Из чего состоит РЛС: устройство радиолокационной станции

Из чего состоит радиолокационная станция и за что отвечает каждый её блок? Разбираем устройство судовой РЛС на примере оборудования Furuno: антенный блок с магнетроном и приёмником, блок дисплея с процессором и органами управления. Принцип работы радара — дистанция, пеленг и дальность обнаружения — описан в отдельной статье «Что такое радиолокационная станция?».

Базовый состав РЛС

Любая радиолокационная станция строится из двух основных блоков:

• антенный блок — устанавливается на мачте, излучает радиоимпульсы и принимает эхосигналы;
• блок дисплея — находится на мостике, обрабатывает сигнал и показывает радарное изображение.

Приёмопередатчик чаще всего встроен в корпус редуктора антенны, реже размещается в отдельном корпусе. Во многих современных РЛС процессор выполнен отдельным блоком: тогда к нему можно подключить монитор нужного размера или уже установленный на судне дисплей. Такую конфигурацию называют «чёрный ящик» (black box) — радар без собственного экрана.

Антенный блок

Магнетрон

Магнетрон генерирует радиоимпульсы в X- или S-диапазоне. Его выходная мощность зависит от класса радара: от 1–2 кВт у малых РЛС для катеров до десятков киловатт у станций крупных судов. Магнетрон постепенно вырабатывает ресурс, поэтому его меняют — в каталоге есть магнетроны X-band и S-band для замены. В твердотельных радарах вместо магнетрона работает полупроводниковый передатчик малой мощности.

Модулятор

Модулятор управляет работой магнетрона: обеспечивает постоянную частоту повторения импульсов и нужный интервал между ними.

Циркулятор (переключатель приёма/передачи)

Позволяет радару излучать импульсы и принимать эхосигналы одной антенной. Циркулятор состоит из постоянного магнита и ферритового сердечника.

Антенна

Антенна излучает радиоимпульсы и принимает отражённые сигналы. На большинстве судов используют щелевую антенную решётку — волновод с рядом прорезей, расположенных через определённые интервалы и под определёнными углами.

Скорость вращения. Большинство антенн вращается с частотой 24 об/мин. Многие современные радары меняют скорость в зависимости от шкалы дальности, чтобы улучшить обнаружение: например, Furuno FR-8062 поддерживает три скорости вращения.

Длина решётки определяет ширину луча в горизонтальной плоскости, а значит — точность пеленга: чем длиннее антенна, тем уже луч. Решётка длиной 50 см даёт ширину луча около 5°, а 300 см — около 0,75°. Поэтому для одной РЛС часто предлагают антенны разной длины: для Furuno FR-7062 и FR-8062 — 4 и 6 футов, для серии Furuno FAR-2817/2827 — 4, 6,5 и 8 футов. Подобрать антенну можно в разделе радарные антенны.

Приёмный тракт

• Ограничитель защищает приёмник, если на антенну попадают мощные импульсы РЛС другого судна, — ослабляет их, чтобы не повредить СВЧ-схему.
• ИС СВЧ-диапазона объединяет гетеродин и смеситель. Интеграция повышает надёжность и чувствительность приёмника и снижает уровень шумов.
• Усилитель ПЧ усиливает сигнал промежуточной частоты, который выдаёт ИС СВЧ-диапазона.

Блок дисплея

1. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) переводит аналоговый сигнал промежуточной частоты в цифровой для дальнейшей обработки.
2. Процессор с вычислительными и запоминающими устройствами обрабатывает данные в реальном времени: подавляет помехи, сопровождает цели, накладывает данные АИС и электронной карты.
3. Блок управления — кнопки, регуляторы, трекбол — настраивает изображение; изменения сразу отображаются на экране.

Готовые станции с антенной и дисплеем — в разделе судовые РЛС.

Частые вопросы

По материалам Furuno.