Лекция №10

Уравнение РЛС с активным ответом.

Рассмотрим систему (РЛС + радиозонд-ответчик):

(рис.1)

- плотность потока мощности излучения передатчиком РЛС в точке расположения радиозонда (з – запросчик, о – ответчик).

, где – КНД РЛС, – мощность излучения.

связана с эффективной поверхностью антенны , и тогда мы можем оценить мощность сигнала запросчика на входе приемника-ответчика: , где - КНД ответчика, – мощность излучения передатчика ответчика.

поступает на вход приемника РЛС, и поэтому мы можем оценить мощность сигнала ответчика на входе запросчика: .

На максимальном расстоянии мощность сигнала запросчика будет определять чувствительность запросчика , откуда следует, что - максимальная дальность обнаружения.

Если ответчик-радиозонд находится на предельной дальности , то мощность сигнала на входе приемника – запросчика (РЛС) будет равна чувствительности ответчика

, откуда .

Система будет сбалансирована, когда :

, откуда - позволяет произвести выбор параметров системы РЛС «передатчик – ответчик» радиозонда. В этом выражении не учитываются условия распределения электромагнитных волн, и оно справедливо для свободного пространства.

Система комплексного температурно-ветрового зондирования

(МЕТЕОРИТ, МАРЗ, АВК-1, МРЗ-3).

Данные, полученные с помощью зондирования, используется для решения прогностических задач и безопасности полетов самолетов. В наше время на земном шаре – сотни АС, данные которых используются как при исследовании глобальных процессов в атмосфере, так и при решении прогностических задач конкретных стран.

Рассмотрим отечественные системы зондирования.

*Эталонное радиозондирование – определяется точность измерения параметров в СА; ** Электрический датчик – терморезистор, механический датчик – биометрическая пластина; *** АВК – аэрологический вычислительный комплекс, МАРЛ – микроэлектрический аэрологический радиолокатор, АРВК – аэрологическая радиолокационный вычислительный комплекс.

Система зондирования МЕТЕОРИТ-МАРЗ-2.

Эта система одноканальная с применением радиолокационного способа ветровых наблюдений. Для достижения большей точности в определении координат в РЛС МЕТЕОРИТ используется дециметровый диапазон, т.е. λ=17 см. По тому же каналу одновременно передается радиолокационная и келиметрическая (о метеорологических данных) информация. Использование сверхрегенативного передатчика-ответчика в радиозонде и усилителя высокой частоты позволило увеличить дальность сопровождения радиозонда до 300 км. Была разработана РЛС для ракетного зондирования МЕТЕОР-Р. В этой системе осуществлялась передача келиметрической и радиолокационной информации с метеорологических ракет МР-100 и МР-06.

Техническое совершенствование системы зондирования МЕТЕОРИТ-МАРЗ-2 проводилось в следующем направлении:

- повышение точности определения угловых координат;

- разработка и улучшение датчиков температуры и влажности;

- разработка специальных эталонных радиозондов;

- автоматизация обработки данных;

- микроминитюаризация элементов радиозонда и РЛС;

- повышение помехозащищенности и повышение потенциала станции.

Все перечисленные усовершенствования использовались при разработке новых систем зондирования. В отличие от РЛС МЕТЕОРИТ в МЕТЕОРИТ-2:

- имеется выносной пульт управления антенной, позволяющий с момента выпуска оптической системы, синхронно связанной с антенной, в первые минуты отслеживать цель (радиозонд);

- в ближней зоне у МЕТЕОРИТ-2 работает маломощный передатчик по дальности до двух километров; переход к работе мощного передатчика происходит автоматически;

- имеется малошумящий усилитель высокой частоты.

Для РЛС МЕТЕОРИТ разработан радиозонд МАРЗ-2-1, для МЕТЕОРИТ-2 – МАРЗ-27. Малогабаритные радиозонды изготовлены на современной технической базе с использованием микросхем и полупроводников.

Блок схема системы зондирования МЕТЕОРИТ-МАРЗ-2:

Радиозонд:

1 – R_t – терморезистор;

2 – R_u – сопротивление, датчик влажности;

3 – электронный коммутатор;

4 – R_оп;

5 – ПСЧ – преобразователь сопротивления в частоту;

6 – генератор суперирующих импульсов (ГСИ);

6` - стабилизатор напряжения и тока;

7 – СВЧ АГ (автогенератор) с передатчиком – ответчиком;

8 – антенная система радиозонда;

8` - источник питания.

РЛС:

9 – антенная система РЛС;

10 – приемная система;

11 – передающая система;

12 – система измерения дальности;

13 – система счета;

14 – система измерения угловых координат;

15 – система управления антенны по угловым координатам;

16 – система регистрации данных;

17 – система обработки информации.

Порядок величин инструментальных и методических погрешностей при измерении температуры и влажности в радиозонде, вносимые функциональными измерительными системами:

Источники погрешностей функциональных систем	Высота, км	t, ^o	u, %
1. Датчики	0-40	1	10
2. Шумы приемника	0-40	0,01	0,1
3. Вторичные преобразователи	0-40	0,1	0,1
4. Электронный счетчик	0-40	0,1	1
5. Квантование по параметру	0-10	0,1	10
6. Неточность определения высоты (H)	0-10 10-40	0,1 1	1 -