Технические параметры рлс

Технические характеристики и па­раметры определяются особенностями построения как РЛС в целом, так и ее отдельных блоков (приборов). В связи с этим целесообразно рассмотреть их отдельно для приемопередающего уст­ройства (которое включает в себя пе­редатчик, антенну, приемник) и отдель­но для индикаторного устройства.

Особо следует выделить характери­стики, которые определяют эксплуата­ционные показатели РЛС в целом.

Рассмотрим параметры приемопе­редающего устройства.

1. Длина волны λ или частота несу­щих колебаний f. Используются санти­метровые волны диапазонов 3,2 и 10см (f=9320...9480 МГц и f==3030... ...3100 МГц), а иногда — миллиметро­вые волны (λ =0,8 см, f=37000 МГц).

2. Длительность излучаемых (зон­дирующих импульсов t_и изменяется в пределах l,0...0,05 мкс.

3. Частота повторения импульсов F (от нескольких сотен до нескольких тысяч импульсов в секунду).

4. Период повторения импульсов T=1/F (от нескольких тысяч до не­скольких сотен микросекунд).

5. Импульсная мощность излучения Ри, которая определяется средней мощ­ностью за время действия импульса (от 3...5 кВт до 50...80 кВт).

6. Средняя мощность излучения Рср, определяемая за время периода повторения, от нескольких ватт до не­скольких десятков ватт.

Соотношение между импульсной и средней мощностями излучения, как это видно из рис 12, определяется сле­дующим образом:

7

Рис. 12. Импульсная и средняя мощности излучения

. Усиление антенны G — число, ко­торое показывает, во сколько раз мощ­н ость на единицу площади объекта больше от направленной антенны, чем от ненаправленной (при одинаковой мощности излучения); находится в пре­делах l..2 тыс. ед. и более и зависит от ширины луча антенны в горизон­тальной и вертикальной плоскостях.

8. Ширина луча антенны у опреде­ляется углом, в пределах которого мощность излучения не снижается до уровня менее половины ее значения в главном направлении (рис. 13). Диаг­рамма направленности радиолокацион­ных антенн имеет лепестковый харак­тер, причем в главном лепестке излу­чается не менее 95% всей мощности. Поэтому, пренебрегая боковыми лепе­стками, уровень которых в десятки и сотни раз меньше уровня главного ле­пестка, можно в большинстве случаев считать, что антенна всю энергию из­лучает в пределах угла у:

где γ—ширина луча, град.; λ—длина вол­ны, см: D—линейный размер антенны в дан­ной плоскости, см.

Коэффициент (50...75) определяет­ся типом антенны и ее конструкцией. В современных РЛС применяется уз­кий луч в горизонтальной плоскости (0,7...2°) и широкий — в вертикальной (15...25⁰).

9. Частота вращения антенны Па (15...20 мин-¹, а в некоторых РЛС— до 40...60 мин^-1).

Рис. 13. Диаграмма направленности антенны РЛС

Рис. 14. Влияние шумов приемника на экране:

а—осциллографа; б—индикатора РЛС

10. Чувствительность приемника Рпp — минимальная мощность сигна­ла, который обнаруживает приемник, имеющий определенный уровень соб­ственных шумов. Обычно чувствитель­ность приемника указывается либо не­посредственно в ваттах (10^-12... ...10^-11 Вт), либо в децибелах относи­тельно одного ватта (—120...—110 дБ) и зависит от полосы пропускания при­емника, которая определяется длитель­ностью принимаемых импульсов.

11. Полоса пропускания приемника Δf определяется полосой частот, кото­рую пропускает приемник при доста­точно равномерном усилении. При ши­рокой полосе хорошо усиливаются кратковременные импульсы, но боль­шой уровень собственных шумов при­емника затрудняет обнаружение сла­бых импульсов. При узкой полосе уро­вень шумов небольшой, но принимае­мые импульсы усиливаются плохо (ам­плитуда небольшая, фронты завали­ваются). При какой-то оптимальной полосе Δfoпт искажения импульса не­значительны, а его амплитуда выделя­ется над шумом наилучшим образом. На рис. 14, а, б показаны виды им­пульсов на фоне шумов на экране ос­циллографа и на экране РЛС для трех различных значений полосы пропуска­ния. Величина оптимальной полосы Δfопт (измеряемой в мегагерцах) опре­деляется только длительностью им­пульсов (измеряемой в микросекун­дах):

В современных РЛТ полоса пропус­кания приемника находится в преде­лах от 14 до 12...18 МГц.

Рассмотрим параметры и характе­ристики индикаторного устройства РЛС.

Тип индикации. Используется в большинстве случаев ИОД. Часть РЛС, кроме того, имеет ИИД; переход от одного типа индикации к другому возможен в любой момент времени. При наличии в РЛС ИИД дополнитель­но указывается:

на каких шкалах используется ре­жим ИИД (обычно не более 8—12 миль);

с какой точностью обеспечивается движение центра развертки по экрану (3...5% — по скорости, l...2°—по кур­су) и др.

Вид ориентировки изобра­жения. Обычно в РЛС применяется выбираемая самим судоводителем ориентировка изображения либо на экране индикатора, либо по меридиану (северу), либо по курсу (диаметраль­ной плоскости). Переход от одного ви­да ориентировки к другому возможен обычно мгновенно. В некоторых РЛС, предназначенных для малых судов, имеется только ориентировка по кур­су. Ориентировка «стабилизированный курс» применяется редко. В режиме ИИД, как правило, используется ори­ентировка по меридиану, но имеются РЛС, в которых при этом используется ориентировка по курсу.

Диаметр экрана индикатора. Используются ЭЛТ с круглым эк­раном с диаметром от 110 до 450 мм. Центр развертки обычно устанавлива­ется в центре экрана, но в некоторых РЛС предусмотрено в режиме ИОД смещение центра развертки на ⅔ ра­диуса экрана (либо фиксированное в нескольких направлениях, либо плав­ное — в любую точку).

Масштаб изображения и количество шкал дальности. Масштаб изображения определяется диаметром экрана и применяемой шкалой дальности. Наиболее крупно­масштабная шкала имеет дальность не менее 0,25...0,4 мили (масштаб не крупнее 1:2500), максимальная даль­ность шкалы — 64 мили (масштаб не мельче 1:500000). Количество шкал дальности не менее пяти-шести, при­чем обычно в современных РЛС масш­табы соседних шкал отличаются в 2 раза.

Качество экрана ЭЛТ. Оп­ределяется диаметром пятна луча на экране ЭЛТ и яркостью его послесве­чения. Чем меньше диаметр пятна, тем более мелкие детали радиолокационно­го изображения (при данном масшта­бе) могут различаться на экране. В ин­дикаторных ЭЛТ на радиусе экрана укладываются в среднем 250—300 от­дельных пятен. Яркость послесвечения луча достаточна для нормального наб­людения изображения на экране лишь при наличии над ним тубуса или в неос­вещенном помещении. В РЛС, исполь­зующих специальные телевизионные преобразователи, изображение на эк­ране может наблюдаться в условиях нормальной освещенности помещения.

Характеристики устройств для измерения координат. Для определения расстояния исполь­зуются НКД в количестве трех—пяти на шкалу дальности. В последних РЛС число НКД на всех шкалах делают одинаковым (например, четыре). Обычно ПКД может быть установлен на любую дальность, но в некоторых РЛС он имеет ограничения либо около нуля, либо на больших расстояниях. Отсчет измеренного расстояния (с точ­ностью до 0,01 мили) выдается на ме­ханическом счетчике или цифровом электронном табло.

Отсчет направления по механичес­кому визиру выдается с точностью до 1°, по электронному визиру — до 0,5°.

В некоторых РЛС электронный ви­зир направления имеет возможность изменять свою длину в соответствии

с установкой ПКД; иногда начало та­кого визира можно устанавливать в любую точку экрана.

Ниже приведены характеристики дополнительных устройств для преду­преждения столкновений судов:

тип устройства и решаемые им за­дачи (автоматизация прокладки, оцен­ка ситуации, выбор маневра и т. д.);

количество обрабатываемых эхо-сигналов встречных судов;

степень автоматизации процессов, связанных с выбором и обработкой эхосигналов и др.

Эксплуатационные характеристики РЛС.

Состав комплекта. Обычно в РЛС имеются три основных прибора (приемопередатчик, индикатор, антен­на) и силовая часть (преобразователь напряжения судовой сети переменного или постоянного тока в напряжение повышенной частоты 400 Гц). Иногда в комплект входят дополнительные блоки (питания, сопряжения одних приборов с другими, управления и т. д.). Кроме того, могут быть и такие комплектации, в которых имеются работающие на дру­гих волнах приемопередатчики, дубли­рующие и дополнительные индикаторы и т. д.

Масса, габариты и потреб­ляемая мощность определяются техническими характеристиками РЛС и в первую очередь размером экрана в индикаторе, мощностью передатчи­ка, шириной луча антенны, а также применяемой элементной базой (ра­диолампы, транзисторы, интегральные схемы). Современные РЛС имеют об­щую массу аппаратуры от нескольких десятков до нескольких сотен и более килограмм. Потребляемая мощность— от нескольких сотен ватт до несколь­ких киловатт.

Надежность и ремонтопри­годность аппаратуры опреде­ляются наработкой на один отказ (не менее 250...500 ч) и временем восста­новления работоспособности (обычно задается 30 мин). В РЛС более ран­него выпуска в ЗИП придаются от­дельные элементы россыпью, в более современных — обычно запасные бло­ки. При достаточно высокой надежности аппаратуры комплект запчастей на судне может быть весьма упрощен­ным, ремонт осуществляется на их базе.

Стоимость РЛС определяется как техническими, так и эксплуатаци­онными показателями, перечисленны­ми выше. Отпускная цена РЛС может быть от нескольких тысяч до несколь­ких десятков тысяч рублей. Следова­тельно, судовые РЛС являются доро­гостоящим оборудованием и эксплуа­тироваться должны таким образом, чтобы станция была работоспособна в течение всего срока, на который она рассчитана (8...10 лет).