www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Синхронизация и управление: система синхронизации радиолокатора

Составные части радиолокатора должны функционировать совместно и в строго определенное время, поэтому в каждом радиолокаторе необходимо определенное количество разнообразных управляющих и синхронизирующих импульсов. Эти импульсы определяют какая составная часть в какой момент начинает работать в каждом периоде зондирования. В старых радиолокаторах синхронизатор вырабатывал игольчатые импульсы при помощи электровакуумной лампы, на которой был собран асинхронный блокинг-генератор. Современные радиолокаторы с высокими возможностями работают когерентно. Синхронизирующие импульсы — это очень короткие прямоугольные импульсы, которые используются для управления по фронту импульса или по его длительности. Они вырабатываются высокостабильным задающим генератором путем подсчета частоты колебания на его выходе и последующими логическими комбинациями. Названия и количество синхронизирующих устройств в различных радиолокаторах могут быть разными.

Задающий
генератор
Делитель
частоты
Генератор
тактирующих
импульсов
Генератор
синхро-
импульсов
Возбудитель
Формирователь
зондирующего
сигнала
Генератор
ВАРУ
Передатчик
Антенный
переключатель
Приемник
Аналого-
цифровой
преобразо-
ватель

Рисунок 1. Общая схема синхронизации и стробирования радиолокатора

Задающий
генератор
Делитель
частоты
Генератор
тактирующих
импульсов
Генератор
синхро-
импульсов
Возбудитель
Формирователь
зондирующего
сигнала
Генератор
ВАРУ
Передатчик
Антенный
переключатель
Приемник
Аналого-
цифровой
преобразо-
ватель

Рисунок 1. Общая схема синхронизации и стробирования радиолокатора

Делитель
частоты
Генератор
тактирующих
импульсов
Генератор
синхро-
импульсов
Передатчик
Антенный
переключатель
Приемник
Аналого-
цифровой
преобразо-
ватель

Рисунок 1. Общая схема синхронизации и стробирования радиолокатора

Рисунок 1 иллюстрирует общий принцип использования генератора синхроимпульсов в когерентном радиолокаторе. Центральный задающий генератор, во многих случаях работающий на частоте 100 МГц, обеспечивает опорную фазу для излучаемых и принимаемых сигналов. Этот задающий генератор в некоторых случаях может даже синхронизироваться сигналами всемирного координированного времени (UTC), используя в качестве источников спутники глобальной навигационной системы GPS. Однако в большинстве случаев задающий генератор — это кварцевый генератор. Он может устанавливаться в термостате для обеспечения высокой стабильности частоты и уменьшения флуктуаций фазы.

Частота задающего генератора понижается путем деления для получения тактирующих импульсов, предназначенных для обеспечения требуемых задержек и синхронизации всех переключающих устройств, сигнальных процессоров и компьютеров (вычислительных устройств). Прежде всего полученные в результате деления частоты импульсы поступают на генератор тактирующих импульсов и генератор синхронизирующих импульсов (сокращенно — синхроимпульсов).

Рисунок 2. Четыре тактирующих импульса, расположенных в шахматном порядке

Рисунок 2. Четыре тактирующих импульса, расположенных в шахматном порядке

Генератор тактирующих импульсов вырабатывает системные тактирующие импульсы для все радиолокационной системы. Относительно высокая частота колебаний задающего генератора обеспечивает хорошую точность синхронизации работы подсистем радиолокатора, однако колебания такой частоты затруднительно доставлять ко всем подсистемам радиолокатора. На такой частоте все проводные линии в радиолокаторе приобретают свойства антенн. Для частоты 100 МГц линия длиной около 1 (одного) метра является еще резонансным диполем. Поэтому в качестве тактирующих импульсов используются импульсы с более низкой частотой следования, например, 25 МГц. Для достижения такой же точности синхронизации как и при частоте 100 МГц применяют четыре линии, по каждой из которых передаются тактирующие импульсы на частоте 25 МГц, однако задержанные в каждой последующей линии (от Линии 1 до Линии 4) на величину 1/100 МГц = 10 нс. Эти четыре тактирующих импульса распределяются по подсистемам и в каждой из них используется тот из импульсов, который требуется в зависимости от внутреннего времени работы и задержки в проводных линиях.

Наиболее важными из синхроимпульсов являются импульсы начала дистанции, которые, как правило, соответствуют началу (переднему фронту) зондирующего импульса, а также синхроимпульсы, длительность которых соответствует длительности зондирующего сигнала. Оба синхроимпульса могут иметь определенные смещения по оси времени, поскольку для некоторых элементов подсистем радиолокатора требуется предварительный запуск за несколько микросекунд до запуска зондирующего сигнала. Такие предварительные синхроимпульсы управляют работой узлов радиолокатора, которые не активны во время излучения зондирующего импульса, таких как, приемник, сигнальный процессор и индикаторы. Синхроимпульсы, соответствующие длительности зондирующего сигнала, управляют работой узлов радиолокатора, которые активны во время излучения, таких как формирователь зондирующего сигнала, возбудитель, и антенный переключатель (при реализации его на PIN-диодах). Такие синхроимпульсы также могут иметь длительность, отличную от длительности зондирующего сигнала, однако такое отличие будет симметричным: например, усилитель мощности должен включиться до того, как начнет формироваться зондирующий сигнал, и действовать дольше его длительности.