону до іншого (На малюнку - від положення 1 до положення 9). Частота сигналу визначається по моменту часу, коли напруга на виході приймача буде максимальним. Схема пошукового розвідувального приймача проста, але час виявлення сигналу велике.
Але через простоту в більшості випадків віддається перевага саме цього варіанту.
Як будується розвідувальний приймач?
Основне завдання, яке доводиться вирішувати при побудові апаратури розвідки, - це забезпечення швидкого виявлення сигналу і вимірювання його параметрів (головним чином, центральної частоти і, можливо, ширини спектра). Її рішення пов'язане з найбільш доцільне поділом всього діапазону частот на окремі піддіапазони. Розглянемо коротко, з якими труднощами доводиться зустрічатися при вирішенні цього завдання, обмежившись тільки радіолокаційної розвідкою.
З урахуванням конкретних умов застосування розвідувальної апаратури загальний діапазон хвиль розвідки може бути скорочений за тактичним міркувань - в залежності від того, для розвідки яких джерел радіовипромінювань призначена апаратура. Наприклад, якщо апаратура призначена для розвідки літакових РЛС, то діапазон частот можна обмежити міліметровими і сантиметровими хвилями, так як на більш довгих хвилях потрібні антени великих розмірів, що на борту літака дозволити не можна. Якщо апаратура призначена для виявлення роботи станцій далекого виявлення, очевидно, можна обмежитися дециметрові і метрові хвилі, на яких зазвичай працюють ці станції.
Після вибору діапазону його доводиться ділити на піддіапазони. При цьому прагнуть отримати найменше число...
