Nguyên lý hoạt động, chức năng cơ bản của radar xung
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (52.92 KB, 5 trang )
1. Nguyên lý hoạt động, chức năng cơ bản của radar xung:
a. Cơ sở kỹ thuật:
Radar là hệ thống thiết bị thuộc lĩnh vực kỹ thuật vô
tuyến điện. Thực hiện việc phát đi(bức xạ) những
sóng vô tuyến điện trong môi trờng không khí và thu
lại tín hiệu phản xạ của sóng điện từ từ mục tiêu rồi
đo đạc và xử lý cho ta nhận biết đợc tin tức về mục
tiêu cần quan sát, xác định.
Sự phản xạ sóng điện từ đợc xảy ra ở giới hạn của hai môi
trờng có tính chất điện và từ khác nhau.
Hình vẽ thể hiện các tham số toạ độ mục tiêu trong
không gian:
z
M
D
H
O
y
M'
O: Vị trí đặt Radar
M: Mục tiêu
OM= D: Cự ly từ đài tới mục tiêu
x
: Góc tà của mục tiêu
: Góc phơng vị của mục tiêu
MM=H: Độ cao của mục tiêu. Thòng sử dụng công thức
H=Dsin
Tại thời điểm to: Ho, Do, o
Tại thời điểm tn: Hn, Dn, n xác định đợc quỹ đạo của
mục tiêu.
Oxyz là hệ toạ độ để xác định vị trí M trong không
gian, cần một trong 2 bộ 3 thông số:
(D, , ): xác định mục tiêu gần Trái đất.
(D, , H): xác định mục tiêu xa Trái đất
Tập hợp các toạ độ của mục tiêu theo thời gian sẽ cho ta
quỹ đạo S của mục tiêu.
Mục tiêu radar: là tất cả các vật thể bay trong phạm vi
phát hiện của radar.
Đối với bất cứ mục tiêu nào có thể phản xạ lại sóng điện
từ đều gọi là nguồn phát xạ thứ cấp. Thực chất của việc
phản xạ dới tác động của sóng điện từ tại các mục tiêu
phản xạ sẽ xuất hiện trên bề mặt phản xạ dòng điện
xoay chiều. Dòng điện xoay chiều này chính là nguồn
phát xạ thứ cấp.
Tính chất phản xạ mục tiêu radar phụ thuộc vào các yếu
tố sau:
Kích thớc bề mặt phản xạ của mục tiêu So
Tính dẫn điện của bề mặt phản xạ
Kết cấu hình học, mức độ lồi lõm của bề mặt mục
tiêu
Bớc sóng làm việc của radar
Mặt phân cực của nguồn phát xạ
Góc tới của sóng phát xạ.
So nói lên đặc điểm chủ yếu của vật phản xạ:
So= 4S1 cos2 (2/cos)
Smax= 4S1 ; Smin= 0 ; STB = 2S1
Nh vậy bề mặt phản xạ có hiệu của mục tiêu thay đổi
từ 0 đến 4S1.
Kết luận: Mục tiêu có hình dáng phức tạp, vị trí luôn
thay đổi, do đó tín hiệu luôn thay đổi dẫn đến công
suất của tín hiệu luôn thay đổi. Sự thay đổi biên độ của
công suất tín hiệu phản xạ là một quá trình ngẫu nhiên
không thể tính toán trớc đợc.
b. Nguyên lý hoạt động:
Sơ đồ tổng quát đài radar xung:
Máy
phát
Đồng bộ
Chuyển
mạch ănten
Máy thu
Nguồn
Hiện
sóng
Thiết bị đã đợc chia thành bảy hệ con. Hoạt động
của radar đợc khởi phát bằng bộ tạo đồng bộ, và điều
khiển dãy truyền theo thời gian các của máy thu và các mức
đặt bộ khuếch đại, xử lý tín hiệu và màn hình. Chu kỳ T e
của bộ tạo đồng bộ phù hợp với cự ly hoạt động của đài.
Khi đợc gọi bởi đồng bộ , bộ điều biến tác dụng
xung điện áp cao vào bộ khuếch đại RF, đồng thời với một
tín hiệu kích RF từ bộ kích. Xung điện áp RF công suất
cao qua đờng truyền hoặc ống dẫn sóng tới bộ chuyển
mạch tới ănten. Ănten biến đổi năng lợng điện siêu cao tân
thành năng lợng sóng điện từ bức xạ trong không gian theo
hình và hớng nhất định.
Sóng điện từ gặp mục tiêu phản xạ trở lại ăngten đợc
dẫn qua chuyển mạch tới máy thu. Máy thu làm nhiệm vụ
chọn lọc biến đổi khuếch đại, xử lý tín hiệu từ tín hiệu
thu đợc thành tín hiệu hình tần đa đến màn hình biến
thị mục tiêu.
Nguyên lý trên có thể đợc biểu diễn bằng giản đồ
điện áp sau:
Uđbộ
t
Up
t
Upxa
t
Ura
t
Trên hình vẽ M biểu thị một mục tiêu thu đợc.
Màn hình hiển thị mục tiêu có thể là các chấm sáng
hoặc là hiển thị số nh trong các radar hiện đại ngày nay.
Trong các radar phòng không của ta chủ yếu là hiển
thị bằng tập hợp các chấm sáng trên các màn hình, điều
này gây bất lợi cho trắc thủ trong chiến đấu khi gặp phải
các tình huống phức tạp, nhiều mục tiêu, tốc độ xử lý yêu
cầu lớn.
b. Các tham số của radar:
Có thể mô tả hệ thống radar theo một tham số cơ bản
xác định tính năng của nó nh thiết bị phát hiện và đo
trong bảng dới đây:
Hệ con
Máy phát
Máy thu
và
bộ xử lý
tín hiệu
Các tham số chủ Hệ con
yếu
Tần số phát xung
Anten
Bớc sóng
Độ rộng xung
Biên độ xung điều
chế
Tần số lặp lại xung
Hệ số sử dụng
Dải thông tín hiệu
Dải động tín hiệu
Tính
Dải thông
năng
Độ nhạy
của
Biên độ ra
hệ
Hệ số khuếch đại
thống
Tỉ số tín hiệu/tạp
Độ khuếch đại tích
phân video
Các tham số chủ
yếu
Kích
thớcloại
anten
Diện tích mở hiệu
dụng
Các độ rộng chùm
Tốc độ quét
Tần phủ sóng
Tổn hao hệ thống
Thời
gian
giữ
chậm
của
hệ
thống
Công suất thu đợc
ở mục tiêu chuẩn
Sai số các hệ xác
định
Khả năng phân
biệt mục tiêu
Yêu cầu đáp ứng
mặt phản xạ
Tốc độ dữ liệu
Các tham số khác cần để mô tả các đặc tính thiết kế
hệ con có thể là loại anten, độ ổn định của mục tiêu,
nguồn công suất vào, môi trờng. Từ đó xác định đợc cự ly
phát hiện cực đại của radar:
D=
Trong đó:
Pp : Công suất phát
: Bớc sóng phát
Ga: Hệ số tăng ích anten
: Độ rộng xung phát
Pmin : Độ nhạy của máy thu
So: Diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu
f(,): Hàm quan hệ liên quan đến không gian
truyền thống.
Ngoài ra tính năng phát hiện và định vị cũng sẽ phụ
thuộc vào các đặc tính của mục tiêu, đó là:
Tiết diện mục tiêu trung bình, sự thăng giáng theo
thời gian và tần số
Kết cấu hình học, cấu trúc vật liệu của mục tiêu
Vị trí mục tiêu trong tầm hoạt động, phơng vị, góc
tà, tốc độ và gia tốc của nó theo cả ba toạ độ.
