Радыёлякацыя - гэта ... Вызначэнне, віды, прынцып дзеяння. радыёлакацыйная станцыя

Радыёлякацыя - гэта сукупнасць навуковых метадаў і тэхнічных сродкаў, служачых для вызначэння каардынатаў і характарыстык аб'екта з дапамогай радыёхваляў. Доследны аб'ект часта называюць радыёлакацыйнай мэтай (або проста мэтай).

прынцып радыёлакацыі

Радыётэхнічным абсталяванне і сродкі, прызначаныя для выканання задач радыёлакацыі, атрымалі назву радыёлакацыйных сістэм, або прылад (РЛС або РЛУ). Асновы радыёлакацыі грунтуюцца на наступных фізічных з'явах і ўласцівасцях:

• У асяроддзі распаўсюджвання радыёхвалі, сустракаючы аб'екты з іншымі электрычнымі ўласцівасцямі, рассейваюцца на іх. Хваля, адлюстраваная ад мэты (ці яе ўласнае выпраменьванне), дазваляе радыёлакацыйным сістэмах выявіць і ідэнтыфікаваць мэта.
• На вялікіх адлегласцях распаўсюджванне радыёхваляў прымаецца прамалінейным, з пастаяннай хуткасцю ў вядомай асяроддзі. Гэта дапушчэнне робіць магчымым вымярэнне далёкасці да мэты і яе кутніх каардынат (з пэўнай памылкай).
• На падставе эфекту Доплера па частаце прынятага адлюстраванага сігналу вылічаюць радыяльную хуткасць пункту выпраменьвання адносна РЛУ.

Гістарычная даведка

На здольнасць радыёхваль да адлюстравання паказвалі вялікі фізік Г. Герц і рускі электратэхнік А.С. Папоў яшчэ ў канцы XIX стагоддзя. Паводле патэнту ад 1904 года, першы радар стварыў нямецкі інжынер К. Хюльмайер. Прыбор, названы ім телемобилоскопом, выкарыстоўваўся на судах, разора Рэйн. У сувязі з развіццём авіяцыйнай тэхнікі прымяненне радыёлакацыі выглядала вельмі перспектыўным у якасці элемента супрацьпаветранай абароны. Даследаванні ў гэтай галіне вяліся перадавымі спецыялістамі многіх краін свету.

У 1932 годзе асноўнай прынцып радыёлакацыі апісаў у сваіх працах навуковы супрацоўнік ЛЭФИ (Ленінградскага электрафізічныя інстытута) Павел Кандрацьевіч Ашчэпкаў. Б.К. Ім жа ў супрацоўніцтве з калегамі Б.К. Шембель і В.У. Цимбалиным летам 1934 года быў прадэманстраваны вопытны ўзор радыёлакацыйнай ўстаноўкі, выявілай мэта на вышыні 150 м пры выдаленні 600 м. Далейшыя работы па ўдасканаленні сродкаў радыёлакацыі зводзіліся да павелічэння далёкасці іх дзеяння і павышэнню дакладнасці вызначэння месцазнаходжання мэты.

віды радыёлакацыі

Прырода электрамагнітнага выпраменьвання мэты дазваляе казаць аб некалькіх відах радыёлакацыі:

• Пасіўная радыёлякацыя даследуе ўласнае выпраменьванне (цеплавое, электрамагнітнае і да т.п.), якое генеруе мэты (ракеты, самалёты, касмічныя аб'екты).
• Актыўная з актыўным адказам ажыццяўляецца ў выпадку, калі аб'ект абсталяваны ўласным перадатчыкам і ўзаемадзеянне з ім адбываецца па алгарытме "запыт - адказ".
• Актыўная з пасіўным адказам мяркуе даследаванне другаснага (адлюстраванага) радыёсігналу. Радыёлакацыйная станцыя ў гэтым выпадку складаецца з перадатчыка і прымача.
• Паўактыўная радыёлякацыя - гэта прыватны выпадак актыўнай, у выпадку калі прыёмнік адлюстраванага выпраменьвання размешчаны па-за РЛС (напрыклад, з'яўляецца канструктыўным элементам саманаводных ракеты).

Кожнаму ўвазе ўласцівы свае вартасці і недахопы.

Метады і абсталяванне

Усе сродкі радыёлакацыі па якім карыстаецца метадзе падзяляюць на РЛС бесперапыннага і імпульснага выпраменьвання.

Першыя ўтрымліваюць у сваім складзе перадатчык і прыёмнік выпраменьвання, якія дзейнічаюць адначасова і бесперапынна. Па гэтым прынцыпе былі створаны першыя радыёлакацыйныя прылады. Прыкладам такой сістэмы могуць служыць радиоальтиметр (авіяцыйны прыбор, які вызначае выдаленне лятальнага апарата ад паверхні зямлі) або вядомы ўсім аўтааматарам радар для вызначэння хуткаснага рэжыму транспартнага сродку.

Пры імпульсным метадзе электрамагнітная энергія выпраменьваецца кароткімі імпульсамі на працягу некалькіх мікрасекунд. Пасля генерацыі сігналу станцыя вядзе працу толькі на прыём. Пасля ўлоўлівання і рэгістрацыі адлюстраваных радыёхваль РЛС перадае новы імпульс і цыклы паўтараюцца.

Рэжымы працы РЛС

Існуе два асноўных рэжыму функцыянавання радыёлакацыйных станцый і прылад. Першы - сканаванне прасторы. Ён ажыццяўляецца па строга зададзенай сістэме. Пры паслядоўным аглядзе перасоўванне прамяня радара можа насіць кругавой, спіральны, канічны, сектарная характар. Напрыклад, рашотка антэны можа павольна паварочвацца па крузе (па азімуце), адначасова скануючы па куце месцы (нахіляючыся уверх і ўніз). Пры паралельным сканаванні агляд ажыццяўляецца пучком радыёлакацыйных прамянёў. Кожнаму адпавядае свой прыёмнік, вядзецца апрацоўка адразу некалькіх інфармацыйных патокаў.

Рэжым сачэння мае на ўвазе пастаянную накіраванасць антэны на абраны аб'ект. Для яе павароту, згодна з траекторыяй рухаецца мэты, выкарыстоўваюцца спецыяльныя аўтаматызаваныя сiстэмы сачэння.

Алгарытм вызначэння далёкасці і напрамкі

Хуткасць распаўсюджвання электрамагнітных хваль у атмасферы складае 300 тыс. Км / с. Таму, ведаючы час, затрачаны трансляваных сігналам на пераадоленне адлегласці ад станцыі да мэты і назад, лёгка вылічыць аддаленасць аб'екта. Для гэтага неабходна дакладна зафіксаваць час адпраўкі імпульсу і момант прыняцця адлюстраванага сігналу.

Для атрымання інфармацыі пра месцазнаходжанне мэты выкарыстоўваецца востранакіраваную радыёлякацыя. Вызначэнне азімута і элевации (кута месцы або ўзвышэння) аб'екта вырабляецца антэнай з вузкім промнем. Сучасныя РЛС выкарыстоўваюць для гэтага фазаванай антэнныя кратаў (ФАР), здольныя задаваць больш вузкі прамень і адрозныя высокай хуткасцю кручэння. Як правіла, працэс сканавання прасторы здзяйсняецца мінімум двума прамянямі.

Асноўныя параметры сістэм

Ад тактычных і тэхнічных характарыстык абсталявання шмат у чым залежыць эфектыўнасць і якасць вырашаемых задач.

Да тактычным паказчыках РЛС прылічаюць:

• Зону агляду, абмежаваную мінімальнай і максімальнай далёкасцю выяўлення мэты, дапушчальным азімутальнай вуглом і вуглом ўзвышэння.
• Магчымай здольнасцю па далёкасці, азімуце, элевации і хуткасці (магчымасць вызначаць параметры побач размешчаных мэтаў).
• Дакладнасць вымярэнняў, якая вымяраецца наяўнасцю грубых, сістэматычных або выпадковых памылак.
• Памехаабароненасць і надзейнасць.
• Ступень аўтаматызацыі здабывання і апрацоўкі паступае патоку інфармацыйных дадзеных.

Зададзеныя тактычныя характарыстыкі закладваюцца пры праектаванні прылад з дапамогай пэўных тэхнічных параметраў, сярод якіх:

• апорная частата і мадуляцыя генераваных ваганняў;
• дыяграмы накіраванасці антэн;
• магутнасць якія перадаюць і якія прымаюць прылад;
• габарытныя памеры і маса сістэмы.

На баявым пасту

Радыёлякацыя - гэта універсальны інструмент, які атрымаў шырокае распаўсюджванне ў ваеннай сферы, навуцы і народнай гаспадарцы. Галіне выкарыстання няўхільна пашыраюцца дзякуючы развіццю і ўдасканаленню тэхнічных сродкаў і тэхналогій вымярэнняў.

Прымяненне радыёлакацыі ў ваеннай галіне дазваляе вырашыць важныя задачы агляду і кантролю прасторы, выяўлення паветраных, наземных і водных мабільных мэтаў. Без радараў немагчыма ўявіць абсталяванне, якое служыць для інфармацыйнага забеспячэння навігацыйных сістэм і сістэм кіравання гарматным агнём.

Ваенная радыёлякацыя з'яўляецца базавай складнікам стратэгічнай сістэмы папярэджання аб ракетным нападзе і комплекснай супрацьракетнай абароны.

радыёастраноміі

Пасланыя з паверхні зямлі радыёхвалі таксама адлюстроўваюцца ад аб'ектаў у блізкім і далёкім космасе, як і ад калязямных мэтаў. Многія касмічныя аб'екты немагчыма было паўнавартасна даследаваць толькі з выкарыстаннем аптычных інструментаў, і толькі ўжыванне радыёлакацыйных метадаў у астраноміі дазволіла атрымаць багатую інфармацыю аб іх прыродзе і структуры. Упершыню пасіўная радыёлякацыя для даследавання Месяца была прыменена амерыканскімі і венгерскімі астраномамі ў 1946 годзе. Прыкладна ў той жа час былі выпадкова прынятыя і радыёсігналы з касмічнай прасторы.

У сучасных радыётэлескопаў прыёмная антэна мае форму вялікі ўвагнутай сферычнай чары (падобна люстэрка аптычнага рэфлектара). Чым больш яе дыяметр, тым больш слабы сігнал антэна зможа прыняць. Часта радыётэлескопы працуюць комплексна, аб'ядноўваючы не толькі прылады, размешчаныя недалёка адзін ад аднаго, але і якія знаходзяцца на розных кантынентах. Сярод найважнейшых задач сучаснай радыёастраноміі - вывучэнне пульсараў і галактык з актыўнымі ядрамі, даследаванне міжзоркавага асяроддзя.

грамадзянскае прымяненне

У сельскай і лясной гаспадарцы радыёлакацыйныя прылады незаменныя пры атрыманні інфармацыі аб размеркаванні і шчыльнасці раслінных масіваў, вывучэнні структуры, параметраў і відаў глеб, своечасовым выяўленні ачагоў узгаранняў. У геаграфіі і геалогіі радыёлякацыя выкарыстоўваецца для выканання тапаграфічных і геамарфалагічныя работ, вызначэння структуры і складу парод, пошуку радовішчаў карысных выкапняў. У гідралогіі і акіянаграфіі радыёлакацыйнымі метадамі ажыццяўляецца кантроль стану галоўных водных артэрый краіны, сьнегавога і ледзянога покрыва, картаграфаванне берагавой лініі.

Радыёлякацыя - гэта незаменны памочнік метэаролагаў. РЛС лёгка высветліць стан атмасферы на выдаленні дзесяткаў кіламетраў, а па аналізе атрыманых дадзеных складаецца прагноз змены ўмоў надвор'я ў той ці іншай мясцовасці.

перспектывы развіцця

Для сучаснай радыёлакацыйнай станцыі галоўным ацэнкавых крытэрыем выступае суадносіны эфектыўнасці і якасці. Пад эфектыўнасцю разумеюцца абагульненыя тактыка-тэхнічныя характарыстыкі абсталявання. Стварэнне дасканалай РЛС - складаная інжынерная і навукова-тэхнічная задача, ажыццяўленне якой магчыма толькі з выкарыстаннем найноўшых дасягненняў электрамеханікі і электронікі, інфарматыкі і вылічальнай тэхнікі, энергетыкі.

Па прагнозах спецыялістаў, у бліжэйшай будучыні галоўнымі функцыянальнымі вузламі станцый самага рознага ўзроўню складанасці і прызначэння будуць цвёрдацельныя актыўныя ФАР (фазаванай антэнныя рашоткі), пераўтваральныя аналагавыя сігналы ў лічбавыя. Развіццё вылічальнага комплексу дазволіць цалкам аўтаматызаваць кіраванне і асноўныя функцыі РЛС, падаўшы прафесійным спажыўцам ўсебаковы аналіз атрыманай інфармацыі.