Радиолокационный приемник сантиметрового диапазона

 Зенитные ракетные комплексы

Боевая и транспортно-заряжающая машины размещались на трехосном шасси БАЗ-5937, снабженном водометом для движения на плаву, мощным ходовым дизельным двигателем, средствами навигации, топопривязки, жизнеобеспечения, связи и электропитания комплекса (от газотурбинного агрегата и от генератора отбора мощности ходового двигателя). Водительское отделение располагается с фронта шасси и состоит из двух рабочих мест - водителя и командира. Комплекс авиатранспортабелен самолетом Ил-76. Размещенная на боевой машине 9АЗЗБ радиолокационная станция обнаружения целей представляла собой когерентно- импульсную РЛС кругового обзора сантиметрового диапазона со стабилизированной в горизонтальной плоскости антенной, что позволяло производить поиск и обнаружение целей при движении комплекса. РЛС осуществляла круговой поиск вращением антенны со скоростью 33 об./мин, а по углу места - переброской луча в одно из трех положений при каждом обороте антенны. При импульсной мощности излучения 250 кВт, чувствительности приемника порядка 10 -10 Вт, ширине луча по азимуту 1°, по углу места от 4° в двух нижних положениях луча и до 19° в верхнем положении (общий сектор обзора по углу места составлял 27°) станция обнаруживала истребитель на дальностях 40 км при высоте полета 5000 м (27 км - на высоте 50 м)

 Научные проблемы создания высокоточного оружия флота

Потребовалось создание качественно нового оружия, которое обеспечило бы резкое повышение эффективности поражения средств воздушного нападения. Таким оружием стали зенитные ракеты. Обоснование тактико-технических требований и практических путей создания корабельных зенитных ракетных комплексов было выполнено специалистами ВНИИ №10 (впоследствии научно-производственное объединение “Альтаир”) Министерства судостроительной промышленности и НИИ № 4 Военно-Морского Флота (впоследствии Институт вооружения ВМФ). Разработка первого в стране зенитного ракетного комплекса (ЗРК), получившего наименование “Волна”, была поручена НИИ-10. Работы по его созданию возглавил И.А.Игнатьев (главный конструктор), имевший к тому времени большой опыт разработки радиолокационной аппаратуры. Для создания комплекса была сформирована кооперация научных и проектно-конструкторских организаций и построен испытательный полигон ВМФ. В процессе создания комплекса было найдено немало оригинальных решений сложных технических проблем: генерирования, приема и канализации радиоволн сантиметрового диапазона по длинным волноводам; обеспечения устойчивости работы генераторов СВЧ-сигналов и радиолокационной аппаратуры в условиях корабельной вибрации и качки; обработки радиолокационных сигналов и использования их для решения задач стрельбы.

 Морские волки. Германские подводные лодки во Второй мировой войне

Переход через Бискайский залив отнимал 10-12 опасных дней, обычно в подводном положении, прежде чем лодка достигала зоны боевых действий в Атлантике. И команды знали, что лишь три, максимум четыре лодки из каждых пяти могут рассчитывать на возвращение. Шансы на успех постепенно снижались, после того как пришлось отказаться от тактики поисковых групп, «волчьи стаи» были распущены и лодки стали отправляться поодиночке в свои районы. И пока они не имели адекватной защиты от радиолокационного обнаружения, их шансы на выживание должны были снижаться и далее. В январе 1944 года на сбитом вражеском бомбардировщике была обнаружена радиолокационная станция, работающая в диапазоне на средних волн. Стало необходимым создать станцию, фиксирующую работу на этом диапазоне, и в марте лодки начали получать аппарат с кодовым наименованием «Комар». Это был только один из серии поисковых радиолокационных приемников, созданных в отчаянной попытке держаться на уровне новых разработок противника. Серия началась с недоброй памяти «Метокса», или «Грандина», продолжилась аппаратами «Жук-I» и «Жук-II», далее последовали «Хагенук», «Боркум», «Наксос», «Муха» и «Комар» и затем комбинированные «Тунис» и «Гема»

 Радиоэлектронное вооружение

Совета по радиолокации при Государственном комитете обороны, Отдела спецприборов ВМФ во главе с С.Н.Архиповым, в 1945г. - НИМРИ во главе с Б.Н.Шатровым) способствовали широкому внедрению и освоению в серийном производстве радиолокационных средств обнаружения и целеуказания, обеспечивающих решение этих задач в пределах радиогоризонта. Для решения задач обнаружения воздушных целей в первые послевоенные годы развертывается серийное производство двухкоординатных РЛС метрового диапазона типа “Гюйс”, модификациями которой вооружаются надводные корабли большого, среднего и малого водоизмещения. Для обнаружения надводных целей создаются РЛС сантиметрового диапазона: “Риф” и “Линь” - для вооружения надводных кораблей, а также РЛС того же диапазона - “Зарница” и “Рея” - для катеров. Для вооружения подводных лодок создаются: РЛС обнаружения надводных целей - “Флаг” и обнаружения радиолокационных сигналов - “Анкер” и “Накат”, для береговых постов - РЛС “Редан”. В эти же годы создаются первые навигационные РЛС “Нептун”, которыми вооружаются не только надводные корабли ВМФ, но и суда морского и промыслового флотов.

 Борьба исполинов

Из всего состава системы следует особо отметить многофункциональную радиолокационную станцию (МРЛС) «Дон-2Н» для обнаружения, сопровождения целей и наведения на них противоракет. Это уникальный высокопотенциальный радиолокатор сантиметрового диапазона с полусферическим электронным обзором. Станция способна обеспечить работу по целям на внeaтмocфepнoм и атмосферном участках полета и работу по противоракетам в условиях воздействия активных и пассивных помех. Уникальные характеристики МРЛС позволяют с высокой эффективностью решать задачи обороны Москвы и в перспективе относительно простую адаптацию их к решению новых задач», — написал В. Красковский в газете «Независимое военное обозрение» (17.11.2000). Иными словами, Советский Союз в 1983 г. и позже мог перед всем миром устроить «космический психотриллер», вынуждая американцев либо начать совершенно проигрышную для них программу «звездных войн», либо пойти на попятную. Всего-то и нужно было, что показать по телевизору увлекательный фильм о нашем военном космосе, не прикрываясь дурацкой секретностью

 Влияние электромагнитного поля на организм человека

Поэтому пока не заметны особенно вредные массовые последствия работы мощных радиостанций и мощных телецентров, хотя их мощность составляет десятки и даже сотни киловатт. Гораздо более вредным является высокочастотное излучение сантиметрового диапазона.Мобильная связь находится пока в самом начале этого диапазона, но постепенно продвигается всё дальше (GSM 1800,1900). Непосредственным источником излучения в мобильном телефоне является его штыревая антенна. Все остальные источники излучения (сам передатчик, гетеродины приемника, синтезатор частоты и прочее)настолько маломощны, что их можно не принимать во внимание. СВЧ излучение непосредственно нагревает организм (полная аналогия с СВЧ печью) . Ток крови уменьшает нагрев, но к примеру хрусталик глаза не омывается кровью и при значительном нагреве - разрушается, мутнеет. Эти изменения как правило необратимы. Данный процесс сопроваждается резью в глазах и шумом в голове. Воздействие излучения на мозг человека значительно меньше поскольку мозг экранирован черепной коробкой и имеет развитую кровеносную систему.

 Марс

Эти оценки были позднее подтверждены путем измерений при помощи бортовых радиометров сантиметрового диапазона, работавших на спутниках Марса "Марс-3" и "Марс-5". Полученный широкий диапазон значений свидетельствует об изменении свойств марсианской поверхности от твердых скальных пород до сильно раздробленных, сыпучих грунтов, что действительно имеет место в различных районах планеты. Таблица 1. Характеристики поверхности Марса по радиолокационным данным. K, % 3 – 14 E 1,4 - 4,8 r, г/см3 1 - 2,5 q, град 0,5 – 4 3. Рельеф поверхности Марса. Во второй половине 60-х годов с пролетных аппаратов "Маринер-4,6,7" были получены первые фотоснимки нескольких сравнительно небольших районов поверхности в южном полушарии. Снимки, которых с таким нетерпением ждали, принесли разочарование. Отснятые районы изобиловали кратерами, в большинстве своем сильно разрушенными и чем-то напоминавшими лунные. Основываясь на этой весьма ограниченной информации, о Марсе стали говорить как о мертвой планете не только в биологическом, но и в геологическом смысле.

 Понятие об СВЧ диапазоне радиоволн и особенности их распространения

В следующей таблице приведено принятое деление диапазона УКВ: Диапазон волн Длина волны Частота, МГц Метровый 10 м – 1 м 30 - 300 Дециметровый 1 м – 10 см 300 - 3000 Сантиметровый 10 см – 1 см 3000 - 30000 Миллиметровый 1 см – 1 мм 30000 - 300000 Применение диапазонов УКВ объясняется преимуществами, свойственными радиоволнам этого диапазона по сравнению с волнами других диапазонов. Радиоволны УКВ диапазона хорошо отражаются от предметов, встречающихся на пути их распространения. Это позволяет получать интенсивные сигналы, отраженные от целей, облученных радиолокационной станцией. В диапазоне УКВ легче получить остронаправленный радиолуч, необходимый для измерения угловых координат цели. В этом диапазоне наблюдается значительно меньше индустриальных помех. Первые радиолокационные станции работали в метровом диапазоне; они имели низкую разрешающую способность и невысокую точность определения угловых координат целей. В настоящее время в радиолокации практически применяют почти весь сантиметровый диапазон волн и начинают осваивать миллиметровый диапазон. В этих диапазонах радиолокационные станции имеют относительно малогабаритные антенны, отличающиеся остронаправленным действием и обладающие высокой разрешающей способностью, необходимой для повышения точности определения угловых координат объектов. 2. Особенности распространения СВЧ радиоволн По аналогии со световыми волнами УКВ распространяются прямолинейно и огибают лишь предметы, имеющие геометрические размеры, соизмеримые с длиной волны.

 Зенитный ракетный комплекс 9К33 “Оса”

Боевая машина 9А33Б размещалась на трехосном шасси БАЗ-5937, снабженном водометом для движения на плаву, с мощным ходовым дизельным двигателем, средствами навигации, топопривязки, жизнеобеспечения, связи и электропитания комплекса (от газотурбинного агрегата и от генератора отбора мощности ходового двигателя). Обеспечивалась авиатранспортабельность самолетом Ил-76 и перевозка по железной дороге в пределах габарита 02-Т. Размещенная на боевой машине 9А33Б за транспортно-пусковыми контейнерами РЛС обнаружения целей представляла собой когерентно-импульсную РЛС кругового обзора сантиметрового диапазона со стабилизированной в горизонтальной плоскости антенной, что позволяло производить поиск и обнаружение целей при движении комплекса. РЛС осуществляла круговой поиск вращением антенны со скоростью 33 об./мин, а по углу места - пререброской луча в одно из трех положений при каждом обороте антенны. При импульсной мощности излучения 250 кВт, чувствительности приемника порядка 10Е-13 Вт, ширине луча по азимуту 1°, по углу места - от 4° в двух нижних положения луча и до 19° в верхнем положении (общий сектор обзора по углу места составлял 27°) станция обнаруживала истребитель на дальности 40 км при высоте полета 5000 м (27 км - на высоте 50 м).

 Радиолокационный приемник

ГУАП Факультет 2 Кафедра 22 Задание 1 на курсовой проект по дисциплине «Устройство приема и обработки сигналов». Тема: Радиолокационный приемник. Выдано студенту группы 6523: Бабахину А.П. 1.Технические условия: 1.1Характеристики принимаемых сигналов: 1.Рабочая частота (диапазон частоты) 17.5Ггц 2.Вид модуляции принимаемого согнала Код Баркера 3.Параметры модуляции База 5 4.Длительность импульса 7 мкс 1.2.Характеристики помех: 1.Вид помехи - белый шум (собственный шум РПУ). 2.Статистические характеристики - гауссово распределение. 3.Температура шумов в антенне Та=200К 1.3.Качественные характеристики приемника. 1.Чувствительность ( Коэффициент шума 6 2.Отношение сигнала к мощности шума на выходе линейной части приемника 3 3.Схема приемника ( 4.Ослабление по симметричному каналу 20Дб 5.Коэффициент прямоугольности частотной характеристики 1.6 6.Промежуточная частота 35Мгц 7.Полоса пропускания ( 8.Динамический диапазон входных сигналов 60Дб 9.Динамический диапазон выходных сигналов 10Дб 10.Выходное напряжение

 Планеты-гиганты

Это радиоизлучение целиком совпадает с тепловым излучением планет и является «остатком», а точнее—низкочастотным «хвостом» теплового спектра нагретого тела. Поскольку механизм теплового радио­излучения хорошо известен, такие наблюдения позво­ляют измерять температуру планет. Тепловое радиоиз­лучение регистрируется с помощью радиотелескопов сантиметрового диапазона. Уже первые наблюдения Юпитера на волне 3 см дали температуру радиоизлучения такую же, как и радиометрические наблюдения в ин­фракрасных лучах. В среднем эта температура составля­ет около— 150°С. Но случается, что отклонения от этой средней температуры достигают 50—70, а иногда 140°С, как, например, в апреле — мае 1958 г. К сожалению, пока не удалось выяснить, связаны ли эти отклонения радио­излучения, наблюдаемые на одной и той же волне, с вращением планеты. И дело тут, очевидно, не в том, что угловой диаметр Юпитера в два раза меньше наи­лучшей разрешающей способности крупнейших радиоте­лескопов и что, следовательно, невозможно наблюдать отдельные части поверхности.

 Антенные решетки

Недостаток параллельной схемы - неидентичность фазовращателей и вытекающая из нее сложность системы управления. Недостатки последовательной схемы - пониженная электрическая прочность, так как вся мощность должна проходить через первый фазовращатель, и малая надежность, так как выход из строя одного фазовращателя может нарушить работу всей антенны. При большом числе излучателей фидерные схемы питания отличаются сложностью и громоздкостью и в основном находят применение на дециметровых и более длинных волнах. В сантиметровом диапазоне волн отдают предпочтение пространственной схеме питания. 2. Пространственное питание состоит в том, что энергия АР поступает от облучателя, например рупора. Различают ФАР проходного (линзового) и отражательного (рефлекторного) типа. В первом случае (рис. 20 3, а) применяются две АР: собирающая и излучающая (рассматривается режим передачи). Излучатели обеих решеток попарно соединены линиями передачи через проходной фазовращатель. Две решетки и фазовращатель образуют аналог линзы с принудительным ходом лучей.

 Линейный ускоритель

Например, частица, получив ускорение на участке между электродами 1 и 2, пройдя электрод 2, попадет на участок, на котором к этому времени также действует ускоряющее поле в направление электрода 3. Для того чтобы частицы во всех зазорах оказывались в режиме ускорения, они должны двигаться в такт с изменением электрического поля. Поэтому при постоянном напряжении и частоте высокочастотного генератора длины следующих друг за другом цилиндрических электродов (т.е. участков на которых ускорение не происходит) относятся как квадратные корни последовательного ряда чисел. Требование к последовательному увеличению длины цилиндрических электродов связано с сохранением синфазного ускорения частиц по мере увеличения их кинетической энергии. Кинетическая энергия частицы с зарядом Z , прошедшей разность потенциалов U , равна где v-скорость частицы. При этом чем меньше масса частицы, тем длиннее должна быть ускорительная камера и больше частота высокочастотного генератора. Линейные укорители нашли практическое применение в медицине после того, как были разработаны достаточно мощные генераторы сантиметрового диапазона ( магнетроны и клистроны ). 3.2 Устройство линейного ускорителя.

 Применение лазеров в технологических процессах

Простые расчеты показывают - чтобы получить коэффициент направленности около 1,5 при пользовании радиоволн сантиметрового диапазона, нужно иметь антенну диаметром около 10м. Такую антенну трудно поставить на танк, а тем более на летательный аппарат. Она громоздка и нетранспортабельна. Нужно использовать более короткие волны. Угловой раствор луча лазера, изготовленного с использованием твердотельного активного вещества, как известно, составляет всего 1,0 - 1,5 градуса и при этом без дополнительных оптических фокусирующих систем (антенн). Следовательно, габариты лазерного локатора могут быть значительно меньше, чем аналогического радиолокатора. Использование же незначительных по габаритам оптических систем позволит сузить луч лазера до нескольких угловых минут, если в этом возникнет необходимость. 3. Способность лазерного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так. при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение: L = c и 2 где L - расстояние до объекта, км, С - скорость распространения излучения км/с, и - время прохождения импульса до цели и обратно, с.

 Прохоров Александр Михайлович

Синхротронное излучение обусловлено ускорением частиц при искривлении их траектории в магнитном поле и зависит от неоднородности распределения электронов по круговой орбите. В результате проведенных исследований Александр Михайлович доказал, что синхротронное излучение может быть использовано в качестве источника когерентного излучения в сантиметровом диапазоне длин волн, определил основные характеристики источника, уровень мощности и предложил метод определения размеров электронных сгустков. По общему признанию, эта классическая работа открыла целое направление исследований, которое весьма плодотворно развивается и до настоящего времени. Сегодня потери на синхронное излучение и связанные с ним эффекты в движении частиц учитываются при конструировании циклических ускорителей электронов высоких энергий. Синхронное излучение циклических ускорителей с длинами волн от мягкого рентгеновского до ультрафиолетового используется в рентгеноструктурном анализе, для рентгеновской и УФ-литографии и в ряде других областей науки и техники.

 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВЧ ИНТЕГРАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

К стабильности частоты, уровню мощности и спектральным характеристикам таких генераторов предъявляют жесткие требования. Умножители СВЧ на варакторах и ДНЗ применяют обычно для умножения частоты колебаний транзисторных усилителей мощности. С помощью таких транзисторно-варакторных цепочек получают колебания в коротковолновой части дециметрового диапазона и в сантиметровом диапазоне с удовлетворительными для многих практических применений значениями мощности и к. п. д. На выходе варакторных умножителей, работающих с запертым р — - переходом, могут быть получены колебания миллиметрового диапазона. Как уже отмечаясь, такие умножители не имеют усилительных свойств, коэффициент передачи по мощности у них всегда меньше единицы и тем меньше, чем больше коэффициент умножения. Особенности гибридных устройств СВЧ с активными и нелинейными элементами. Полупроводниковые активные элементы СВЧ в настоящее время не могут быть выполнены интегрально с остальными элементами СВЧ устройства. Устройства СВЧ с полупроводниковыми элементами состоят из электромагнитных систем СВЧ, выполненных по тонкопленочной технологии, и навесных полупроводниковых приборов в обычном или бескорпусном исполнении, т. е являются гибридными.

 Свойства стоячих волн

На основании полученных данных рассчитывается значение . Экспериментальное определение величин r и d не представляет сложности. Физическая интерпретация коэффициента r очень проста. Коэффициент стоячей волны является мерой активной компоненты нагрузки. Физический смысл величины d менее прост вследствие того, что она не представляет абсолютно определенной величины, поскольку d есть расстояние от некоторого минимума напряжения до некоторой произвольной точки, выбранной наблюдателем как место, в котором считается включенной нагрузка. На низких частотах редко возникают какие-либо сомнения относительно точки включения нагрузки. Однако на частотах сантиметрового диапазона определение точки включения нагрузки, т.е. опорной точки, часто оказывается совершенно произвольным. После того как опорная точка определена, даже если это определение носит произвольный характер, расстояние d приобретает определенный физический смысл. Оно по существу является фазовым множителем, который определяет трансформацию сопротивления , включенную на расстоянии d от точки минимума напряжения.

 Устройства СВЧ

На практике возможно создание нагрузок с (0,01 в относительной полосе частот (f c/fo=20- 30 % и более. Ввиду малости требования к фазе коэффициента отражения от нагрузки не предъявляются, и эта фаза может иметь любую величину в интервале от 0 до 2 (. Важной характеристикой нагрузки является величина допустимой поглощаемой мощности. Существуют нагрузки для низкого уровня мощности ((1 Вт) и нагрузки, предназначенные для высокого уровня мощности. Конструктивное выполнение нагрузок зависит от типа линии передачи, диапазона частот и уровня мощности. Различают сосредоточенные и распределенные нагрузки, причем последние путем увеличения размеров и массы могут быть выполнены на большую мощность. В коаксиальном тракте простейшей нагрузкой является сосредоточенный резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи. Однако на сантиметровых волнах размеры резистора соизмеримы с длиной волны, входное сопротивление становится частотно-зависимым и качество согласования заметно ухудшается. Для снижения коэффициента отражения и расширения рабочей полосы частот коаксиальные нагрузки сантиметрового диапазона волн часто выполняют в виде отрезков нерегулярной линии передачи с потерями.