Система радиолокационных средств РТВ

1.

Сибирский федеральный университет
ЛЕКЦИЯ
по дисциплине «ВОЕННО -ТЕХНИЧЕСКАЯ
ПОДГОТОВКА»
Тема №1.ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАДИОЛОКАЦИИ.
Занятие №3. Система радиолокационных средств
РТВ.

2.

Цель занятия :
1.Довести до студентов основные
принципы радиолокации и
принципиальные
Возможности РЛС на основе этих
принципов.
2.Довести как происходит
классификация РЛС по тактическим и
техническим признакам.

3.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Роль принципов радиолокации и
технических ограничений в построении
систем радиолокационных средств РТВ
2.Классификация РЛС РТВ.

4.

Сибирский федеральный университет
Литература
1.
2.
3.
Основы построения радиолокационного
вооружения радиотехнических войск.
Литвинов В.В. Харьков ВИРТА ПВО, 1986
г. Стр. 48-54.
Основы построения РЛС. Бондаренко Б.Ф.
Киев ВИРТУ ПВО. 1980 г.
Теоретические основы радиолокационных
систем РТВ: Учебн. пособие / М.И. Ботов,
В.А. Вяхирев. Красноярск: Сибирский
федеральный ун-т, 2007 г. Стр. 79-92.

5.

Вопрос№.1. Роль принципов радиолокации и технических
ограничений в построении систем радиолокационных
средств РТВ.
Принцип (лат. начало, основа) общее положение,
сформулированное на основе той или иной формы
бытия или закономерности и содержащий в себе
требования к субъекту, ориентирующие его в какойлибо сфере деятельности.
Связь видового понятия «принцип радиолокации», знание
которого необходимо при изучении данного курса, с
родовым
«принцип»
можно
проиллюстрировать
следующей логической цепочкой: принцип принцип
науки принцип технической науки принцип
радиотехники принцип радиолокации.

6.

Принцип
радиолокации
общее
теоретическое положение радиолокации
нормативного характера, сформулированное
на основе закономерностей радиолокации и
содержащее в себе обобщенные требования,
некоторую
систему
правил,
которые
ориентируют субъекта в его технической
деятельности
по
проектированию,
разработке, производству и эксплуатации
радиолокационных средств.

7.

Можно выделить следующие принципы
радиолокации:
1. Принцип диффузного отражения электромагнитных
(ЭМ) волн от неоднородностей в среде распространения.
2. Принцип постоянства скорости распространения ЭМ
волн в однородной среде.
3. Принцип прямолинейности распространения ЭМ волн в
однородной среде.
4. Принцип направленности излучения электромагнитной
энергии в направлении на объект радиолокации.
5. Принцип связи технических характеристик и
параметров РЛС с параметрами внешней среды и
характеристиками целей.

8.

Первый
принцип
отражает
безусловную
возможность
обнаружения неоднородностей (целей) в пространстве.
Второй принцип отражает принципиальную возможность
измерения дальности до объекта по измерению времени
запаздывания - t3 сигнала, отраженного от цели (эхо – сигнал)
относительно зондирующего сигнала РЛС:
Д с tЗ 2
.
(1).
Третий и четвертый принципы отражают
принципиальную возможности измерения направления
на объект (угловых координат объекта).

9.

. Если первых четыре положения подчеркивают
принципиальную реализуемость радиолокационного
метода, то пятый принцип подчеркивает, что
техническая реализация метода сопровождается
борьбой
противоположных
(противоречащих)
требований
и
представляет
собой
результат
постоянных всесторонних компромиссов между
необходимыми параметрами РЛС (зависят от СВН
противника и тактики их применения) и их
возможным воплощением, которое зависит от условий
научно-технических разработок проблемы, финансовоэкономических
и
технико-технологических
возможностей страны.

10.

Аналитически эта связь выражается
формулой радиолокации. Эта формула
позволяет установить и оценить:
1.Взаимосвязь параметров РЛС с параметрами
воздушных объектов и внешней средой.
2. Предъявить обоснованные требования к основным
тактическим и техническим параметрам РЛС.
3. Определить возможные технические ограничения и
оценить степень их влияния на боевые возможности и
технические параметры РЛС.

11.

Представим уравнение радиолокации с учетом обзора РЛС
зоны обнаружения произвольным способом:
,
)
где :
Д ( , ) Д d н ( , )
4
Д
- дальность обнаружения цели
РЛС в направлении с условными
координатами и
- максимальная дальность обнаружения цели в зоне;
;
d н ( , ) d ( , ) / Д 1
- нормированная дальность
действия РЛС;
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Gu( , )
- коэффициент усиления излучающей
(передающей) антенны РЛС.

12.

;
;
,
L
– коэффициент потерь в реальном тракте обработки эхосигналов,
L 1
2
q ПОР
– пороговое значение параметра обнаружения
(отношение сигнал/(шум + помеха) на входе устройства
сравнения с порогом обнаружения, при котором
обеспечивается заданное качество обнаружения),
2
q ПОР
2Э ПР N 0
Э ПР - энергия принятого сигнала;
N 0 , N П - соответственно спектральные плотности
собственных шумов приемника и остатков
компенсации помех, пересчитанные на вход детектора
γ-коэффициент различимости (отношение сигнал/(шум +
помеха) на входе приемника, при котором обеспечиваются
заданные показатели качества обнаружения);
2
0
,
5
L
q
γ
ПОР

13.

Сибирский федеральный университет
Д
- максимальная дальность обнаружения цели в зоне;
d н ( , ) d ( , ) / Д 1- нормированная дальность действия РЛС;
Gu( , ) - коэффициент усиления излучающей (передающей) антенны РЛС.
Эн ( , )
- энергия, излучаемая передающей антенной РЛС;
Aн( , ) Aн пн ( , ) - эффективная площадь приемной антенны в направлении с координатами и
Aн'эфф
- максимальное значение эффективной площади приемной
антенны;
пн ( , ) Ан( , ) / Aнэфф 1 - нормированная эффективная площадь приемной антенны;
1 L
- средне значение ЭПР цели;
- коэффициент различимости (отношение сигнал/шум на входе приемника, при котором
обеспечивается заданное качество обнаружения);
- отношение сигнал/шум на входе устройства сравнения с порогом, при котором
1
обеспечивается заданное качество обнаружения;
L - коэффициент потерь, учитывающий, во-первых, отличие параметров реальной пачки с
прямоугольной огибающей; во-вторых, отличие реальной обработки отраженных сигналов от
оптимальной;
N0
- спектральная плотность собственных шумов приемника, пересчитанная на его вход.

14.

15.

16.

Вопрос№2.Классификация РЛС РТВ.
Классификация РЛС по тактическим признакам.
Удовлетворительно разрешить противоречия обеспечения
больших
дальностей
и
высот
обнаружения;
разрешающих
способностей
и
возможностей
обнаружения маловысотных целей (МВЦ) в одной
конструкции РЛС РТВ не удаётся. По этой причине парк
РЛС РТВ должен содержать, как минимум, два класса:
1) РЛС с антеннами больших размеров и мощными
передатчиками, но с вынужденно ограниченными
высотами подъема - h
.
A
2) РЛС маловысотного поля со сравнительно небольшими и
легкими антеннами, что обеспечивает размещение их на вышках
h A 30...60 м
(мачтах) при
;

17.

Первый класс содержит РЛС повышенной дальности
действия, обеспечивающие создание основного РЛП на больших
и средних высотах.
У второго класса РЛС зоны обнаружения могут быть
значительно меньше как по дальности, так и по углу места, чем у
РЛС первого класса
РЛС первого класса являются основными источниками РЛИ.
Они обеспечивают радиолокационную разведку воздушного
противника на максимальных дальностях и добывание
наиболее точной боевой информации, чему способствуют
большие размеры антенн и, следовательно, узкие лучи ДНА, а
также высокие отношения сигнал/помеха в трактах приема.
Эти РЛС целесообразно оснащать всем комплексом средств
помехозащиты и высокопроизводительными средствами
обработки и передачи РЛИ.

18.

19.

. К настоящему времени наиболее устоявшимися
являются два названия 1-го класса:
1) «РЛС обнаружения, наведения и целеуказания»
(ОНЦУ), что отражает полноту выполнения задач;
2) «РЛС боевого режима» (БР), что отражает обобщенный
функциональный признак.
В РЛС первого класса используют, главным образом,
13...25см
короткие дециметровые волны
, что обеспечивает удовлетворительный выбор значений эффект.
площади антенны,
Ширины
ДНА в плоскостях:
.
А, А , А ,

20.

РЛС второго класса – «маловысотного поля»
(МВП) - по назначению, перечню и качеству
выполнения задач не отличаются от РЛС 1-го
класса и также являются, по существу, РЛС ОНЦУ
БР, но с меньшей пространственной зоной
ответственности, что позволяет достичь
необходимого качества боевой и разведывательной
информации при существенно меньших весах,
габаритах .

21.

В силу ограниченных зон видимости МВЦ класс РЛС
маловысотного поля является многочисленным по
общему количеству образцов. РЛС маловысотного
поля выполняют либо с длиной волны - 10см
(трёхкоординатные РЛС), либо в дециметровом
диапазоне волн (РЛ дальномеры с легкими антеннами
для подъема на мачтах).
РЛС РТВ боевого режима и РЛС маловысотного поля
предназначены главным образом для решения боевых
задач военного времени; они имеют высокую
стоимость при ограниченном ресурсе до ремонта
(примерно 10...12 тыс. часов).

22.

-длина волны
F- частота
Наименование
диапозона
10000м и более
300 кГц и менее
10000-1000 м
30-300 кГц
Сверхдлинные
волны
Длинные волны
1000-100м
300-3000 кГц
Средние волны
100-10 м
3-30мГц
КВ
10 м-1мм
30-300 000мГц
УКВ
10м-1м
30-300мГц
Метровые волны
100см-10см
300-3000мГц
Дециметровые
волны
10см-1см
3000-30 000мГц
10мм-1мм
Сантиметровые
волны
30 000-300 000 мГц Миллиметровые
волны
Деление радиоволн на диапазоны

23.

По этой причине оправдано существование 3-го
класса РТВ «РЛС дежурного режима» (ДР),
которые технически проще, значительно дешевле,
чем соответствующие РЛС 1-го и 2-го классов.
РЛС ДР должны обеспечивать, в основном,
добывание разведывательной информации, дальнее
обнаружение и предупреждение о воздушном
противнике, контроль и обеспечение полетов своей
авиации. У РЛС ДР допустимы несколько
сниженные тактико-технические характеристики
по точности измерения координат и разрешению
целей, помехозащищенности.

24.

РЛС ДР могут выполняться во всех диапазонах волн,
используемых в РТВ. Особое значение имеет
использование метровых волн..
Кроме трех основных классов РЛС, в интересах РТВ
ВВС создаются РЛС специального назначения,
которые условно можно объединить в 4-й класс. К
ним относятся:
- РЛС программного обзора, обеспечивающие «силовую»
борьбу с ПАП, раскрытие состава целей и, возможно,
классов (типов) ЛА, эти РЛС должны использовать очень
узкие лучи ДНА, разнообразные, в том числе
широкополосные и сверхширокополосные, зондирующие
сигналы, электронное сканирование лучом ФАР и
выполнять задачи по целеуказанию (ввиду ограниченных
поисковых возможностей);

25.

-РЛС для горных позиций, обладающие
повышенной защищенностью от пассивных помех,
устойчивостью
к
жестким
метеоусловиям,
способностью работать в разреженной атмосфере,
при дистанционном управлении и контроле
состояния;
-РЛС для удаленных и малонаселенных районов
тундры для автономной работы без боевых
расчетов;
-радиолокационные
станции
САЗО
для
управления полетами и наведения авиации ВВС;
-РЛС маловысотного поля на специальных
носителях - привязанных аэростатах.

26.

К тактическим признакам относятся:
- целевое назначение РЛС;
-степень мобильности;
- количество измеряемых координат и др.
Наиболее существенными техническими
признаками являются:
-метод радиолокации, используемый в РЛС;
-метод дальнометрии или вид зондирующих
сигналов;
-диапазон рабочих волн (частот);
-число независимых радиолокационных каналов.

27.

РЛС РТВ ВВС
По
це
ле
во
му
на
зн
ач
ен
ию
РЛС боевого
режима
РЛС дежурного
режима
РЛС
маловысотног
о поля
РЛС
специального
назначения
По
кол
иче
ств
у
изм
еря
ем
ых
коо
рди
нат
РЛС
трехкоординат
ные
РЛС
двухкоординат
ные
РЛС
однокоордина
тные
По
сте
пе
ни
мо
би
ль
но
сти
Стационарн
ые РЛС
Перевози
мые РЛС
Подвижн
ые РЛС
Классификация радиолокационных станций РТВ
по тактическим признакам

28.

Классификация РЛС по техническим признакам.
Главными достоинствами импульсных РЛС являются
простота измерения дальности по цели, а также
возможность использования одной антенны для излучения
зондирующих и приема отраженных сигналов.
К недостаткам относится:
-необходимость применения передатчиков с большими
импульсными мощностями;
- сложность измерения скорости цели, особенно с высокой
точностью.
РЛС с непрерывным излучением обеспечивают
селекцию целей по скорости и однозначно измеряют
скорость в широком диапазоне ее возможных изменений,
работают при относительно малой мощности излучения.
К недостаткам РЛС с непрерывным излучением
следует отнести сложность развязки приемного и
передающего трактов, сложность выходных устройств

29.

По виду зондирующих сигналов
импульсные РЛС делят на:
.
-некогерентные;
-когерентно-импульсные:
а) без внутри импульсной модуляцией (узкополосные);
б) с внутриимпульсной модуляцией: частотной или
фазовой -широкополосные).
В РЛС с непрерывным излучением могут использоваться:
немодулированные незатухающие колебания; частотномодулированные колебания; непрерывные шумоподобные
сигналы.

30.

РЛС РТВ ВВС
По
диа
паз
ону
вол
н
Метровый
диапазон
Дециметровый
диапазон
сантиметровый
диапазон
Со сложным
сигналом
По виду
излучаемого
сигнала
Им
пул
ьсн
ые
Неп
рер
ывн
ые
По
мет
оду
рад
иол
ока
ции
С простым
сигналом
С ФКМ
С ЛЧМ
С комбинированным
сигналом
сигналом
сигналом
Пассивные
По числу
каналов
Активные
С
акт
ивн
ым
отв
ето
м
С
пасс
ивн
ым
отв
ето
м
Од
нок
ана
льн
ые
Классификация радиолокационных станций РТВ по техническим признакам
Мн
ого
кан
аль
ные

31.

-длина волны
F- частота
Наименование
диапозона
10000м и более
300 кГц и менее
10000-1000 м
30-300 кГц
Сверхдлинные
волны
Длинные волны
1000-100м
300-3000 кГц
Средние волны
100-10 м
3-30мГц
КВ
10 м-1мм
30-300 000мГц
УКВ
10м-1м
30-300мГц
Метровые волны
100см-10см
300-3000мГц
Дециметровые
волны
10см-1см
3000-30 000мГц
10мм-1мм
Сантиметровые
волны
30 000-300 000 мГц Миллиметровые
волны
Деление радиоволн на диапазоны

32.

Задание на самоподготовку:
1.Изучить принципы радиолокации. Обратить
внимание на то ,какие параметры ЛА позволяют
определять эти принципы?
2.Изучить Классификацию РЛС по тактическим и
техническим признакам.
3. Как доказать, что максимальная дальность
обнаружения РЛС, при заданных энергии
зондирующего сигнала и эффективной площади
антенны, зависит от формы зоны обзора и способа
ее просмотра приемной антенной?