Что такое электроника? Принципы работы
радиоустройств, радиокомпоненты, принципиальные схемы, электрические
колебания и связь, цифровое ТВ, интегральные схемы и многое другое...
Дата обновления
07.06.2016
Посвящение в радиоэлектронику, массовая радио-библиотека
поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
Увеличение мощности РЛС
Стремление увеличить дальность действия привело к тому, что
радиолокация, как и многие другие области техники, пережила эпоху
"гигантомании". Создавались все более мощные магнетроны, антенны все
больших размеров, устанавливавшиеся на могучих поворотных
платформах. Платформа вращалась со скоростью несколько оборотов в
минуту, и поэтому операторы не выдерживали более двух часов подобной
карусели. В последующих разработках операторы уже размещались вне
поворотных платформ. Мощность РЛС достигала 10 и более мегаватт
(миллионов ватт) в импульсе. Более мощные передатчики создавать было
уже физически невозможно: резонаторы и волноводы не выдерживали
высокой напряженности электромагнитного поля, в них происходили
неуправляемые разряды. Появились данные и о биологической опасности
высококонцентрированного излучения РЛС. Кто-то из операторов зимой
погрел руки в фокусе параболической антенны. На руках перестали
заживать царапины, а нервные каналы и лимфатические узлы
воспалились. Со временем появились нормы на предельную плотность
потока СВЧ энергии, допустимые для работы человека (кратковременно
допускается до 10 мВт/см2).
Итак, мощности дошли до предела. Но у радара, выполненного по
традиционной, уже описанной схеме есть еще много других внутренних
противоречий. Например, между точностью определения координат и
временем поиска цели. Для повышения точности нужен "игольчатый" луч.
Но обнаружить им цель в безбрежном воздушном океане -это все равно,
что найти иголку в стоге сена! Искать цель лучше широким лучом.
Следовательно, надо управлять формой луча. Но как это сделать, если
антенной служит несгибаемое, штампованное из металла зеркало,
закрепленное на литой станине?
Другая проблема. Надо узнать дальность до самолета и его скорость.
Скорость лучше всего определяется доплеровским методом, по разности
частот посланного и отраженного импульсов. Но импульс надо сделать
как можно короче, чтобы точнее измерить дальность. А чем короче
импульс, тем с большей погрешностью определяется его частота. Ведь
для этого надо сосчитать число периодов за определенный промежуток
времени. Этот промежуток равен длительности импульса; чем она
меньше, тем меньше периодов укладывается в импульсе и тем хуже
точность определения скорости. Следовательно, нужно управлять и
формой импульса: во время измерения дальности импульс надо сделать
коротким, а во время определения скорости -длинным. Ученые
предложили и другое, лучшее решение - излучать сравнительно длинные
импульсы, а внутри импульса ввести модуляцию, т. е. изменять частоту
или фазу колебаний по определенному закону. Такие сложные
радиолокационные сигналы позволили преодолеть роковое "соотношение
неопределенности" в радиолокации и одновременно повысить точность
определения и дальности, и скорости.
Вот пример сложного сигнала. Относительно длинный радиолокационный
импульс разбивается на некоторое число более коротких отрезков. В
течение каждого отрезка фаза сигнала имеет значение либо 0, либо я,
в соответствии с цифровым двоичным кодом. Код Баркера, например,
обладает интересным свойством: помноженный на такой же код с
некоторым сдвигом и усредненный, он дает максимальное значение
результата только в том случае, когда сдвиг равен нулю. В приемнике
отраженный сигнал детектируется фазовым детектором и подается на
сравнивающее устройство, в котором уже заложен переданный код. Когда
все разряды сравниваемых кодов совпадают, на выходе сравнивающего
устройства появляется сигнал совпадения. На рисунке показан
семиразрядный код Баркера. Хотя длительность всего импульса в семь
раз больше длительности передачи одного разряда, разрешающая
способность РЛС по дальности будет соответствовать именно
длительности одного разряда. Энергия всего импульса увеличится в
семь раз, что повысит и дальность действия, и точность определения
скорости.
Фазоманипулированный сигнал
Возможность когерентного накопления сигнала, т.е. суммирования
амплитуд многих последовательно излучаемых импульсов, достигается
лишь тогда, когда фаза следующих друг за другом импульсов не
изменяется. Передатчик в этом случае уже нельзя выполнить в виде
автогенератора, например, на магнетроне. Нужен задающий генератор,
вырабатывающий непрерывные колебания со стабильной частотой и фазой
и усилитель мощности с импульсной модуляцией.
Новые требования, предъявляемые к РЛС, привели к разработке
совершенно новой техники. С появлением транзисторов мощные
мегаваттные передатчики РЛС постепенно ушли в прошлое. Что же,
уменьшилась излучаемая мощность? Ничуть не бывало! Даже возросла.
Только создаваться она стала не одним мощным передатчиком, а многими
маломощными. Вот как это случилось.
