www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи радіолокації

Синхронізація та керування: система синхронізації радіолокатора

Складові частини радіолокатора мають функціонувати сумісно та у суворо визначений час, тому в кожному радіолокаторі необхідно формувати певну кількість різноманітних керуючих і синхронізуючих імпульсів. Ці імпульси визначають яка складова частина в який момент починає працювати в кожному періоді зондування.

В старих радіолокаторах синхронізатор виробляв голкоподібні імпульси за допомогою електровакуумної лампи, на якій було зібрано асинхронний блокінг-генератор.

Сучасні радіолокатори із високими можливостями працюють когерентно. Синхронізуючі імпульси – це дуже короткі прямокутні імпульси, які використовуються для керування по фронту імпульсу або по його тривалості. Вони виробляються високостабільним задавальним генератором шляхом підрахунку частоти коливання на його виході і подальшими логічними комбінаціями. Назви та кількість синхронізуючих пристроїв у різних радіолокаторах можуть відрізнятися.

Задавальний
генератор.
Подільник
частоти
Генератор
тактувальних
імпульсів
Генератор
синхроімпульсів
Збуджувач
Формувач
зондувального
сигналу
Генератор
ЧАРП
Передавач
Антенний
перемикач
Приймач
Аналого-
цифровий
перетворювач

Рисунок 1. Загальна схема синхронізації та стробування радіолокатора

Задавальний
генератор.
Подільник
частоти
Генератор
тактувальних
імпульсів
Генератор
синхроімпульсів
Збуджувач
Формувач
зондувального
сигналу
Генератор
ЧАРП
Передавач
Антенний
перемикач
Приймач
Аналого-
цифровий
перетворювач

Рисунок 1. Загальна схема синхронізації та стробування радіолокатора

Подільник
частоти
Генератор
тактувальних
імпульсів
Генератор
синхроімпульсів
Передавач
Приймач
Аналого-
цифровий
перетворювач

Рисунок 1. Загальна схема синхронізації та стробування радіолокатора

Рисунок 1 ілюструє загальний принцип використання генератора синхроімпульсів у когерентному радіолокаторі. Центральний задавальний генератор, що у багатьох випадках працює на частоті 100 МГц, забезпечує опорну фазу для випромінюваних та прийманих сигналів. Цей задавальний генератор у деяких випадках може навіть синхронізуватися сигналами всесвітнього координованого часу (UTC), використовуючи у якості джерел супутники глобальної навігаційної системи GPS. Однак у більшості випадків задавальний генератор – це кварцовий генератор. Він може встановлюватися в термостаті для забезпечення високої стабільності частоти та зменшення флуктуацій фази.

Частота задавального генератора понижується шляхом ділення для отримання тактувальних імпульсів, призначених для забезпечення потрібних затримок і синхронізації усіх перемикаючих пристроїв, сигнальних процесорів та комп’ютерів (обчислювальних пристроїв). Перш за все отримані у результаті ділення частоти імпульси надходять на генератор тактувальних імпульсів і на генератор синхронізуючих імпульсів (скорочено – синхроімпульсів).

Рисунок 2. Чотири тактувальні імпульси, розташовані у шаховому порядку

Рисунок 2. Чотири тактувальні імпульси, розташовані у шаховому порядку

Генератор тактувальних імпульсів виробляє системні тактувальні імпульси для всієї радіолокаційної системи. Відносно висока частота коливань задавального генератора забезпечує хорошу точність синхронізації роботи підсистем радіолокатора, однак коливання такої частоти важко доставляти до всіх підсистем радіолокатора. На такій частоті всі проводові лінії в радіолокаторі набувають властивостей антен. Для частоти 100 МГц лінія довжиною близько одного метру є ще й резонансним диполем. Тому у якості тактувальних імпульсів використовуються імпульси з нижчою частотою слідування, наприклад, 25 МГц. Для досягнення такої ж точності синхронізації як і при частоті 100 МГц використовують чотири лінії, по кожній з яких передаються тактувальні імпульси на частоті 25 МГц, однак із затримкою у кожній подальшій лінії (від Лінії 1 до Лінії 4) на величину 1/(2·100) MHz = 5 нс (Рисунок 2). Ці чотири тактувальних імпульси розподіляються по підсистемам і у кожній з них використовується той з імпульсів, який потрібен залежно від внутрішнього часу роботи та затримки у проводових лініях.

Найбільш важливими з синхроімпульсів є імпульси початку дистанції, що, як правило, відповідають початку (передньому фронту) зондувального імпульсу, а також синхроімпульси, тривалість яких відповідає тривалості зондувального сигналу. Обидва синхроімпульси можуть мати певне зміщення по вісі часу, оскільки для деяких елементів підсистем радіолокатора потрібен попередній запуск за кілька мікросекунд до запуску зондувального сигналу. Такі попередні синхроімпульси керують роботою вузлів радіолокатора, не активних під час випромінювання зондувального імпульсу, таких як, приймач, сигнальний процесор та індикатори. Синхроімпульси, які відповідають тривалості зондувального сигналу, керують роботою вузлів радіолокатора, активних під час випромінювання, таких як формувач зондувального сигналу, збуджувач, і антенний перемикач (у разі реалізації його на PIN-діодах). Такі синхроімпульси також можуть мати тривалість, відмінну від тривалості зондувального сигналу, однак така відмінність буде симетричною: наприклад, підсилювач потужності має вмикатися до того, як почне формуватися зондувальний сигнал, і діяти довше його тривалості.