Радиотехнические системы

Федеральноеагентствопообразованию

Томскийгосударственный университет систем управления и радиоэлектроники

В.П.Денисов,Б.П.Дудко

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫ

Учебноепособиедлястудентов радиотехническихспециальностей высшихучебныхзаведений

Электронное издание

Томск, 2012

Изданопорекомендации кафедры радиотехнических систем ТУСУР.

Содержание
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ....................................................	9
1.ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.....................................	12
1.1. Понятие о радиосистеме. Виды радиосистем .........................	12
1.2. Физические основы радиотехнических методов обнаружения
объектов, определения их координат и скорости ..................	16
1.3. Радиотехнические методы определения местоположения
объектов .................................................................................	20
1.4. Точность местоопределения .....................................................	28
1.5. Виды радиолокации. Радиолокационный канал ........................	33
1.6. Принципы построения и классификации радионавигационных
систем.....................................................................................	38
1.7. Основные тактические и технические
характеристики радиолокационных и радионавигационных
систем.....................................................................................	43
1.8. Особенности радиосистем различных диапазонов волн ..........	48
1.9. Дальность действия радиосистем в свободном пространстве 51
2. РАССЕИВАЮЩИЕ СВОЙСТВА
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ЦЕЛЕЙ ......................................	59
2.1. Определения и классификация ..................................................	59
2.2. Методика вычисления ЭПР элементарных объектов .............	61
2.3. ЭПР реальных целей .................................................................	67
2.4. Эффективная поверхность рассеяния
объёмно-распределённых целей ............................................	70
2.5. ЭПР поверхностно распределённых целей ...............................	73
3. ОБНАРУЖЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ
СИГНАЛОВ .............................................................................	74
3.1. Постановка задачи ....................................................................	74
3.2. Основные модели радиолокационных сигналов .......................	78
3.3. Структура устройств для оптимального обнаружения пачек

когерентных радиоимпульсов .................................................	82
3.4. Принципы корреляционно - фильтровой обработки пачек
когерентных радиоимпульсов .................................................	89
3.5. Структура устройств для оптимальной обработки пачек
некогерентных радиоимпульсов .............................................	91
3.6. Цифровое накопление
при обнаружении пачек импульсов.........................................	96
3.7. Понятие о сжатии импульсов. Обработка фазоманипулирован-
ных сигналов .........................................................................	100
3.8. Расчёт коэффициента различимости .....................................	104
4. ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛИ И АТМОСФЕРЫ НА ДАЛЬНОСТЬ
ДЕЙСТВИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ..........	105
4.1. Влияние рефракции радиоволн в тропосфере на дальность
действия РТС .......................................................................	105
4.2. Влияние Земли на дальность действия РТС ..........................	107
4.3. Влияние затухания радиоволн в атмосфере на дальность дей-
ствия РТС .............................................................................	111
4.4. Обобщённое уравнение радиолокации ....................................	116
4.5. Загоризонтные РЛС ................................................................	116
5. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ..............................................	118
5.1. Импульсный метод измерения дальности ..............................	118

5.1.1.Обобщённая структурная схема импульсного дальномера 118

5.1.2.Импульсные дальномеры с визуальной индикацией на

электронно-лучевой трубке ..................................................	123
5.1.3. Автоматическое сопровождение целей в импульсных
дальномерах .........................................................................	129
5.1.3.1. Обобщенная структурная схема автодальномера ...........	129
5.1.3.2. Автоматическое сопровождение в режиме непрерывного
слежения за целью ...............................................................	131
5.1.4. Цифровые схемы импульсных дальномеров .......................	136
5.2. Фазовый метод измерения дальности ....................................	138
5.2.1. Принцип действия фазовых дальномеров ............................	138
5.2.2. Фазовый дальномер с измерением разности фаз на частоте
модуляции .............................................................................	140
5.2.3. Устранение неоднозначности фазовых измерений...............	142
5.2.4. Фазовый дальномер с хранением фазы на борту подвижного

объекта .................................................................................	145
5.3. Частотный метод измерения дальности.................................	146
5.3.1. Принцип действия частотных дальномеров ........................	146
5.3.2. Частотный дальномер с пилообразной симметричной
частотной модуляцией..........................................................	148
5.3.3. Влияние эффекта Доплера на работу ЧМ дальномера........	151
5.3.4. Частотная радиолокация многих целей ...............................	153
6. ЗОНДИРУЮЩИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ
СИГНАЛЫ .............................................................................	156
6.1. Разрешающая способность по дальности ..............................	156
6.2. Совместное разрешение сигналов по дальности и радиальной
скорости ................................................................................	160
6.3. Принцип неопределённости в радиолокации ...........................	164

6.4.Функция неопределённости прямоугольного радиоимпульса . 165

6.5.Сложные сигналы.

Функция неопределённости ФКМ сигнала..........................	168
6.6. Сжатие импульсов с линейной частотной модуляцией ...........	171
6.7. Нелинейная радиолокация .......................................................	175
6.8. Подповерхностная радиолокация ............................................	176
6.9. Поляризационная радиолокация ..............................................	176
7.СЕЛЕКЦИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ.............................	178
7.1. Постановка задачи ..................................................................	178
7.2. Методы селекции движущихся целей .....................................	178
7.2.1. Когерентный метод непрерывного излучения .....................	178
7.2.2. Основные варианты схем
когерентно-импульсных локаторов ......................................	179
7.3. Компенсация сигналов неподвижных отражателей ................	185
7.4.Эффективность когерентно-импульсных систем СДЦ ............	190
8. МЕТОДЫ ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА В
РАДИОЛОКАЦИИ ................................................................	193
8.1. Определения и классификация ................................................	193
8.2. Радиолокационные станции кругового обзора ........................	195
8.3. Секторный обзор пространства ..............................................	198
8.4. Винтовой обзор пространства ................................................	200
8.5. Спиральный обзор пространства ............................................	201
8.6. Параллельно-последовательный обзор пространства ............	202

6

8.7. Радиолокационные станции бокового обзора с синтезированной

антенной ................................................................................	202
8.7.1. Разрешающая способность панорамных РЛС.....................	202
8.7.2. РЛС обзора земной поверхности
с синтезированной антенной .................................................	203
8.7.2.1. Принципы построения ........................................................	203
8.7.2.2. Пути построения радиолокаторов с синтезированной
антенной ................................................................................	207
9. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ .....	214
9.1. Определения и классификация ................................................	214
9.2. Принципы амплитудного пеленгования ...................................	214
9.3. Точность пеленгования............................................................	218

9.4. Автоматическая система автосопровождения по направлению

с коническим сканированием ...............................................	222
9.5. Моноимпульсные системы......................................................	227
9.5.1. Принципы построения и классификация ...............................	227
9.5.2. Мультипликативные (логарифмические) моноимпульсные
пеленгаторы для пеленгации в одной плоскости ................	229
9.5.3. Аддитивные (суммарно-разностные) моноимпульсные
пеленгаторы ..........................................................................	232
9.6. Обзорные фазовые пеленгаторы ............................................	236
10. ПАССИВНАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ ...................................	245
10.1. Физические основы пассивной радиолокации .......................	245
10.2. Оптимальная обработка теплового радиоизлучения ............	247
10.3. Приёмники теплового радиоизлучения .................................	249
10.4. Чувствительность приёмников
теплового радиоизлучения ...................................................	252
10.5. Дальность действия и различимость объектов при
радиотеплолокации ...............................................................	255
11. ОСНОВЫ РАДИОПРОТИВОДЕЙСТВИЯ
И РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ ...........................	258
11.1. Общая характеристика средств радиопротиводействия и
радиотехнической разведки .................................................	258
11.2. Дальность действия станций
радиотехнической разведки .................................................	259

11.3. Структурная схема пеленгационного поста станции радиотех-

	7
нической разведки	................................................................ 260

11.4. Поиск и обнаружение сигналов станциями радиотехнической

разведки ................................................................................	261
11.4.1. Поиск по частоте ................................................................	262

11.4.2. Беспоисковые по частоте разведывательные приемники . 265 11.5. Классификация и общая характеристика средств

радиопротиводействия .........................................................	269
11.6. Расчёт зон подавления РЛС ..................................................	272
12. СИСТЕМЫ ПОСАДКИ САМОЛЁТОВ .........................	275
12.1. Общие сведения ...................................................................	275
12.2. Системы посадки метрового диапазона ...............................	275
12.3. Системы посадки сантиметрового диапазона MLS
(Microwave Landing System) .................................................	281
12.4. Перспективы развития систем посадки ..............................	283
13. РАДИОСИСТЕМЫ БЛИЖНЕЙ НАВИГАЦИИ. .........	285
13.1. Назначение ...........................................................................	285
13.2. Принцип действия пеленгового канала .................................	286
13.3. Принцип действия канала дальности ..................................	287
14. РАДИОСИСТЕМЫ ДАЛЬНЕЙ НАВИГАЦИИ ............	289
14.1. Назначение и типы радиосистем ..........................................	289
14.2. Принцип действия систем «Лоран» .....................................	291
14.3. Принцип действия системы «Омега» ...................................	292
14.4. Отечественные системы дальней навигации .......................	293
15. АВТОНОМНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ..	295
15.1. Назначение и типы систем ...................................................	295
15.2. Доплеровская навигационная система ..................................	296
15.3. Инерциальные навигационные системы ..............................	305
16. СПУТНИКОВЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ ............................................................................	308
16.1. Принципы построения спутниковых радионавигационных
систем...................................................................................	308
16.2. Методы радионавигационных определений ..........................	312
16.3. Система второго поколения «Глонасс» .................................	316
16.4. Система второго поколения «Навстар» ................................	321

8

16.5. Аппаратура потребителя систем второго поколения ...........	323
17. КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ НАВИГАЦИОННЫХ
СРЕДСТВ ...............................................................................	329

	9
	ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
АК	антенный коммутатор;
АКФ	автокорреляционная функция;
АМ	амплитудная модуляция;
АР	активная радиолокация;
АРК	автоматический радиокомпас;
АС	анализатор спектра;
АФТ	антенно-фидерный тракт;
АЦП	аналого-цифровой преобразователь;
ВПП	взлетно-посадочная полоса;
ВУ	вычислительное устройство;
ВЦ	входная цепь;
ВЧ	высокая частота;

Ггенератор (гетеродин);

ГВЧ	генератор высокой частоты;
ГММ	генератор масштабных меток;
ГОН	генератор опорного напряжения;
ГПН	генератор пилообразного напряжения;
ГПТ	генератор пилообразного тока;
ГРМ	глиссадный радиомаяк;
ГСчИ	генератор счетных импульсов;
ГТИ	генератор тактовых импульсов;

Ддетектор;

ДИСС	доплеровский измеритель скорости и угла сноса;
ДНА	диаграмма направленности антенны;
ДЦ	дифференцирующая цепь;
ЗГ	задающий генератор;
ЗО	зона обзора;

Ииндикатор;

ИМ	импульсный модулятор;
ИСЗ	искусственный спутник Земли;
КГ	когерентный гетеродин;
КЛ	ключ;

	10
КНД	коэффициент направленного действия;
КПД	коэффициент полезного действия;
КРМ	курсовой радиомаяк;
ЛЧМ	линейная частотная модуляция;

Ммодулятор;

МГ	местный гетеродин;
МРМ	маркерный радиомаяк;
МШУ	малошумящий усилитель;
ОА	ограничитель амплитуды;
ОГ	опорный генератор;
ОУ	оконечное устройство;
ПНК	пилотажно-навигационный комплекс;
Пер.	передатчик;
Пр.	приёмник;
ПУ	пороговое устройство;
ПФ	полосовой фильтр;
ПЧ	промежуточная частота;
РИ	расширитель импульсов;
РЛС	радиолокационная станция;
РНС	радионавигационная система;
РПД	радиопротиводействие;
РРВ	распространение радиоволн;
РСБН	радиосистема ближней навигации;
РСН	равносигнальное направление;
СДЦ	селекция движущихся целей;
СЗ	схема задержки;
СМ	смеситель;
СПРС	спутниковая радионавигационная система;
СРП	счетно-решающий прибор;
СУА	система управления антенной;
СФ	согласованный фильтр;
СЧ	счетчик;

ТТТтактико-технические требования;

УМ	усилитель мощности;
УПТ	усилитель постоянного тока;