Задачи и виды сканирования

Важнейшей задачей радиолокационного наблюдения является обзор воздушного пространства, организуемый для обнаружения и грубого определения местоположения всех целей, входящих в зону действия РЛС. Он осуществляется по всем координатам, измеряемым в РЛС: дальности, скорости (доплеровской частоте принятого сигнала) и угловым координатам.

Обзор по угловым координатам реализуется с помощью антенных систем РЛС. Размеры его зоны обычно значительно превышают ширину главного лепестка АДН антенны. Поэтому по угловым координатам обзор осуществляется путем просмотра в определенном порядке множества элементарных секторов, определяемых шириной главного лепестка АДН, на которые можно разбить зону.

Различают параллельный и последовательный (во времени) обзор по угловым координатам. При параллельном (или одновременном), обзоре антенна РЛС формирует многолучевую АДН (на рис. 2.1, а показано ее плоское сечение). Угловой разнос лепестков равен их ширине, а число лепестков определяется соотношением:

. (2.1)

Рис. 2.1

С помощью антенны с многолепестковой АДН возможен одновременный прием сигналов с любого направления в пределах сектора .

При последовательном обзоре антенна имеет АДН с одним узким лепестком, который перемещается (сканирует) в необходимом секторе (на рис. 2.1, б для простоты рассмотрен случай обзора по одной угловой координате). Сканирование – это изменение характеристик антенны с целью обзора пространства (в частности, перемещение диаграммы направленности). Закон сканирования может быть задан заранее или изменяться непосредственно в ходе обзора в зависимости от обстановки и задач, решаемых в РЛС. Существуют следующие методы сканирования по заранее заданному закону:

1) в зависимости от размеров зоны – круговое или секторное;

2) в зависимости от вида траектории луча – линейное по одной или по обеим угловым координатам,спиральное и коническое;

3) в зависимости от характера перемещения луча по траектории – непрерывное и дискретное (коммутационное).

При непрерывном сканировании максимум АДН антенны перемещается с постоянной угловой скоростью

, (2.2)

где – период и частота сканирования.

Для улучшения обзорных возможностей РЛС необходимо увеличивать скорость (частоту) сканирования. Различают механический, электромеханический и электрический способы сканирования.

При механическом сканировании производится вращение всей антенной системы. Значительные угловые скорости механического сканирования не допускаются (w_ск=0,1…1 рад/с), так как на элементы конструкции действуют большие центробежные силы, которые могут привести к деформации и даже поломке антенны.

Электромеханическое сканирование осуществляется путем вращения некоторых элементов конструкции антенны (сканеров), имеющих малый момент инерции. Электромеханические сканеры чаще всего используются в диапазонах СМВ и ММВ и могут обеспечивать w_ск=10…100 рад/с. Как правило, они осуществляют одномерное секторное или круговое сканирование по заданной неизменной программе.

Электрическое сканирование основано на управлении фазовым (реже – амплитудным) распределением поля на раскрыве антенны. Для этого используются разнообразные фазовращатели и коммутаторы, электрические параметры (μ, ε, σ) которых изменяются под воздействием электрических и магнитных полей, а также электронные приборы с управляемой частотой генерируемых колебаний. При электрическом управлении достигается время переключения луча , что позволяет получить w_ск=10⁴…10⁶ рад/с. При этом могут осуществляться любые виды сканирования (в том числе адаптивного) в секторах любой величины с предельно допустимыми из энергетических соображений скоростями. Однако электрические сканирующие устройства являются наиболее сложными и дорогостоящими.