Радарен приемник, основни технически характеристики

ОБОБЩЕНИЕ

Учебна група P - 32 /____________/ Kuular A.M

/____________/ Асташин Ю.С.

"__" ________ 2016 г

Радиоприемникът се състои от приемна антена, радиоприемник и крайно устройство, предназначено да възпроизвежда сигнали. Приемниците за излъчване (моно) приемат едноканални непрекъснати сигнали от AM на дълги, средни и къси вълни и от FM на ултракъси вълни.

Приемниците на междинните станции на радиорелейните линии (наземни и сателитни) се различават от приемниците на крайните станции по това, че не разделят многоканалните сигнали.

Импулсните радарни приемо-предавателни станции обикновено излъчват сондиращи радиоимпулси с фиксирани периоди на повторение, продължителност на импулса, амплитуда и носеща честота. Приемниците на такива станции служат за приемане на част от енергията на сондиращия сигнал, отразена от целта. Отразените сигнали могат да бъдат импулсивни или непрекъснати и информацията за целите може да се съдържа в промяната на амплитудата (или съотношението на амплитудите) и честотата (или спектрите на сигнала) във времето.

Параметрите на пътя за приемане и филтриране на сигнали се определят от параметрите на основните му компоненти: приемното устройство и средствата за защита от смущения. Нека разгледаме влиянието на техническите параметри на приемното устройство върху тактическите характеристики на радара.

Под технически параметри имаме предвид преди всичко електрически параметри, основните от които са:

• гранична и прагова чувствителност на приемника или коефициент на шум;
• динамичен диапазон за вход и изход;
• работен честотен диапазон;
• честотна лента и селективност на честотата.

Чувствителност на приемника. ПодЧувствителността на приемника се разбира като способността на приемника да изпълнява функциите си при получаване на слаб сигнал на фона на смущения.

Чувствителността на съвременните радарни приемници е ограничена главно от нивото на собствения им шум и е 10 -12 . 10 -15 W. На практика за характеризиране на радарните приемници има: гранична, прагова и реална чувствителност.

Максималната чувствителностна приемника е минималната мощност или напрежение на сигнала, индуциран в антената, при което отношението сигнал/шум на изхода на линейната част на приемника, т.е. на изхода на високочестотния път (HF) е равно на единица.

Този параметър характеризира мощността на сигнала на входа на приемника, равна на еквивалентната мощност на шума на приемника, преизчислена към неговия вход, като се вземе предвид мощността на шума на антената, атмосферата, космоса, Земята:

къдетоk= 1.38. 10 -23 J,K– константа на Болцман,To – температура на антената в градуси Келвин,Pw - честотна лента на шума на приемника (обикновено равна на честотната лента на IF, т.е. честотна лента на приемника),Kw – шумова стойност на приемника,tA=Т<1 1>А/То – относителна температура на антената. Ограничителната чувствителност на приемника се използва за сравняване на шумовите свойства на RF.

Прагова чувствителностсе разбира като минималния сигнал, индуциран в антената, при който приемното устройство работи с дадените вероятности за правилно откриване и фалшива аларма. По този начин праговата чувствителност се определя на изхода на система за обработка (например детектор) и се използва за сравняване на приемници със същата система за обработка.

Нека разгледаме по-подробно понятието шум на приемникаKw, който служи за оценка на шумовите свойства на RF приемника.

Коефициентът на шум на приемникае число, показващо колко пъти съотношението сигнал/шум на изхода на приемника е по-малко от съотношението сигнал/шум на неговия вход (фиг. 3.53, а), т.е.

къдетоPNout =PNinKp +PNso е мощността на шума на изхода на приемника,Kp=PCout/PSin е усилването на мощността на входния сигнал. Тогава

(3,30)

От формула (3.30) следват два важни извода: коефициентът на шума на приемното устройство винаги е по-голям от единица; влиянието на вътрешния шум върхуKsh е толкова по-малко, колкото по-голямо е усилването на мощностKr.

Представяйки приемника под формата на каскадно свързване на четириполюсници (фиг. 3.53, b), можем да получим израз за шумовата фигура на каскадата, но включени четириполюсници

(3,31)

От израз (3.31) следва, че най-голям принос към общотоKw има 1-вото стъпало на приемника, т.е. хранилка. Подаващото устройство обаче „не шуми“, а гаси сигнала, следователноKsh1=KshF = 1/KrF. Следователно, за да се осигури малъкKw, е необходимо да се използва UHFKw2 с нисък шум с голямо усилванеKp2. Тогава шумовите свойства на следващите етапи могат да бъдат пренебрегнати.

Факторът на шума определя максималната чувствителност на приемника при оптималната лента, така че получаването на възможно най-малкияKsh винаги е от полза. Въпреки това, използването на параметрични и молекулярно охладени усилватели сKw

Фигура ˗1 Определяне на шумовата стойност на приемника.

Динамичен обхват на радарния приемник.

Под динамичния диапазон на приемника разбирайте диапазона от възможни стойности на входния сигнал, който осигурява линеенусилване на сигнала (приемникът работи с приемливо количество нелинейно изкривяване). Минималното ниво на входния сигнал е ограничено от нивото на вътрешния шум на приемника, т.е. изключителна чувствителност. Максималното ниво е ограничено от допустимото нелинейно изкривяване в стъпалата на приемника. Динамичният обхват (DD) на приемника се определя от амплитудната характеристика (ACH) на приемника (фиг. 2, а) по формулата

Фигура˗2 Нормализирана честотна характеристика на високите (преселектор) и междинните честотни пътища на приемника.

Относителното изменение на нивата на смущения и полезни сигнали на входа на приемника при нормални условия може да бъде 80-100 dB. Ситуацията е още по-сложна при работа в среда с трудни смущения, когато обхватът на промените на входа може да бъде 140-160 dB. За увеличаване на DD се използват редица мерки, основните от които са: избор на UHF вериги с линейна характеристика в широк диапазон от входни сигнали; прилагане на различни видове AGC схеми; използването на усилватели с логаритмични амплитудни характеристики и др.

Най-широко използваните AGC схеми с обратна връзка. За да придадете на AGC вериги прагови свойства, т.е. тяхното включване само при определена амплитуда на сигнала, AGC веригите се заключват чрез принудително отклонение и се отключват само след като напрежението на сигнала надвиши напрежението на заключване. Такива AGC системи се наричат ​​забавени.

При радарите за наблюдение нивото на външни смущения може да варира значително в зависимост от посоката на антената, дължината на вълната и т.н. За да се изравни нивото на изходния шум в приемниците, се използва шум AGC или BALL. Работата на системата SHAROO се координира с темпото на прегледа, така че системата да има време да отработи промяната в нивото на фоновия шум.

Характерна особеност на схемите SHARU е, чече с тяхна помощ се стабилизира не нивото на входния полезен сигнал, а интензивността на шумовия фон. За да се елиминира влиянието на отразените полезни сигнали върху работата на системата SHAR, се използва временно ограничаване на шума и регулирането се извършва според шумовите сигнали, получени на интервали от време, съответстващи на максималните закъснения на полезните сигнали. Препоръчително е да използвате SHARU в случаите, когато радарът е засегнат от непрекъснати сигнали за смущения, които са близки до стационарни. Използването на системи SHARU при тези условия осигурява стабилизиране на нивото на фалшива аларма при откриване на полезни сигнали. Това от своя страна осигурява стационарността на потока от примамки и по този начин елиминира претоварването на изчислителните съоръжения, с помощта на които се извършва обработката на траекторията на информацията.

В радарите за наблюдение временната AGC (VAGC) се използва за намаляване на ефекта на маскиране на отражения от Земята и местни обекти. Същността му се състои в това, че с увеличаване на разстоянието до зоната на подлежащата повърхност усилването на приемника постепенно (според предварително съставена програма) се увеличава, достигайки максималната стойност на разстояние, където не се наблюдават отражения от Земята и местни обекти.

Необходимостта от автоматична обработка на сигналите в условията на променящ се във времето фон на смущения изисква осигуряване на стабилност на нивото на фалшива аларма във всеки елемент от пространствената разделителна способност. Нестабилността на вероятностите за фалшиви аларми води до претоварване на вторичните съоръжения за обработка, нестабилно проследяване на целите и появата на фалшиви траектории.

Използването на временни автоматични системи за управление (TAG) ви позволява да регулирате само средните стойности на пасивните смущения в зависимост от разстоянието до целта. Системата SHAROO е инерционна ификсира нивото на шумовия фон само средно. Усилвателите с нелинейни амплитудни характеристики елиминират значителни пикове на сигнала, до известна степен допринасят за стабилизиране на нивото на фалшиви аларми, но не решават напълно този проблем, тъй като основната им цел е да разширят динамичния диапазон с минимално амплитудно-фазово изкривяване на полезни сигнали. Фиксирането на нивото на фалшиви аларми в радара се решава с помощта на схеми за автоматично управление на прага на детектора.

Работният честотен диапазон на приемникае честотният диапазон, в който се осигурява функционирането му с посочените параметри. Преструктурирането на работните честоти обикновено се извършва чрез промяна на капацитета или индуктивността на осцилаторните системи на VC, UHF и локалния осцилатор.

Селективност на честотната лента и честота.Селективността на приемника е способността на приемника да изолира сигнал и да отслаби ефектите от смущаващи сигнали и смущения. На практика се използва пространствена, амплитудна, времева и честотна селективност. Най-широко използваната честотна селективност, тя се основава на разликата в честотата на сигнала и смущението.

Характеризира се честотната селективност на нормализираната честотна характеристика на високите (преселектор) и междинните честотни пътища и приемника като цяло (фиг. 2, b):

Основната селективност на суперхетеродинния приемниксе определя от IF пътя, т.е. IF (последно IF с множество IF). Количествено, селективността на приемника се оценява чрез количеството на затихване за дадена честотна настройка Df:

Селективността на приемника е обратно пропорционална на неговата нормализирана честотна характеристика. Зависимостта s(Df) (фиг. 2, в) се нарича характеристика на селективност, а специфичната стойност прификсирана разстройка (Df= const) - селективност на приемника. Ширината на характеристиката на селективност, преброена от нивото s(Df) = 0,707, определя честотната лента на приемника (R).

	следваща лекция ==>
Въпрос 3. Функции на социологията.		III. Рязане с течно гориво

---