www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи на радиолокацията

Синхронизация и контрол: система за синхронизация на радара

Компонентите на радара трябва да работят заедно и в строго определено време, поради което всеки радар се нуждае от определен брой различни импулси за управление и синхронизация. Тези импулси определят коя съставна част започва да работи в кой момент от всеки период на сондиране. В по-старите радари синхронизаторът произвеждаше иглени импулси с помощта на електровакуумна лампа, върху която беше монтиран асинхронен блокиращ генератор. Съвременните радари с голям капацитет работят кохерентно. Синхронизиращите импулси са много къси правоъгълни импулси, които се използват за контрол на ръбовете или за контрол на продължителността на импулсите. Те се генерират от високостабилен главен генератор чрез отчитане на честотата на трептене на неговия изход и последващи логически компоненти. Наименованията и номерата на тактовите устройства се различават при различните радари.

Главен
осцилатор
Делител на
честотата
Генератор
на тактови
импулси
Генератор на
импулси за
синхронизацията
Възбудител
Генератор на
сондиращ
сигнал
Генератор на
напрежение
ВАРУ
Предавател
Дуплексер
Приемник
Аналогово-
цифров
преобразувател

Изображение 1: Обща схема на тактовите честоти и на синхронизацията на радара

Главен
осцилатор
Делител на
честотата
Генератор
на тактови
импулси
Генератор на
импулси за
синхронизацията
Възбудител
Генератор на
сондиращ
сигнал
Генератор на
напрежение
ВАРУ
Предавател
Дуплексер
Приемник
Аналогово-
цифров
преобразувател

Изображение 1: Обща схема на тактовите честоти и на синхронизацията на радара

Делител на
честотата
Генератор
на тактови
импулси
Генератор на
импулси за
синхронизацията
Предавател
Приемник
Аналогово-
цифров
преобразувател

Изображение 1: Обща схема на тактовите честоти и на синхронизацията на радара

На Изображение 1 е показан общият принцип на работа на тактовия генератор в кохерентен радар. Централният еталонен генератор, в много случаи работещ на 100 MHz, осигурява еталонната фаза за излъчваните и приеманите сигнали. В някои случаи този главен осцилатор може дори да бъде синхронизиран със сигналите на координираното универсално време (UTC), като за източници се използват спътници на глобалната система за позициониране (GPS). В повечето случаи обаче главният генератор е кристален генератор. Той може да бъде монтиран в термостат, за да осигури висока стабилност на честотата и да намали фазовите колебания.

Честотата на главния осцилатор се понижава чрез разделяне, за да се получат тактовите импулси, предназначени да осигурят необходимите закъснения и синхронизация за всички комутационни устройства, сигнални процесори и компютри. Най-напред импулсите за разделяне на честотата се получават от генератора на тактови импулси и генератора на синхронизиращи импулси.

Изображение 2: Четири тактови импулса, подредени в стъпаловиден ред

Изображение 2: Четири тактови импулса, подредени в стъпаловиден ред

Генераторът на тактови импулси произвежда системни тактови импулси за цялата радарна система. Сравнително високата честота на генератора на тактови импулси осигурява добра точност на синхронизация на радарните подсистеми, но трептения с такава честота е трудно да се доставят до всички радарни подсистеми. При тази честота всички проводникови линии в радара придобиват характеристиките на антени. За честота от 100 MHz линия с дължина около един метър все още е резонансен дипол. По тази причина като тактови импулси се използват импулси с по-ниска честота на повторение, например 25 MHz. За да се постигне същата точност на тактовата честота, както при 100 MHz, се използват четири линии, като всяка линия пренася тактови импулси с честота 25 MHz, но забавени във всяка следваща линия (от линия 1 до линия 4) с 1/(2·100) MHz = 5 ns. Тези четири тактови импулса се разпределят между подсистемите и всяка подсистема използва който и да е импулс в зависимост от вътрешното работно време и закъснението в проводниковите линии.

Най-важните от тактовите импулси са импулсите за стартиране на разстоянието, които обикновено съответстват на началото (водещия фронт) на сондиращия импулс, и тактовите импулси, чиято продължителност съответства на продължителността на сондиращия сигнал. И двата тактови импулса могат да имат определени отмествания по оста на времето, тъй като някои елементи на радарните подсистеми изискват предварителен старт няколко микросекунди преди задействането на сондиращия сигнал. Такива импулси за предварителен старт контролират работата на компонентите на радара, които не са активни по време на излъчването на сондиращия импулс, като например приемника, сигналния процесор и индикаторите. Времевите импулси, съответстващи на продължителността на сондиращия сигнал, управляват работата на радарните възли, които са активни по време на излъчването, като например генератора на сондиращия сигнал, възбудителя и превключвателя на антената (когато е реализиран на PIN диоди). Такива времеви импулси могат да имат и различна продължителност от сондиращия сигнал, но тази разлика ще бъде симетрична: например усилвателят на мощност трябва да се включи, преди да започне да се формира сондиращият сигнал, и да действа по-дълго от неговата продължителност.