Параметры и виды импульсов

Импульсы – это кратковременные изменения электрического напряжения или тока от некоторого установившегося значения, в общем случае не равного нулю. Слово импульс по латыни означает «толчок».

Импульсный характер работы передающего и приемного устройств, и необходимость измерения коротких промежутков времени требует использования наряду с синусоидальными колебаниями периодических колебаний других форм. Эти колебания носят название «несинусоидальные колебания» (рис 3.2)

Рис. 3.2. Несинусоидальные колебания

Существует два вида импульсов тока и напряжения:

- видеоимпульсы (рис. 3.3);

- радиоимпульсы (рис. 3.4).

Под видеоимпульсом понимают напряжение (ток), мгновенное значение которого отличается от нуля или какого-то постоянного уровня в течении короткого промежутка времени.

Радиоимпульс – это импульсы высокочастотного синусоидального напряжения (тока) огибающей которых является видеоимпульс.

Рис 3.3. Видеоимпульсы Рис. 3.4. Радиоимпульсы

Электрические импульсы различаются по параметрам, форме, полярности.

Для характеристики синусоидального колебания достаточно иметь три пара­метра: амплитуду колебаний, частоту (или период) и начальную фазу. Для характе­ристики импульсного колебания требуется значительно большее число параметров, вследствие большого многообразия колебаний этого вида.

Основные параметры импульсного колебания:

1. Форма импульсов. В радиотехнике чаще всего встречаются (рис.3.3. и 3.4.):

- треугольные;

- трапецеидальные;

- прямоугольные;

- экспоненциальные.

Рис. 3.5. Видеоимпульс прямоугольной формы.

Импульсы прямоугольной формы (рис. 3.5) состоят из трёх участков:

передний фронт (АВ), вершина (ВС), задний фронт (CD).

2. Полярность импульсов. Различают импульсы положительной и отрицательной по­лярности. Если в период повторяются импульсы обеих полярностей, то такие им­пульсы называют двусторонними.

3. Период повторения импульсов (Т) - интервал времени от момента появления одно­го импульса до момента появления следующего импульса той же полярности. Ве­личина, обратная периоду повторения импульсов, называется частотой повторения импульсов F, измеряется она в герцах (50 - 5000 Гц).

4. Амплитуда импульса (Um) представляет собой величину одностороннего импуль­са, измеренную от начального уровня до его максимального значения.

5. Длительность импульса (tu) - время между точками на огибающей импульса, из­меренное на уровне 0.1 от его максимального значения.

6. Длительность переднего фронта t_пф, определяет время нарастания импульса от 0,1 до 0,9 Um. Длительность заднего фронта t_зф определяет время его спадания от 0,9 до 0,1 Um. Это время составляет 5-20 % длительности импульса.

7. Крутизна фронта импульса. S = Um / t_ф

8. Спад вершины импульса представляет собой изменение амплитуды импульса на его центральном участке DU

9 Скважность импульсов Q:

Величина обратная скважности К - коэффициент заполнения.

К= 1/Q, (0.1-0.0002)

10. Среднее значение импульса - это такое значение тока (напряжения, мощности), которое получается, если ток (U, Р) за время импульса распределить равномерно на весь период, т.е. это постоянная составляющая импульсного колебания

где: i(t), P(t) - мгновенные значения тока и мощности за время импульса.

Для прямоугольных импульсов:

Вывод: Системы радиолокации относятся к системам извлечения информации. Следует иметь в виду, что существуют также радиосистемы передачи информации (системы радиосвязи, радиовещания, телевидения), радиосистемы разрушения информации (системы радиопротиводействия) и системы радиоуправления различными процессами и объектами (например, беспилотными аппаратами).

2. Задачи решаемые радиолокацией. Системы координат, используемые в радиолокации.

Можно выделить четыре задачи радиолокации:

- обнаружение целей;

- разрешение целей;

- измерение координат и параметров движения целей;

- распознавание целей.

Обнаружение радиолокационных целей заключается в установлении факта наличия или отсутствия цели в каждом разрешаемом объеме пространства, размеры которого определяются параметрами РЛС.

Разрешение радиолокационных целей состоит в раздельном обнаружении каждой цели при наличии в зоне действия РЛС других целей.

В некоторых случаях задачи обнаружения и разрешения специально не разделяют, а рассматривают их как единый этап радиолокационного наблюдения.

Системы координат, используемые в радиолокации.

Измерение координат и параметров движения разрешаемой цели состоит в определении местоположения цели относительно РЛС. К параметрам движения относят составляющие вектора скорости цели, ускорение и т.д. Применительно к радиолокационным целям ПВО измерение представляет собой стереометрическую (объемную) задачу, т.е. положение цели в пространстве однозначно определяется тремя координатами.

Находят применение прямоугольная, сферическая и параметрическая системы координат.

Рис. 3.6. Системы координат, применяемые в радиолокации.

Сферическая система координат наиболее просто реализуется в РЛС.

Координатами цели в этой системе координат являются:

Д - дальность наклонная;

b - азимут;

e - угол места.

Азимут цели отсчитывается от ориентированного направления до проекции линии визирования цели на плоскость горизонта (XOY).

Угол места цели — это угол между линией визирования цели и ее проекцией на плоскость горизонта.

Прямоугольная система координат находит применение для передачи координат цели РЛС на командный пункт или для целеуказания другой РЛС. Координатами цели в этой системе являются Х_ц, У_ц, Н_ц. При передаче целеуказания сферические координаты цели преобразуются в прямоугольные в соответствии с уравнениями:

Xц = D cose cosb

Yц = D cose sinb

Hц = D sine

В параметрической прямоугольной системе земных координат за начало координат принимается станция наведения или точка старта ЗУР (рис.3.7).

Рис. 3.7. Параметрическая система координат.

Ось OS лежит в горизонтальной плоскости и параллельна проекции вектора скорости цели V_ц на эту плоскость. Ось OH направлена вертикально вверх. Ось OP перпендикулярна плоскости SOH.

Координата H характеризует высоту цели, а координата P – курсовой параметр ее движения, под которым понимается кратчайшее расстояние от начала координат до проекции курса цели на горизонтальную плоскость. Понятие об отрицательном курсовом параметре движения цели обычно не вводится. Считается, что относительно пункта наведения (точки старта ракеты) цель может двигаться с правым или левым параметром.

Положительная координата S определяет величину пути цели до параметра, отрицательная – после параметра.

Курсовым углом движения цели q_ц называется угол в азимутальной плоскости между направлением на пункте наведения (точку старта ракеты) и проекцией курса цели. Курсовой угол меняется в пределах от 0 до 180 градусов. Изменение курсового угла от 0 до 90 градусов означает приближение цели и от 90 до 180 градусов – ее удаление.

Соотношения между параметрической и сферической системами координат:

Р_ц = Д cos(ε_ц) sin(q_ц)

S_ц = Д cos(ε_ц) cos(q_ц)

H_ц = Д sin(ε_ц)

Параметрическая система координат используется для определения границ зон пуска и поражения ЗУР целей.

Распознавание радиолокационных целей состоит в отнесении каждой обнаруженной цели к определенному классу. Практический интерес представляет деление целей на классы по тактическим соображениям:

1) Истинная цель или ложная цель;

2) Самолет, ракета или вертолет;

3) Бомбардировщик или истребитель и т. д.

Для распознавания целей могут быть использованы только те признаки или параметры целей, которые возможно выделить при радиолокационном наблюдении. К ним относятся координаты и параметры движения цели (траекторные признаки), а также геометрические размеры, сложность конфигурации, пространственная ориентация, отражательная способность поверхности цели, закодированные в амплитудных, спектральных и поляризационных параметрах радиолокационного сигнала (сигнальные признаки).

Частным случаем распознавания является опознавание, под которым понимают определение государственной принадлежности обнаруженной цели (своя или чужая).

Вывод: Радиолокационные станции позволяют получить следующую информацию:

- наличие или отсутствие воздушной цели;

- раздельное обнаружение каждой цели;

- измерение координат и параметров движения воздушной цели.