РД 52.04.320-91 Руководство по производству наблюдений и применению информации с неавтоматизированных радиолокаторов МРЛ-1, МРЛ-2 и МРЛ-5

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

РУКОВОДСТВО ПО ПРОИЗВОДСТВУ
НАБЛЮДЕНИЙ И ПРИМЕНЕНИЮ
ИНФОРМАЦИИ С НЕАВТОМАТИЗИРОВАНЫХ
 РАДИОЛОКАТОРОВ МРЛ-1,
МРЛ-2 И МРЛ-5

РД 52.04.320—91

Срок введения установлен с 1 октября 1993 г.

Руководство по производству наблюдений и применению информации с неавтоматизированных радиолокаторов МРЛ-1, МРЛ-2 и МРЛ-5 устанавливает порядок наблюдений, обработки, метеорологической интерпретации, передачи и критического контроля данных, полученных с помощью неавтоматизированных радиолокаторов МРЛ-1, МРЛ-2 и МРЛ-5.

Настоящее руководство обязательно для специалистов, занятых эксплуатацией МРЛ, получением и интерпретацией информации непосредственно на радиолокационных станциях сети штормового оповещения и метеообеспечения авиации Роскомгидромета, для сотрудников групп по радиометеорологии УГМС.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСНОВАХ РАДИОЛОКАЦИИ И РАДИОЛОКАЦИОННОЙ МЕТЕОРОЛОГИИ

1.1. Краткие сведения об основных понятиях радиолокации

1.1.1. Радиолокация

Радиолокация — область радиотехники, в которой излучение и отражение электромагнитных волн используется для обнаружения объектов (целей), а также для измерения их координат, параметров их движения, количественных характеристик и т. д. Радиолокация основана на свойствах радиоволн распространяться в однородной среде по известным траекториям с постоянной скоростью. Это позволяет определить направление на цель и дальность цели.

Активная радиолокация осуществляется путем облучения цели электромагнитной энергией, излучаемой антенной радиолокационной станции (РЛС), и приема энергии, отраженной от цели.

1.1.2. Эффективная площадь рассеяния

Если в среде при распространении в ней электромагнитных волн встречается тело, электрические свойства которого (электропроводность, диэлектрическая постоянная и магнитная проницаемость) отличаются от электрических свойств среды, то оно может быть радиолокационной целью. С физической точки зрения цель представляет собой разрыв непрерывности электрических свойств среды, в которой распространяются радиоволны.

При достижении цели высокочастотное электромагнитное излучение передатчика радиолокатора возбуждает в его поверхностном слое (на поверхности раздела) наведенные токи. Наведенные токи, в свою очередь, возбуждают обратное (вторичное) излучение. Цель будет действовать как вторичный излучатель, как поверхность, рассеивающая электромагнитную энергию, падающую на нее. Эффективность рассеяния в направлении на радиолокационную станцию характеризуется величиной а — эффективной площадью рассеяния цели.

Под эффективной площадью рассеяния понимается воображаемая площадь поверхности, которая, будучи расположена в точке цели перпендикулярно лучу и рассеивая во все стороны всю падающую на нее энергию, создает в точке приема такую же плотность потока, как и реальная цель. Эффективная площадь рассеяния имеет размерность площади и выражается в квадратных метрах или квадратных сантиметрах. Она связана с размерами цели и зависит от ее формы, свойств поверхности и соотношения между размерами цели и длиной волны радиолокатора. Величина о не зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника и расстояния до цели. Для большинства целей она определяется экспериментально.

1.1.3. Импульсный метод радиолокации

При определении расстояния до цели (г) измеряется время запаздывания (t_3ап) отраженного сигнала относительно зондирующего, излучаемого передатчиком .

В зависимости от способа измерения интервала времени t_3aп различают следующие методы радиолокации: импульсный, частотный, фазовый и частотно-импульсный. В метеорологических радиолокационных станциях (MPЛ), предназначенных для радиолокации облаков и явлений, связанных с облаками, используют импульсный метод радиолокации. Принцип действия импульсной РЛС рассмотрим на упрощенной блок-схеме в соответствии с черт. 1.1.

Передатчик PЛC генерирует, а антенна излучает электромагнитные колебания сверхвысокой частоты (СВЧ) в виде периодически повторяющихся кратковременных сигналов (зондирующих импульсов) .

В промежутки времени между зондирующими импульсами происходит прием отраженных сигналов антенной PЛC, затем их усиление и преобразование приемным устройством, С выхода приемника преобразованные и усиленные сигналы (видеоимпульсы) поступают на индикаторные устройства. Индикаторное устройство позволяет измерить интервал времени (t_3ап) между началом излучения зондирующего импульса и началом приема отраженного, а следовательно, и определить расстояние до отражающей дели в соответствии с черт. 1.2.

Переключатель «Передача—прием» предназначен для обеспечения передачи и приема на одну антенну. Во время работы передатчика антенный переключатель отключает приемник, чтобы импульс передатчика не повредил его, а во время приема — отключает передатчик, чтобы всю энергию радиоэха направить в приемник.

Для нормальной работы импульсной РЛС необходима синхронизация всех узлов аппаратуры, в том числе синхронизация импульсного передатчика, с индикатором, т. е. моменты излучения зондирующего импульса и начала развертки индикатора должны строго совпадать. Синхронизация отдельных узлов станции может осуществляться как синхронизирующими импульсами передатчика, так и выходным импульсам специального блока-синхронизатора (внешняя синхронизация). Чаще всего применяется внешняя синхронизация.

Высокая точность определения координат цели и экономичность импульсного метода обеспечили ему широкое применение в практике.

1.1.4.1. Антенная система. Антенная система состоит из антенны, антенного переключателя и фидера, соединяющего ее с передатчиком и приемником. На сантиметровых и миллиметровых волнах антенна РЛС обычно представляет собой устройство, состоящее из параболического зеркала, в фокусе которого установлен рупорный облучатель. В качестве фидера используется волновод— латунная трубка прямоугольного или круглого сечения.

Параболические антенны позволяют получать узкие диаграммы направленности, ширина которых определяется размерами параболического зеркала и рабочей длиной волны станции. Направленные свойства антенны характеризуются коэффициентом усиления по мощности G, который показывает, во сколько раз мощность изотропного излучателя должна быть больше мощности направленного излучателя, чтобы в данной точке пространства создать такой же поток энергии.