Радиолокационные станции

Радиолокационная станция (РЛС)

Радиолокационная станция (РЛС) или радар (англ. radar от RAdio Detection And Rangig — 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 1941 году, впоследствии в его написании прописные буквы были заменены строчными.

радиолокационный станция радар трассовый

История

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц начал эксперименты, в ходе которых он открыл существование электромагнитных волн, предсказанных теорией Джеймса Максвелла. Герц научился генерировать и улавливать электромагнитные радиоволны и обнаружил, что они по-разному поглощаются и отражаются различными материалами.

Попутно с работами по радиосвязи А. С. Попов сделал еще одно важное открытие. В 1897 году во время опытов по радиосвязи между кораблями он обнаружил явление отражения радиоволн от корабля. Радиопередатчик был установлен на верхнем мостике транспорта «Европа», стоявшем на якоре, а радиоприемник — на крейсере «Африка». В отчете комиссии, назначенной для проведения этих опытов.

Этим открытием А. С. Попова было положено начало новому средству наблюдения —радиолокации. Несовершенство техники не позволило тогда же использовать его для создания практически приемлемых приборов, на это потребовалось ещё около 40 лет.

В 1905 году X. Хюльсмейеру был выдан германский патент, по заявке идеи радиолокатора от 30 апреля 1904 г. В США открытие отражения радиоволн приписывают Тейлору и Юнгу в 1922 году.

Одно из первых устройств, предназначенных для радиолокации воздушных объектов продемонстрировал 26 февраля 1935 года шотландский физик Роберт Ватсон-Ватт, который примерно за год до этого получил первый патент на изобретение подобной системы.

В США первый контракт военных с промышленностью был заключён в 1939 году.

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

· Мобильные РЛС По типу действия

· Первичные или пассивные

· Вторичные или активные

· Совмещённые По диапазону волн:

· Метровые

· Дециметровые

· Сантиметровые

· Миллиметровые

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 трикомпонента: передатчик, антенна и приёмник.

Передатчик (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 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.

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

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 16 384 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.

Трассовый радиолокационный комплекс

Создание трассового радиолокационного комплекса преследовало две основные цели:

Ш обеспечение 100%-ного дублирования на радиолокационной позиции всех средств, необходимых для обеспечения управления воздушным движением;

Ш обеспечение возможности использования получаемой радиолокационной информации для решения задач двойного назначения.

ТРЛК «ЛИРА-Т» создан путем модернизации типовых трассовых радиолокационных позиций, используемых Государственной службой гражданской авиации. При этом существующие на позициях РЛС П-37 дорабатываются до РЛС «ЛИРА-ТВК» со встраиванием вторичного радиолокатора, запросчика госопознавания и АПОИ.

Созданный путем такой модернизации комплекс приобретает совершенно новое качество: имея в своем составе все необходимые средства, он имеет также 100%-ный резерв абсолютно всех систем, включая антенны и привода, чего нет сегодня ни на одной позиции.

Таким образом, при сравнительно небольших затратах строится радиолокационная позиция со сверхвысоким коэффициентом готовности, которая может использоваться как позиция двойного назначения.

В состав ТРЛК «ЛИРА-Т» входят:

§ две обзорные РЛС «ЛИРА-ТВК» со встроенными вторичными локаторами и аппаратурой государственного опознавания;

§ дублированная аппаратура первичной обработки информации «АПОИ-ТВК»;

§ комплекс средств отображения КАСО «ТОПАЗ 2000? с резервированием устройств.

РЛС «ЛИРА-ТВК» создается путем модернизации РЛС П-37 на существующих позициях. В процессе модернизации используется приемопередающая кабина РЛС П-37 и нижнее зеркало антенной системы, при этом производится встраивание нового облучателя со встроенным каналом НРЗ. Вместо верхнего зеркала устанавливается двухдиапазонная моноимпульсная антенная решетка ВРЛ, выполненная по технологии ДОС, или (по желанию заказчика) антенная система ВРЛ «Малахит». Дорабатывается опорно-поворотное устройство с целью повышения долговечности и привод вращения для обеспечения функционирования РЛС при скорости ветра до 30 м/с.

В ППК устанавливаются три приемопередающих канала с системами СДЦ от изделия ЛИРА-1? (1Л118), аппаратура ВРЛ и запросчик ГО. Передача данных на АПОИ-ТВК и прием команд осуществляется по стандартному каналу передачи данных через ВЧ кольца токосъемника.

Аппаратура дистанционного управления, контроля и поиска неисправностей, а также АПОИ-ТВК располагаются в контейнере типа «Универсал» или (по желанию заказчика) в имеющемся на позиции здании.

Основные тактико-технические характеристики трассового радиолокационного комплекса «ЛИРА-Т»