УЧЕБНИК САРП100

Фазоманипулированный сигнал можно также сжать по частоте в N раз.

На рис. 9.7 представлена структурная схема сжатия по частоте фазоманипулированного сигнала

AG(t) sinωt ,

где A – амплитуда сигнала, G(t) – квазислучайная кодовая последовательность.

Врассматриваемом случае прием сигнала возможен, когда генерируемая в месте приема кодовая последовательность G(t) совпадает во времени с кодовой последовательностью принимаемого сигнала.

Сигнал после декодера на выходе узкополосного фильтра представляет собой синусоидальную посылку длительностью

Nτ .

Всоответствии с общей теорией функций неопределенности (см. главу IV) продолжительные посылки позволяют измерять с высокой точностью значение доплеровской частоты (скорости цели).

Таким образом, фазоманипулированные последовательности (сложные сигналы) позволяют обеспечивать высокоточное измерение как дистанции, так и скорости движения цели.

Возможностью сжатия во времени обладают также частотно - модулированные импульсные посылки. Излучение периодической последовательности частотно-модулированных импульсов позволяет применять в РЛС лишь одну антенну, т.

281

к. временное разделение зондирующих и отраженных от цели эхо-сигналов при импульсном излучении легко выполнимо.

Если несущая частота прямоугольного радиоимпульса длительностью Tи меняется по линейному закону (рис. 9.8а), то частотный спектр такого радиоимпульса равномерен в пределах Пи (рис. 9.8б).

Рис. 9.8

Скорость изменения частоты определим в виде:

γ = πПи .

Tи

На выходе согласованного фильтра получим радиоимпульс

U(t) = sin πПиt (рис. 9.9).

πПиt

2

Длительность импульса на нулевом уровне равна Пи , на

1

уровне 0,64 – Пи .

Отношение длительности входного импульса к выходному (на уровне 0.64) определится величиной:

282

Пи

Рис. 9.9

Как видим, отношение длительностей численно равно базе сигнала. В В раз возрастает отношение сигнал – шум (по мощности) на выходе согласованного фильтра.

Оптимальный фильтр можно построить на основе дисперсионных линий задержки на ПАВ-ах.

Дисперсионными линиями называют линии задержки с переменным временем группового запаздывания для различных спектральных составляющих сигнала. Высокие частоты, соответствующие началу сигнала, в дисперсной линии задерживаются больше, а низкие частоты сигнала действуют позже, но задерживаются меньше. Благодаря этому образуется сжатый импульс на выходе дисперсионной линии.

283

Контрольные вопросы

1.Назовите основные преимущества и недостатки РЛС с некогерентным и когерентным излучением несущей частоты сигналов.

2.Назовите виды функций неопределенности.

3.Какие преимущества и недостатки доплеровской РЛС?

4.Какую функцию неопределенности имеют сигналы с V-образной частотной модуляцией?

5.Назовите форматы сигналов, обеспечивающие сжатие сигналов на выходе согласованного фильтра.

6.Обеспечивают ли сигналы, построенные на основе кодовых последовательностей, высокоточное измерение дистанции до цели и скорость движения цели?

7.Какой характеристикой обладает дисперсионная линия за-

держки?

284

ГЛАВА X. НАВИГАЦИОННЫЕ РЛС С АКТИВНЫМ ОТВЕТОМ

10.1. Назначение и классификация РЛС с активным ответом

РЛС с активным ответом представляет собой приемопередающее устройство, которое работает не самостоятельно и не непрерывно, а посылает ответные сигналы только после приема зондирующих сигналов от судовой (авиационной) РЛС.

РЛС с активным ответом предназначены для надежного обнаружения целей, на которых устанавливается ответчик.

РЛС с активным ответом разделяются на радиолокационные маяки-ответчики (РМО), или РАКОНЫ (RADAR BEACON), и судовые радиолокационные ответчики (РЛО), или транспондеры.

РМО устанавливаются на маяках, светящих знаках, буях или условленных местах, координаты которых известны. РМО излучают ответные сигналы на запросы судовых РЛС.

РЛО устанавливаются на судах, спасательных шлюпках и плотах и используются для обнаружения судна или спасательного средства, а также могут использоваться для автоматической передачи информации о параметрах движения судна. РЛО излучают сигналы на запросы судовых или авиационных РЛС.

РМО разделяются на три класса: большой дальности (до 26 миль), средней дальности (8…15 миль) и малой дальности (до 6 миль).

10.2. Принцип действия и технические характеристики РМО

РМО большой дальности устанавливаются на береговых навигационных знаках на высоте более 30 м над уровнем моря.

РМО средней дальности устанавливаются на навигационных знаках (плавучие маяки, большие буи),а также на береговых знаках на высоте менее 30 м над уровнем моря.

285

РМО малой дальности действия предназначены для установки на буях или знаках, ограждающих входы в порты (гавани) и др.

Технические характеристики разных классов РМО приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1

РМО, как отмечалось ранее, излучают сигналы только после приема зондирующих сигналов проходящих судов.

Принятые ответчиком сигналы усиливаются и после соответствующего преобразования излучаются передатчиком ответчика.

Время задержки ответных сигналов для каждого РМО различно и может находиться в пределах 0,46…13 мкс.

Для опознавания РМО излучаемые сигналы представляют собой последовательность кода МОРЗЕ. Каждому РМО присвоен свой опознавательный сигнал, например, Х; Д; А; Р.

По сигналам РМО можно определить пеленг на РМО и расстояние до него. Расстояние от судна до РМО соответствует расстоянию от центра индикатора РЛС до начала ответного

286

сигнала, но полученное значение будет несколько больше из-за задержки ответного сигнала в аппаратуре РМО.

Почти все РМО работают на длине волны λ = 3 см и лишь некоторые из них на длине волны λ = 10 см.

Ряд маяков работают одновременно в обоих диапазонах.

Вкачестве генераторов частот в ответчиках используются диоды Ганна. Возможная расcтройка несущей частоты относительно номинала может достигать до 200 МГц.

Так как судовые РЛС могут иметь различные рабочие частоты, то для обеспечения использования РМО необходимо, чтобы частоты излучения (и приема) РЛС и РМО совпадали. Это достигается путем автоматического измерения в РМО частоты сигнала РЛС с последующей настройкой передатчика РМО на измеренную частоту или путем использования метода «качания» частоты. В последнем случае частота излучения РЛС не измеряется, но частота, на которой излучаются ответные сигналы РМО, плавно меняется в пределах диапазона частот судовых РЛС.

Впервом случае ответные сигналы РМО передаются с определенным фиксированным периодом. Во втором случае период появления на экране РЛС ответных сигналов равен периоду изменения рабочей частоты передатчика РМО. Период изменения рабочей частоты лежит в пределах 1…2 мин.

На рис. 10.1 представлена структурная схема РМО с пилообразным изменением несущей частоты.

Рис. 10.1

287

На рис. 10.2 показан вид сигнала от РМО на экране ЭЛТ судовой РЛС. Сигнал опознавания «К».

Рис. 10.2

10.3. Принцип действия и технические характеристики РЛО

Судовые радиолокационные ответчики (РЛО) или транспондеры, как отмечалось выше, предназначены для определения места судна или спасательных средств при бедствии с помощью спасательных судов (самолетов).

По требованию ИМО РЛО должен правильно работать при запросе его судовой РЛС с расстояния не менее 5 м. м. при высоте установки антенны судовой РЛС – 15 м. Он также должен правильно работать при запросе с расстояния не менее 30 м.м. авиационным радиолокатором при импульсной мощности 10 кВт с высоты 3000 футов (около 900 м).

Внешний вид РЛО приведен на рис. 10.3.

На наружной стороне имеется краткая инструкция по эксплуатации и дата истечения срока службы батарей. Корпус РЛО окрашен в хорошо видимый желтый или оранжевый цвет.

РЛО выдерживает сбрасывание в воду с 20 м, водонепроницаем на глубине 10 м, имеет положительную плавучесть и оборудован плавучим фалинем (если не является частью конструкции спасательного плота или шлюпки).

РЛО начинают излучать сигналы в 3-сантиметровом диапазоне после запроса от любых судовых или авиационных РЛС, работающих на частотах 9200…9500 МГц.

288

РЛО приводятся в рабочее состояние вручную при аварийной ситуации.

Рис. 10.3

РЛО при приеме зондирующих импульсов судовых или авиационных РЛС автоматически излучает ответные сигналы. Имеется индикация во включенном состоянии и в режиме излучения. На каждый зондирующий импульс от РЛС излучается ответный сигнал длительностью 100 мкс.

Несущая частота ответного сигнала меняется по пилообразному закону. В отличие от РМО несущая частота в РЛО меняется быстро, за время около 8 мкс.

Ответный сигнал с быстро меняющейся несущей частотой отображается на экране судовых и авиационных РЛС в виде серии из 12 меток, соответствующих дистанции до 8 м. м. от положения РЛО вдоль линии его пеленга. Этот ответный сигнал легко распознается среди других целей и спасательное судно (самолет) могут определить координаты РЛО.

В табл. 10.2 приведены основные технические характеристики РЛО.

289

Таблица 10.2

Структурная схема РЛО представлена на рис. 10.4.

При приеме зондирующих сигналов от РЛС, поступающих на вход приемной антенны, передатчик РЛО излучает ответные импульсы в течение 100 мкс. Приемное устройство РЛС запирается с помощью устройства блокирования примерно на 107,5 мкс (на время излучения импульсов и время восстановления).

Вследствие сканирования несущей частоты излучения передатчика РЛО ответные сигналы принимаются на спасательном судне (самолете) лишь в интервале времени, когда несущая частота попадает в полосу пропускания приемника РЛС. Напомним, что полосы пропускания УПЧ приемников РЛС для малых дистанций лежат в пределах

15…30 МГц.

На рис. 10.5 представлены временные диаграммы зондирующих импульсов РЛС, ответных сигналов РЛО и вид отметок, отображаемых на экране РЛС.

290