Вход

Радиолокации

Реферат по физике
Дата добавления: 13 августа 2007
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 70 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Р адиолокация. Радиолокация - обла сть науки и техники, предмет которой – наблю – дение различных объекто в (целей) радиотехническими методами: их обнаружение, распознавание, опр еделение их местонахождения и скорости. Еще А.С. Попов заметил, что радиовол ны имеют способность отражаться. На этом и основан принцип действия ради олокационной станции. Мощный луч радиолокационного передатчикам фокус ируется большой антенной в направлении исследуемого объекта, фиксируе тся и изучается отраженный радиосигнал, на основе чего делаются выводы о тех или иных характеристиках объекта. Первые работы по созданию радиолокационных систем начал ись в России в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал науч ный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. О щепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения. 16 января 1934 года в Ленинградском физик о-техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика А. Ф. Иофф е состоялось совещание, на котором представители ПВО РККА поставили зад ачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изо бретателей и ученых. Уже летом 1934 года группа энтузиастов, среди которых были Б. К. Шембель, В.В. Цимбалин и П. К. Ощепков, представила членам правительства о пытную установку. Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году б ыл испытан макет импульсного радиолокатора, который имел дальность дей ствия до 50 км при высоте цели 1,5 км. Создатели макета Ю, Б, Кобзарев, П, А, Погоре лко и Н, Я, Чернецов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были у достоены Государственной премии СССР. Дальнейшие разработки были напр авлены в основном на увеличение дальности действия и повышение точност и определения координат. Станция РУС- 2 принятая летом 1940 года на вооружение войск ПВ О не имела аналогов в мире по своим техническим характеристикам , она сос лужила хорошую службу во время Великой Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вражеской авиации. После войны перед радиолокационно й техникой новые сферы применения во многих отраслях народного хозяйст ва. Без радаров теперь немыслимы авиация и судовождение. Радиолокационн ые станции исследуют планеты Солнечной системы и поверхность нашей Зем ли, определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления гроз овых облаков. За последние десятилетия радиолокационная техника неуз наваемо изменилась. Определение координат цели радаром производится с учето м выбранной системы координат. Выбор той или иной системы координат связ ан со сферой применения радиолокационной установки. Например, наземная радиолокационная станция (РЛС) наблюдения за воздушной обстановкой изм еряет три координаты цели: азимут, угол места и наклонную дальность. Различают два основных режима работы РЛС : режим обзора (сканиров ания ) пространства и режим слежения за цел ью . В режиме обзора луч РЛС по строго определенной системе просматривает все прост ранство или заданный сектор . Анте нна , например , может медленно поворачиваться по аз имуту и в то же время быстро наклонят ься вверх и вниз , сканируя по углу мес та . В режиме слежения антенна направлена на выбранную цель и специальные следящие системы поворачивают ее вслед з а движ у щейся целью . Удаленность того или иного объекта о пределяется по запаздыванию отраженного сигнала относительно излучае мого. Запаздывание сигнала очень мало, поскольку радиоволны распростра няются со скоростью, близкой к скорости света (300 000 км/с). Действительно, для самолета, находящегося на расстоянии 3 км от РЛС, запаздывание сигнала со ставит всего 20 мкс. Такой результат получается из - за того, что радиоволна проходит путь в обоих направлениях, к цели и обратно, так что общее рассто яние, пройденное волной, составит 6 км. Однако при радиолокации Марса, успе шно проведенной в начале 60-х годов, задержка сигнала составила около 11 мин, а это время малым назвать нельзя. Современная вычислительная техника сп особна с высокой точностью обрабатывать сигналы с ничтожным временем з апаздывания, поэтому с помощью радаров можно регистрировать объекты, ра сположенные как на больших, так и на малых расстояниях от наблюдателя. Существует единственное существенное ограничение прим енения радаров в целях сверхдальних наблюдений - это ослабление сигнала . Если сигнал проходит большое расстояние, то он частично рассеивается, и скажается и ослабевает и выделить его в приемнике из собственных шумов п риемника и шумов иного происхождения зачастую крайне затруднительно. О слабление сигнала при радиолокации вполне поддается расчету , который о снован на простых физических соображениях. Таким образом, при обычной ра диосвязи мощность, принятая антенной, обратно пропорциональна квадрат у расстояния. Этот закон - закон сферической расходимости пучка энергии - выполняется всегда при распространении волн в свободном пространстве. Даже если сконцентрировать излучаемую мощность в узкий луч и поток энер гии возрастет в несколько раз ( этот коэффициент называется коэффициент ом направленного действия антенны, КНД ), квадратичная зависимость от расстояния сохранится. Но в радиолокации радиосигнал преодолевает двойные расстояния, а сама облу чаемая цель рассеивает энергию по всем направлениям , и если облучающий цель поток энергии ослабевает обратно пропорционально, то приходящий к приемнику рассеянный поток еще ослабляется во столько же раз и оказывае тся обратно пропорциональным. Это означает, что для повышения дальности действия РЛС в два раза при прочих равных условиях мощность ее передатчи ка надо повысить в 16 раз. Столь высокой ценой достигаются высокие характе ристики современных РЛС. Технические характеристики РЛС во многом зависят от кон струкции приемо-передающей антенны. Энергию волн из волновода в открыто е пространство можно передать посредством рупорной антенны. Хорошая ру порная антенна должна быть длинной , поскольку любые неоднородности в во лноводе приводят к отражению распространяющейся энергии. Переход от во лновода к рупору как раз и является такой неоднородностью, поэтому он до лжен быть достаточно плавным. Чтобы правильно сформировалась диаграмм а направленности , поле в раскрыве антенны должно быть синфазным. Это зна чит, что колебания поля электромагнитной волны в различных точках раскр ыва должны происходить одновременно. Но при распространении от рупора и в доль его грани волна проходит разный путь и колебания на краях раскрыва запаздывают относительно колебаний в центре. Если разница путей достиг ает четверти, или даже половины длины волны, рупорная антенна окажется н еэффективной. Для уменьшения указанной разницы путей, рупорные антенн ы делают длинными. Это не совсем удобно, поэтому в радиолокации предпочи тают зеркальные антенны , а рупор используют в качестве облучателя зерка ла . Чем больше размеры антенны , тем уже ее диаграмма направленности. Угло вая ширина диаграммы направленности f связана с размером антенны форму лой f = l /D , где угол f выражается в радианах. Стремление увеличить дальность действия привело к тому, что радиолокация, как и многие другие области техники, пережила эпоху «г игантомании». Создавались все более мощные магнетроны, антенны все боль ших размеров, устанавливавшиеся на гигантских поворотных платформах. М ощность РЛС достигла 10 и более мегаватт в импульсе. Более мощные передатч ики создавать было уже физически невозможно: резонаторы и волноводы не в ыдерживали высокой напряженности электромагнитного поля, в них происх одили неуправляемые разряды. Появились данные и о биологической опасно сти высококонцентрированного излучения РЛС : у людей проживающих вблиз и РЛС наблюдались заболевания кроветворной системы, воспаленные лимфа тические узлы. Со временем появились нормы на предельную плотность пот ока СВЧ энергии, допустимые для работы человека (кратковременно допуска ется до 10 мВт/см^2). Новые требования, предъявляемые к РЛС, привели к разработ ке совершенно новой техники, новых принципов радиолокации. В настоящее время на современных РЛС импульс пос ылаемый станцией представляет собой сигнал, закодированный по весьма с ложному алгоритму ( наиболее распространен код Баркера), позволяющий по лучать данные повышенной точности и ряд дополнительных сведений о набл юдаемой цели. С появлением транзисторов и вычислительной техники мощны е мегаваттные передатчики ушли в прошлое. На их смену пришли сложные сис темы РЛС средней мощности объединенные посредством ЭВМ. Благодаря внед рению информационных технологий стала возможна синхронная автоматиче ская работа нескольких РЛС. Радиолокационные комплексы постоянно сове ршенствуются, находят новые сферы применения. Однако есть еще масса неиз ученного, поэтому эта область науки еще долго будет интересна физикам, м атематикам, радиоинженерам; будет объектом серьезных научных работ и из ысканий.
© Рефератбанк, 2002 - 2017