Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск (250,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.531

Стр.532

Стр.533

Стр.534

Стр.535

Стр.536

Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ВОЙСК Допущено Министерством обороны Российской Федерации в качестве учебника для студентов военных кафедр и курсантов учебных военных центров Военно-воздушных сил, обучающихся по военно-учетной специальности «Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов противовоздушной обороны Военно-воздушных сил», 07.04.2011 Под общей редакцией кандидата технических наук, доцента полковника запаса В.Н. Тяпкина Красноярск СФУ 2016

Стр.2

УДК 621.396.967 (075.2) ББК 32.95я73 О-75 Авторы: В.Н. Тяпкин, А.Н. Фомин, Е.Н. Гарин, Ю.Л. Фатеев, В.П. Бердышев, А.А. Ноговицын, А.В. Темеров, В.Г. Сомов, И.В. Лютиков O-75 Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск : учебник / В.Н. Тяпкин, А.Н. Фомин, Е.Н. Гарин [и др.] ; под общ. ред. В.Н. Тяпкина. – 2-е изд., перераб. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т. – 2016. – 536 с. ISBN 978-5-7638-3410-9 В учебнике приведены общие сведения о РЛС РТВ, их характеристиках и принципах построения; рассмотрены способы обзора пространства и измерения координат целей; даны основные технические характеристики и способы построения передающих устройств РЛС РТВ. Особое внимание уделено анализу влияния и вида зондирующего сигнала на защищенность РЛС от активных и пассивных помех, разрешающую способность и точность измерения координат. Приведены структурные схемы тракта приема и выделения сигналов, способы приема и обработки различных типов сигналов РЛС на фоне помех; методы и устройства защиты РЛС РТВ от активных и пассивных помех, особенности их технической реализации; изложены принципы построения устройств отображения радиолокационной информации и работы устройств формирования разверток индикаторов и масштабных меток. Учебник предназначен для студентов военных кафедр и курсантов учебных военных центров Военно-воздушных сил, обучающихся по военно-учетной специальности «Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов противовоздушной обороны Военно-воздушных сил», а также может быть использован студентами вузов укрупненной группы направления подготовки специальностей 210000 «Электронная техника, радиотехника и связь» (спец. 210304.65 «Радиоэлектронные системы») и всеми интересующимися вопросами построения, развития и современного состояния РЛС РТВ. УДК 621.396.96(075.8) ББК 32.95я ISBN 978-5-7638-3410-9 © Сибирский федеральный университет, 2016

Стр.3

530 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ........................................................................................................ 3 Глава 1. Радиолокационная система РТВ .............................................. 8 1.1. Принципы построения радиолокационной системы РТВ ....... 8 1.2. Внешняя среда радиолокационной системы РТВ .................... 15 1.2.1. Радиолокационные цели ................................................... 15 1.2.2. Мешающие отражения ..................................................... 19 1.2.3. Внешние излучения .......................................................... 21 1.2.4. Среда распространения радиоволн ................................. 23 1.3. Классификация РЛС РТВ ............................................................ 26 1.4. Основные тактико-технические характеристики РЛС РТВ .... 33 1.5. Обобщенная структурная схема РЛС ........................................ 39 1.6. Общие сведения о системе с активным запросом-ответом ..... 44 1.7. Кодирование и декодирование сигналов в системах опознавания ............................................................................................. 48 1.7.1. Кодирование ответных сигналов в НРЗ ......................... 48 1.7.2. Декодирование ответных сигналов в НРЗ ...................... 53 1.8. Структурная схема РЛС с истинной внутренней когерентностью ............................................................................................. 55 1.9. Структурная схема РЛС с эквивалентной внутренней когерентностью .................................................................................... 60 1.10. Структурная схема РЛС с эквивалентной внешней когерентностью .................................................................................... 61 1.11. Общие сведения о системах пассивной локации .................... 63 Контрольные вопросы ........................................................................ 76 Глава 2. Способы обзора пространства и измерения координат целей РЛС РТВ ............................................................................ 78 2.1. Зона обнаружения РЛС ................................................................ 78 2.2. Способы обзора пространстваи их влияние на боевые возможности РЛС .............................................................................. 85 2.3. Способы формирования зоны обнаружения ............................. 90 2.3.1. Зоны обнаружения целей дальномерами ........................ 93 2.3.2. Зоны обнаружения целей радиовысотомерами ............. 96 2.3.3. Зоны обнаружения целей трехкоординатными РЛС ..... 97 2.4. Особенности формирования зоны обнаружения целей в РЛС метрового диапазона волн ........................................................... 101 2.5. Способы измерения координат целей ........................................ 111 2.5.1. Измерение наклонной дальности доцели ....................... 112 2.5.2. Измерение азимута цели .................................................. 118 2.5.3. Измерение высоты полета цели ....................................... 120

Стр.531

531 2.6. Антенно-волноводные системы РЛС ......................................... 132 2.6.1. Основные характеристики антенно-волноводных систем ............................................................................... 133 2.6.2. Антенно-волноводный тракт РЛС сантиметрового диапазона волн 19Ж6 ..................................................... 135 2.6.3. Антенно-волноводный тракт РЛС дециметрового диапазона волн 22Ж6 ..................................................... 140 2.6.4. Антенно-волноводный тракт РЛС метрового диапазона волн 55Ж ..................................................................... 143 Контрольные вопросы ........................................................................ 148 Глава 3. Радиопередающие устройства РЛС РТВ ................................ 150 3.1. Зондирующие сигналы и влияние их параметров нахарактеристики РЛС ................................................................................. 151 3.1.1. Зависимость дальности обнаружения целей от параметров зондирующих сигналов ..................................... 153 3.1.2. Зависимость разрешающей способности РЛС от параметров зондирующих сигналов ................................. 159 3.1.3. Зависимость точности измерения координат целей от параметров зондирующих сигналов ............................. 166 3.1.3.1. Классификация ошибок измерения ................... 166 3.1.3.2. Ошибки измерения дальности ............................ 168 3.1.3.3. Ошибки измерения угловых координат ............ 169 3.1.4. Влияние параметров зондирующих сигналов на защищенность РЛС от активных помех .......................... 170 3.1.5. Влияние параметров зондирующих сигналов на защищенность РЛС от пассивных помех ........................ 171 3.2. Основные типы передающих устройств РЛС ........................... 172 3.2.1. Однокаскадные радиопередающие устройства РЛС .... 172 3.2.2. Особенности построенияоднокаскадных радиопередающих устройства РЛС ................................................ 174 3.2.3. Многокаскадные радиопередающие устройства РЛС .. 179 3.2.4. Особенности построения многокаскадногорадиопередающего устройства с «простым» зондирующим сигналом .......................................................................... 192 3.2.5. Особенности построения многокаскадного радиопередающего устройства с ФКМ зондирующим сигналом .................................................................................... 196 3.2.6. Особенности построения многокаскадного радиопередающего устройства с лчм зондирующим сигналом .................................................................................... 204 3.3. Импульсные модуляторы однокаскадных радиопередающих устройств ....................................................................................... 212

Стр.532

532 3.3.1. Принципы построения импульсных модуляторов и их классификация ................................................................ 212 3.3.2. Импульсный модулятор с полнымразрядом накопителя ............................................................................... 214 3.3.3. Импульсный модулятор с частичным разрядом накопителя ............................................................................... 221 3.3.4. Генераторные приборы однокаскадныхрадиопередающих устройств .......................................................... 222 Контрольные вопросы ........................................................................ 231 Глава 4. Радиоприемные устройства РЛС РТВ .................................... 233 4.1. Структурная схема тракта приема и выделения сигналов из помех ............................................................................................. 233 4.2. Технические характеристики радиоприемных устройств иихвлияние на боевые возможности РЛС ................................. 240 4.3. Способы увеличения динамического диапазона радиоприемных устройств .......................................................................... 245 4.4. Радиоприемные устройства для обработки узкополосных эхо-сигналов ................................................................................. 257 4.5. Радиоприемные устройства для выделения широкополосных эхо-сигналов ................................................................................. 263 4.5.1. Прием и обработка линейно-частотномодулированных сигналов ............................................. 264 4.5.2. Прием и обработка фазокодоманипулированных сигналов ........................................................................... 268 4.6. Устройства накопления эхо-сигналов ........................................ 272 4.6.1. Назначение и классификация устройств накопления радиолокационных эхо-сигналов .................................. 272 4.6.2. Некогеренотные накопители эхо-сигналов .................... 273 4.6.3. Когерентные накопители эхо-сигналов .......................... 276 4.6.4. Рециркуляторы. Принципы построения ......................... 281 4.6.5. Цифровые устройства накопления радиолокационных эхо-сигналов .................................................................... 286 Контрольные вопросы ........................................................................ 290 Глава 5. Способы и устройства защиты РЛС РТВ от активных помех .............................................................................................. 292 5.1. Технические характеристики систем защиты РЛС РТВ от активных помех ....................................................................... 293 5.2. Способы защиты РЛС РТВ от активных помех ........................ 294 5.2.1. Уравнение противорадиолокации ................................... 294 5.2.2. Частотная селекция эхо-сигналов и помех ..................... 300 5.2.3. Поляризационная селекция .............................................. 303 5.2.4. Временная селекция .......................................................... 305

Стр.533

533 5.2.4.1. Селекция по длительности импульсов .............. 305 5.2.4.2. Селекция импульсов по периоду повторения ... 306 5.2.5. Пространственная селекция ............................................. 308 5.3. Адаптивная пространственная селекция эхо-сигналов и активных шумовых помех .............................................................. 312 5.3.1. Принцип работы корреляционного автокомпенсатора . 312 5.3.2. Квадратурный автокомпенсатор активных помех ........ 314 5.3.3. Гетеродинный авокомпенсатор активных помех .......... 319 5.4. Алгоритмы и устройства адаптации к активным помехам в РЛС с фазированной антенной решеткой ............................... 324 5.4.1. Алгоритм адаптивного обнаружителя сигнала на фоне коррелированных помех ................................................ 324 5.4.2. Дискретное оценивание измеряющейся во времени корреляционной матрицы помехи ................................ 330 5.4.3. Оценивание изменяющейся по мощности и во времени обратной корреляционной матрицы помехи .......... 335 5.4.3.1. Алгоритмы и устройства текущего оценивания весового вектора ...................................................... 337 5.4.3.2. Диаграмма направленности фазированной антенной решетки при адаптации к помеховой обстановке ................................................................................. 345 5.4.3.3. Способы сохранения формы главного лепестка диаграммы направленности фазированной антенной решетки ..................................................................... 349 5.5. Пример техническойреализацииадаптивной системы защиты от непрерывных активных помехв РЛС РТВ ...................... 356 5.6. Система пеленгации постановщиков активных шумовых помехв РЛС РТВ .......................................................................... 360 5.7. Пространственная селекция импульсных помех ...................... 365 5.7.1. Амплитудная пространственная селекция импульсных помех ........................................................................ 365 5.7.2. Фазовый способ пространственной селекции импульсных помех .............................................................. 367 Контрольные вопросы ........................................................................ 369 Глава 6. Способы и устройства защиты РЛС РТВ от пассивных помех .............................................................................................. 371 6.1. Способы защиты РЛС РТВ от пассивных помех ...................... 371 6.1.1. Основные отличия эхо-сигналов от целей и пассивных помех ........................................................................ 372 6.1.2. Показатели защищенности РЛС РТВ от пассивных помех ................................................................................ 382

Стр.534

534 6.1.3. Основные способы защиты РЛС РТВ от пассивных помех ................................................................................ 386 6.1.3.1. Пространственная селекция ............................... 387 6.1.3.2. Поляризационная селекция ................................ 388 6.1.3.3. Частотная (скоростная) селекция ....................... 391 6.2. Обобщенная структурная схема системы подавления пассивных помех ................................................................................ 397 6.3. Системы СДЦ с неперестраиваемыми устройствами череспериодного вычитания ................................................................ 411 6.3.1. Системы СДЦ в РЛС с эквивалентной внутренней когерентностью ................................................................... 411 6.3.2. Системы СДЦ в РЛС с внешней когерентностью ......... 414 6.3.3. Системы СДЦ в РЛС с истинной когерентностью на основе доплеровских частотных фильтров .................. 417 6.3.3.1. Фильтровые системы СДЦ ................................. 418 6.3.3.2. Кореляционно-фильтровые системы СДЦ ........ 422 6.4. Адаптивные системы СДЦ .......................................................... 425 6.4.1. Однократные системы череспериодной автокомпенсации ................................................................................. 427 6.4.2. Двухкратные системы череспериодной автокомпенсации ................................................................................. 431 6.5. Цифровые системы СДЦ ............................................................. 436 6.5.1. Принципы построения цифровых систем СДЦ ............. 436 6.5.2. Обобщенная структурная схема цифровой системы обработки радиолокационных сигналов ...................... 437 6.5.3. Цифровая система СДЦ с обработкой сигналов во временнóй области.......................................................... 441 6.5.3.1. Цифровая СДЦ с нерекурсивным гребенчатым фильтром подавления ..................................................... 442 6.5.3.2. Цифровая СДЦ с рекурсивным гребенчатым фильтром подавления ..................................................... 446 6.5.4. Цифровая система СДЦ с обработкой сигналов в частотной области ................................................................ 453 6.6. Принципы построения устройств стабилизации уровня ложных тревог ..................................................................................... 463 6.6.1. Формирование адаптивного порогаобнаружения ......... 463 6.6.2. Устройство стабилизации уровня ложных тревог по дальности ......................................................................... 465 6.6.2.1. Формирование порогаобнаружения по методу «скользящего окна» ........................................................ 465 6.6.2.2. Устройство стабилизации уровня ложных тревог по дальности с усечением выборки .................. 468

Стр.535

535 6.6.2.3. Адаптивный обнаружитель, использующий алгоритм порядковых статистик при формировании порога обнаружения ....................................................... 471 6.6.2.4. Быстродействующий параметрический ПСобнаружитель .................................................................. 473 6.6.2.5. Непараметрические обнаружители .................... 475 6.6.3. Устройство стабилизации уровня ложных тревог по азимуту ............................................................................. 479 Контрольные вопросы ........................................................................ 484 Глава 7. Классификация и принципы построения устройств отображения радиолокационной информации ..................... 486 7.1. Назначение и классификация индикаторных устройств ......... 486 7.2. Особенности формирования разверток экранов индикаторов 492 7.2.1. Принципы построения индикаторов обзорных РЛС ..... 492 7.2.1.1. Функциональный состав индикатора ................ 493 7.2.1.2. Индикаторы кругового обзора с вращающимися отклоняющими системами ................................... 496 7.2.1.3. Индикатор кругового обзора с неподвижнойотклоняющей системой .................................................. 499 7.2.2. Принципы построения системы отображения радиовысотомера ...................................................................... 504 7.2.2.1. Способы построения индикаторов измерения высоты .............................................................................. 504 7.2.2.2. Функциональная схема индикаторов измерения высоты ....................................................................... 509 7.3. Формирование масштабных отметок ......................................... 513 7.3.1. Системы передачи и формирования масштабных отметок азимута РЛС РТВ ................................................. 513 7.3.1.1. Принципы построения систем передачи азимута РЛС РТВ ................................................................. 513 7.3.1.2. Принципы построения систем формирования масштабных отметок азимута РЛС РТВ ...................... 516 Контрольные вопросы ........................................................................ 520 Заключение ................................................................................................... 521 Библиографический список ...................................................................... 523 Список сокращений .................................................................................... 525

Стр.536