Thực hiện việc phát đibức xạ những sóng vô tuyến điện trong môi trờng không khí và thu lại tín hiệu phản xạ của sóng điện từ từ mục tiêu rồi đo đạc và xử lý cho ta nhận biết đợc tin tức
Trang 11 Nguyên lý hoạt động, chức năng cơ bản của radar xung:
a Cơ sở kỹ thuật:
- Radar là hệ thống thiết bị thuộc lĩnh vực kỹ thuật vô tuyến điện Thực hiện việc phát đi(bức xạ) những sóng vô tuyến điện trong môi trờng không khí và thu lại tín hiệu phản xạ của sóng điện từ từ mục tiêu rồi
đo đạc và xử lý cho ta nhận biết đợc tin tức về mục tiêu cần quan sát, xác định
Sự phản xạ sóng điện từ đợc xảy ra ở giới hạn của hai môi trờng có tính chất điện và từ khác nhau
Hình vẽ thể hiện các tham số toạ độ mục tiêu trong không gian:
O: Vị trí đặt Radar
M: Mục tiêu
OM= D: Cự ly từ đài tới mục tiêu
ε: Góc tà của mục tiêu
β: Góc phơng vị của mục tiêu
MM’=H: Độ cao của mục tiêu Thòng sử dụng công thức H=Dsinε
Tại thời điểm to: Ho, Do, βo
Tại thời điểm tn: Hn, Dn, βn xác định đợc quỹ đạo của mục tiêu
Oxyz là hệ toạ độ để xác định vị trí M trong không gian, cần một trong 2 bộ 3 thông số:
(D, β, ε): xác định mục tiêu gần Trái đất
(D, β, H): xác định mục tiêu xa Trái đất
Tập hợp các toạ độ của mục tiêu theo thời gian sẽ cho ta quỹ đạo S của mục tiêu
- Mục tiêu radar: là tất cả các vật thể bay trong phạm vi phát hiện của radar
x
y D
M
O z
M' H
Trang 2Đối với bất cứ mục tiêu nào có thể phản xạ lại sóng điện
từ đều gọi là nguồn phát xạ thứ cấp Thực chất của việc phản xạ dới tác động của sóng điện từ tại các mục tiêu phản xạ sẽ xuất hiện trên bề mặt phản xạ dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều này chính là nguồn phát xạ thứ cấp
Tính chất phản xạ mục tiêu radar phụ thuộc vào các yếu
tố sau:
- Kích thớc bề mặt phản xạ của mục tiêu So
- Tính dẫn điện của bề mặt phản xạ
- Kết cấu hình học, mức độ lồi lõm của bề mặt mục tiêu
- Bớc sóng làm việc của radar
- Mặt phân cực của nguồn phát xạ
- Góc tới của sóng phát xạ
So nói lên đặc điểm chủ yếu của vật phản xạ:
So= 4S1 cos2 (2Π/λcosθ)
Smax= 4S1 ; Smin= 0 ; STB = 2S1
Nh vậy bề mặt phản xạ có hiệu của mục tiêu thay đổi
từ 0 đến 4S1
Kết luận: Mục tiêu có hình dáng phức tạp, vị trí luôn
thay đổi, do đó tín hiệu luôn thay đổi dẫn đến công suất của tín hiệu luôn thay đổi Sự thay đổi biên độ của công suất tín hiệu phản xạ là một quá trình ngẫu nhiên không thể tính toán trớc đợc
b Nguyên lý hoạt động:
- Sơ đồ tổng quát đài radar xung:
Thiết bị đã đợc chia thành bảy hệ con Hoạt động của radar đợc khởi phát bằng bộ tạo đồng bộ, và điều khiển dãy truyền theo thời gian các của máy thu và các mức
đặt bộ khuếch đại, xử lý tín hiệu và màn hình Chu kỳ Te
của bộ tạo đồng bộ phù hợp với cự ly hoạt động của đài
Máy phát
Chuyển mạch ănten Máy thu
sóng Nguồn
Trang 3Khi đợc gọi bởi đồng bộ , bộ điều biến tác dụng xung điện áp cao vào bộ khuếch đại RF, đồng thời với một tín hiệu kích RF từ bộ kích Xung điện áp RF công suất cao qua đờng truyền hoặc ống dẫn sóng tới bộ chuyển mạch tới ănten Ănten biến đổi năng lợng điện siêu cao tân thành năng lợng sóng điện từ bức xạ trong không gian theo hình và hớng nhất định
Sóng điện từ gặp mục tiêu phản xạ trở lại ăngten đợc dẫn qua chuyển mạch tới máy thu Máy thu làm nhiệm vụ chọn lọc biến đổi khuếch đại, xử lý tín hiệu từ tín hiệu thu đợc thành tín hiệu hình tần đa đến màn hình biến thị mục tiêu
Nguyên lý trên có thể đợc biểu diễn bằng giản đồ
điện áp sau:
Trên hình vẽ M biểu thị một mục tiêu thu đợc
Màn hình hiển thị mục tiêu có thể là các chấm sáng hoặc là hiển thị số nh trong các radar hiện đại ngày nay Trong các radar phòng không của ta chủ yếu là hiển thị bằng tập hợp các chấm sáng trên các màn hình, điều này gây bất lợi cho trắc thủ trong chiến đấu khi gặp phải
Uđbộ
Up
Upxa
Ura
t
t
t
t
Trang 4các tình huống phức tạp, nhiều mục tiêu, tốc độ xử lý yêu cầu lớn
b Các tham số của radar:
Có thể mô tả hệ thống radar theo một tham số cơ bản xác định tính năng của nó nh thiết bị phát hiện và đo trong bảng dới đây:
Hệ con Các tham số chủ
yếu
Hệ con Các tham số chủ
yếu
Máy phát Tần số phát xung
Bớc sóng
Độ rộng xung Biên độ xung điều chế
Tần số lặp lại xung
Hệ số sử dụng Dải thông tín hiệu
Anten Kích thớc- loại
anten Diện tích mở hiệu dụng
Các độ rộng chùm Tốc độ quét
Tần phủ sóng
Máy thu
và
bộ xử lý
tín hiệu
Dải động tín hiệu Dải thông
Độ nhạy Biên độ ra
Hệ số khuếch đại
Tỉ số tín hiệu/tạp
Độ khuếch đại tích phân video
Tính năng của hệ thống
Tổn hao hệ thống Thời gian giữ chậm của hệ thống
Công suất thu đợc
ở mục tiêu chuẩn Sai số các hệ xác
định Khả năng phân biệt mục tiêu
Yêu cầu đáp ứng mặt phản xạ
Tốc độ dữ liệu
Các tham số khác cần để mô tả các đặc tính thiết kế
hệ con có thể là loại anten, độ ổn định của mục tiêu, nguồn công suất vào, môi trờng Từ đó xác định đợc cự ly phát hiện cực đại của radar:
D=
Trong đó:
Pp : Công suất phát
λ : Bớc sóng phát
Ga: Hệ số tăng ích anten
τ : Độ rộng xung phát
Pmin : Độ nhạy của máy thu
Trang 5So: Diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu f(ε,β): Hàm quan hệ liên quan đến không gian truyền thống
Ngoài ra tính năng phát hiện và định vị cũng sẽ phụ thuộc vào các đặc tính của mục tiêu, đó là:
- Tiết diện mục tiêu trung bình, sự thăng giáng theo thời gian và tần số
- Kết cấu hình học, cấu trúc vật liệu của mục tiêu
- Vị trí mục tiêu trong tầm hoạt động, phơng vị, góc
tà, tốc độ và gia tốc của nó theo cả ba toạ độ