Данный раздел запрещён для просмотра детьми

Материалы данного раздела могут содержать информацию, запрещенную для детей, согласно нормам установленным Федеральным законом "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".

Гражданская радиосвязь / Всё на форуме / Вопросы и ответы - конструирование электроники

Доплеровский радар дальнего радиуса (широкого поля обнаружения)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Посетила идея сделать радар, в смысле не датчик движения (что-то маленькое и чахленькое на 1 ... 20 метров), а именно радар (что-то мощное и по-взрослому на 1 ... 200 километров).

За основу думается взять магнетрон от микроволновки, при мощности почти 1 киловатт на частоте 2400 МГц они доступны, компактны и просты в запуске.
Естественно 1 киловатт и даже 500 ватт это многовато, но снизив напряженность магнита и пропорционально напряжение на аноде, можно добиться генерации с выходом 1 или 10 или 100 ватт.

Главная проблема которая мне видится: стабильность частоты.
Так как в магнетроне частота ничем не стабилизируется, то есть зависит от геометрии устройства, анодного напряжения и магнитной индукции, то частота будет гулять как не мучайся со стабилизацией. Напряжение на аноде легко стабилизировать, силу магнитного поля тоже (если снять с магнетрона его магнитик по умолчанию и использовать электромагнит), но этого недостаточно, так как магнетроны греются (у них есть накал, да и КПД у них порядка 50%).
Если расстояние до объекта у которого хотим измерять скорость считанные метры, то стабильность частоты не очень важна, так как мгновенная стабильность даже у простого генератора вполне достаточна, для времени пока сигнал летит до объекта и возвращается назад.
Если объект удалён на 10 и тем более 100 километров, то стабильность уже нужна, так как время "полёта" сигнала на 10 километров туда-обратно это уже 1/15000 секунды и тут велик шанс, что за это время частота уйдёт не на 1-2 Гц а на целых 100 или даже 1000 Гц. Например для ухода на 100Гц это соответствует общему уходу частоты 1.5 МГц в секунду, что для частоты несущей 2400МГц в общем то не так уж и много, всего 1/1600 или 0.0625% ожидать уход частоты всего на 1-2Гц вообще утопия, а для расстояния 100км вместо 10км и потребуется что бы частота уходила в секунду не более чем на 1-2Гц.

Решением проблемы мне видится стабилизация частоты.
Что бы не городить частотомеры на 2.4ГГц (2400МГц), можно было бы воспользоваться дополнительным заведомо известным доплеровским сдвигом, например, поместив в поле зрения радара нечто двигающееся с постоянной и заведомо известной скоростью, а далее выделять смещение частоты и приводить его к норме, воздействуя на магнитное поле или анодное напряжение магнетрона.

Внимание вопрос:
Интересно, как в промышленных радарах борятся с уходом частоты?

И таки да, я знаю что 1 киловат на 2.4ГГц в пространство излучаемый направленной антенной с усилением децибел 20, это типа не законно, но для рьяных сторонников закона пояснение:
вопрос создания такого радара не более чем вопрос конструирования, заданный с целью умственных упражнений, а не с целью создания устройства или тем более его эксплуатации.
Тем не менее я не погнушаюсь создать такое устройство в случае если законы перестанут существовать (война, конец света, вымирание большей части человечества и тому подобные времена).

Записано: 3927 дн 3 час 5 мин 45 сек назад (20.02.2014, 13:52:54)

Аторфен без регистрации

Возможно ли сделать небольшой и лёгкий по весу радар, который мог бы обнаруживать небольшие летательные аппараты на расстоянии 1-5 (или 1-10) км с такого же летательного аппарата и передавать эти данные пользователю?

Записано: 2954 дн 20 час 34 мин 59 сек назад (19.10.2016, 19:23:40)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Возможно. Но очень сложно.
Как любой радар будет состоять из узконаправленной системы которая излучает/принимать сигнал (узконаправленная антенна), системы её поворачивающей (сгодится обычная серва) и блока формирования/приёма/обработки сигнала.
Самое сложное будет антенна.
Если использовать луч лазера, то работать будет если нет снега/тумана/дождя, там антенна не нужна, достаточно простой оптики и гальво для развёртки лазера или типа того (можно гораздо проще, как в спириографах на двух моторчиках зеркала).
Про то почему направленная антенна сложна и громоздка - антенна имеет размеры пропорциональные частоте, так для частоты 2.4ГГц (частота микроволновки, вайфая) для узкого луча антенна потребуется размерами заркала, диаметром около метра. Подробнее - Параболические антенны. ФАР (фазированную антенную решетку) сгородить и главное настроить в кустарных условиях будет сложнее.

Записано: 2954 дн 16 час 18 мин 43 сек назад (19.10.2016, 23:39:56)

Аторфен из Красноярск - Красноярский край

Про узконаправленную систему.
Т.е. как я понимаю, луч будет узкий и регистрировать можно будет не более 1 летательного аппарата при условии, что излучатель всегда должен быть направлен в его сторону, верно?
Если да, то такого, по возможности хотелось бы избежать.

Записано: 2954 дн 10 час 10 мин 4 сек назад (20.10.2016, 05:48:35)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

А если луч будет не узкий, то будет регистрироваться вообще всё и не понятно на земле или в небе, слева или справа.
Кроме того чем уже луч, тем меньше нужна мощность для аналогичного расстояния. Сравните лампочку 60 ватт, которая светит во все стороны и её свет стоя от неё в 100 метрах Вы пытаетесь отразить зеркальцем в глаз другу, который стоит ещё в 100 метрах от вас - заметит ли друг отраженный свет? И сфокусированный лучик фонарика 1 ватт в тех же условиях. Я уж не говорю про лучик лазера, который ещё более сфокусирован чем фонарик.

Записано: 2954 дн 9 час 8 мин 40 сек назад (20.10.2016, 06:49:59)

Аторфен из Красноярск - Красноярский край

А имеется ли у вас на данную тему какая-нибудь литература или полезные ссылки помимо тех, которыми вы уже поделились? Буду рад любым источникам, которые смогут посвятить в подробности данных устройств.

Записано: 2954 дн 8 час 48 мин 47 сек назад (20.10.2016, 07:09:52)

Аторфен из Красноярск - Красноярский край

Также мне было бы интересно посмотреть электрические схемы радаров.

Записано: 2954 дн 8 час 45 мин 43 сек назад (20.10.2016, 07:12:56)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Электрические схемы это несколько деястков узлов каждый имеет схему не проще чем, скажем плазменный телевизор (тысяч 5 компонентов).
Так что начать думаю стоит со структурных схем и общих принципов:
1) Принцип Работы Локатора
2) Структурные схемы рлс
3) Радиолокационные приемники

Записано: 2954 дн 1 час 28 мин 11 сек назад (20.10.2016, 14:30:28)

Аторфен из Красноярск - Красноярский край

Благодарю. Если у вас будет что-то ещё, то прошу поделиться, тк в ближайшее время я не планирую собирать радар, а просто пока занимаюсь сбором информации по данной теме с целью изучения материалов и оценки возможностей самой сборки устройства.

Записано: 2953 дн 19 час 17 мин 49 сек назад (20.10.2016, 20:40:50)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

Так вы задавайте вопросы, будут и ответы :)
А так, этого "чего-то ещё" со времён 2-й мировой тысячи томов литературы.

Записано: 2952 дн 22 час 17 мин 30 сек назад (21.10.2016, 17:41:09)

Аторфен из Красноярск - Красноярский край

Ладно. В общем, сейчас поясню ситуацию.
Я доучиваюсь на инженера. От радиоэлектроники далёк - специальность в другой сфере. Увлёкся радиоуправляемыми самолётами. Основная цель - построить авиамодель, а радар - приятная примочка. Почему хочу поставить радар? Потому как мне как инженеру не интересно делать то, что уже делали другие люди в авиамоделировании. Я хочу попробовать что-то новое.
В радиоэлектронике я не сведущ, но поверхностное ознакомление с данной темой привело меня к мысли, что выгоднее всего освоить ФАР. Причина - на ЛА не пойдёт установка тарелки ввиду её формы и габаритов. ФАР можно было бы расположить в крыле (вроде бы так делают это в современной боевой авиации), это сильно экономит место и не сказывается на аэродинамическом сопротивлении.
По сути, характеристики технического задания, которое я задал сам себе, таковы:
1) Лёгкий вес устройства;
2) Возможность наблюдать более 1 объекта хотя бы в 2-мерной плоскости;
3) Его расположение не должно сказываться на аэродинамическом сопротивлении (т.е. не должно выдаваться из фюзеляжа).
Потому я ищу информацию и спрашиваю в каком направлении мне двигаться, чтобы достичь поставленной задачи. Что нужно освоить, чтобы собрать ФАР?

Записано: 2952 дн 21 час 28 мин 46 сек назад (21.10.2016, 18:29:53)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

В общем понятно.
Да, антенны почти всех современных РЛС это ФАР и причин тому несколько, но нужно понимать, что ФАР лёгкая конструкция только с виду, на деле ей ещё требуются фазовращатели или набор генераторов с управляемой фазой для запитки. Когда речь идёт о 100 или 200 или даже 500 килограммах для полноценного истребителя или бомбардировщика то это не проблема, но когда речь идёт о 100 граммах это большая проблема. Не стоит забывать и о том, что промышленности доступно то, что пока не доступно физлицу, например: спроектировать и реализовать в "железе" свою микросхему.

Я бы рекомендовал пойти другим путём вместо строительства ФАР - повысить частоту и применить классические антенны (рупорные, спиральные, да в конце концов тройные квадраты).
Сегодня на рынке много компонентов работающих на частотах 10ГГц и выше, например, от релейных линий связи, спутниковой связи.

В любом случае что бы не было выбрано рассчитывать на вес менее 1 килограмма не стоит.

Теперь о том, что почитать и бегло просмотреть:
1) Карл Ротхаммель - "Антенны".
2) Альтман Дж.Л. - "Устройства сверхвысоких частот"
3) Д.Д. Габриэльян. - "Формирование ДН плоской активной ФАР с произвольной границей раскрыва"
4) Г.В. Дмитренко. - "Антенны и устройства СВЧ. Методическое пособие"
5) Д.М. Сазонов. - "Антенны и устройства СВЧ"
6) В.Н. Красюк. - "Антенны СВЧ с диэлектрическими покрытиями"
7) Хансен Р.К. - "Сканирующие антенные системы СВЧ"
8) Дулин В.Н. - "Электронные и квантовые приборы СВЧ"
9) Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А. - "Передающие устройства СВЧ"
10) Мещанов В.П. Фельдштейн А.Л. - "Автоматизированное проектирование направленных ответвителей СВЧ"
11) Малорадский А. Г., Явич Л.Р. - "Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях"
12) А.Д. Григорьев. "Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ"
13) Вольман В.И. - "Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств"
14) Клич С.М. - "Проектирование СВЧ устройств радиолокационных приемников"
15) Каганов В.И. - "СВЧ полупроводниковые передатчики"
16) Благовещенский М.В. - "Проектирование транзисторных автогенераторов СВЧ"
17) С. Корнблит. - "Оптические принципы в приложении к конструированию СВЧ антенн"
18) Воробьев Е.А. - "Экранирование СВЧ конструкций"
19) Ильченко М.Е., Кудинов Е.В. - "Ферритовые и диэлектрические резонаторы СВЧ"
20) Малушков Г. Д. - "Антенны и устройства СВЧ"
21) Вайсблат А.В. - "Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах"
22) Бушминский И.П. - "Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства"
23) В. В. Заенцев, В. М. Катушкина, С. Е. Лондон, 3. И. Модель. - "Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний"
24) А.Ф. Харвей. - "Техника сверхвысоких частот"
25) Трубецков Д.И., Храмов А.Е. - "Лекции по СВЧ электронике для физиков"

Если Вы это прочитаете и поймёте полностью, то будете первое время знать больше и лучше, чем те, кто проектируют реальные РЛС для реальных ЛА, они конечно тоже это читали, но они что-то забыли, а что-то не поняли.
Я внимательно читал из этого далеко не всё, потому, что читал из любопытства, а не для дела и без цели. Большинство формул, расчётов и методик мне не понятны в силу моего скудоумия и недостатка образования.

P.S. Вообще ВЧ и тем более СВЧ это очень необычная область, сродни ядерной физике, где больше от магии (алхимии - тот случай когда: "правильно расположив правильные элементы происходит трансмутация элемента на который они воздействуют" - классическая алхимия же), чем от физики.

P.P.S. И да, некоторые, труды по алхимии я тоже читал :)

Записано: 2952 дн 3 час 2 мин 19 сек назад (22.10.2016, 12:56:20)

Аторфен из Красноярск - Красноярский край

Признаться, список литературы весьма внушительный и всё я вряд ли освою, но это уже лучше, чем совсем ничего (по крайней мере есть к чему обратиться). Ещё раз благодарю за содействие и понимание.

Записано: 2952 дн 0 час 2 мин 40 сек назад (22.10.2016, 15:55:59)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

В наше время скачать весь этот список дело 1 вечера, ещё 1 вечер на грубую сортировку - что понятно и сразу можно читать, что вообще не понятно и читать поздее. В итоге будет две папочки на компьютере в одной штук 5 файлов в второй остальное. Далее само чтение, тут уже всё от вас зависит. Сначала бегло прочитать, пропуская формулы и методмки расчётов, а потом можно вернуться, когда будет получен основной багаж знаний.

Дело в том, что СВЧ это очень не тривиальная область электроники, а антенны типа ФАР и вовсе требуют глубинного понимания процессов происходящих в антеннах (первой книгу рассказывающую популярно о антеннах вообще).

Так или иначе, это действительно увлекательный материал, читая эти книги вы будете завороженно открывать для себя такие грани нашего мира, о которых даже и не думали, узнаете о потрясающих подходах к решению задач и как инженер станете на голову выше.

Приятного чтения.
Будут вопросы - пишите. Я не инженер и не всё знаю, но чем смогу, помогу.

Записано: 2951 дн 14 час 41 мин 0 сек назад (23.10.2016, 01:17:39)

250 из Новосибирск - Новосибирская обл

И не обращвйте внимание, что в части литературы написано про электронные лампы, это не старьё, просто лампы проще в понимании, да и в СВЧ передатчиках они до сих пор в некоторых случаях незаменимы потому как их конструкции гениальны, пример тому - магнетрон микроволновой печки.

Записано: 2951 дн 14 час 37 мин 5 сек назад (23.10.2016, 01:21:34)

Бросить друзьям ссылку на тему:

Если это интересная тема, дайте людям на неё ссылку:

http://27kb.ru/zou.php?f=901&message=11215

О сайте
Правила сайта

Обратная связь Рекламодателям

Сотрудничество