Радіолокація

Московський Державний інститут електроніки і математики.

Факультет ИТ.

Кафедра радиотехники.

Курсова робота з курсу «Радіотехнічні системы».

«Розрахунок некогерентной радіолокаційної вимірювальної системи кругового обзора».

Група Р-102.

Студент: Густов А.М.

Викладач: Спиридонов.

В.И.

Москва 1996.

Задание.

1. Потрібна розрахувати тактичні показники РЛС кругового огляду: а) максимальну дальність з урахуванням поглинання; б) реальну розрізнювальну здатність за «дальністю і азимуту; на реальну точність виміру дальності і азимута. 2. Скласти функціональну схему РЛС з коротким описом процесів, що відбуваються в РЛС при її работе.

Вихідні дані (варіант № 16).

1. Довжина хвилі (, [см].

…

… 8 2. Імпульсна потужність Рі, [кВт].

…

… 700 3. Тривалість імпульсів (і, [мкс].

…

… 2,8 4. Частота посилок імпульсів Fи, [Гц].

…

… 700 5. Горизонтальний розмір дзеркала антени dаг [м].

… 7 6. Вертикальне розмір дзеркала антени dав, [м].

… 2,5 7. Період огляду Тобз, [с].

…

… 5 8. Коефіцієнт шуму приёмника kш.

…

… 5 9. Можливість правильного виявлення Wпо.

…

0,8 10. Можливість удаваної тривоги Wлт.

…

… 10−5 11. Діаметр екрана індикатора кругового огляду dэ, [мм].

… 400 12. Ефективна відбиває площа мети Sэфо, [м2].

… 30 13. Якість фокусування Qф.

…

… 400 Граничне значення шкали дальності Dшк1, [км] … 50.

Dшк2, [км] … … 400.

15. Вимірювальні мітки дальності (D, [км].

…

15 16. Вимірювальні мітки азимута ((, [град].

…

. 4.

Розрахунок тактичних показників РЛС кругового обзора.

1. Розрахунок максимальної дальності дії з урахуванням поглощения.

Спочатку розраховується максимальна дальність дії РЛС без обліку ослаблення енергії радіохвиль для розповсюдження. Розрахунок проходить за формуле:

[pic], (1) Підрахуємо і встановимо величини, що входять до це выражение:

Eизл — енергія, випромінювана щодо одного импульсе,.

Еизл=Ри (и=700(103(2,8(10−6=1,96 Дж.

Sа — ефективна площа антенны,.

Sа=[pic]dагdав=[pic](7(2,5=8,75 м².

Sэфо — ефективна відбиває площа мети; (- довжина хвилі; kр — коефіцієнт розрізнення (ставлення енергій сигнал/шум на вході приймача, у якому забезпечується прийом сигналів із наперед заданими Wпо и.

Wлт) kр=kр.т. pic], де kр.т. — теоретичний коефіцієнт розрізнення, kр.т.=[pic], q0 — параметр обнаружения,.

[pic][pic]101,2.

N — кількість імпульсів, прийнятих від цели,.

N=tоблFи, де tобл[pic],.

Fи — частота посилок импульсов.

Qa0,5 — ширина діаграми спрямованості антени лише на рівні 0,5 по мощности,.

[pic] 0,74 град;

[pic]- кутова швидкість обертання антенны,.

[pic]= 72 град/с;

Підставляючи отримані значення, будемо иметь:

tобл= 0,01 з, N = 7 імпульсів і kр.т.= 7,2.

Нехай [pic]=10, тоді kP=72. Еш — енергія шумів, діючих при приёме.

Eш=kkшT, где.

T — температура приймача в градусах Кельвіна (приймемо T=300К); k=1,38(10−23 Дж/град — стала Больцмана; kш — коефіцієнт шуму приемника.

Eш=kkшT =1,38(10−23(5(300=2,07(10−20 Дж Подставляя усі отримані значення (1), находим.

[pic]440,3 км.

Тепер визначимо максимальну дальність дії РЛС з урахуванням поглинання енергії радиоволн.

[pic], де (2) (осл — коефіцієнт ослаблення, а (D — ширина ослабляющего шару. Значення (осл знаходимо за графіками, наведених на рис. 1.4 в (1(. Для (=8 див (осл приймаємо рівним 0,01 дБ/км. Припустимо, що ослаблення відбувається на дальності дії. За таких умов формула (2) набуває вигляду трансцендентного уравнения.

[pic] (3).

Рівняння (3) вирішимо графоаналитическим способом. По рис. 1.5 (1(для (осл = 0,01 дБ/км і Dмакс= 440,3 км розраховуємо Dмакс. осл= 309 км.

2. Розрахунок реальної роздільної здатності за «дальністю і азимуту.

Реальну розрізнювальну здатність за дальністю під час використання в ролі вихідного устрою індикатора кругового огляду визначимо по формуле.

((D)= ((D)пот+((D)инд, где.

((D)пот — потенційна що дозволяє здатність за «дальністю. Для сигналу як некогерентной пачки прямокутних импульсов.

[pic]0,42 км. ((D)инд — що дозволяє здатність індикатора за «дальністю обчислюється по формуле.

[pic], где.

Dшк — граничне значення шкали дальності, kэ= 0,4 — коефіцієнт використання экрана,.

Qф — якість фокусування трубки.

Для Dшк1=50 км ((D)инд1=0,31 км.

Для Dшк2=400 км ((D)инд2=2,50 км.

Реальна що дозволяє здатність по дальности:

. для Dшк1=50 км ((D)1=((D)пот+((D)инд1 =0,42+0,31=0,73 км;

. для Dшк2=400 км ((D)2=((D)пот+((D)инд2 =0,42+2,50=2,92 км.

Реальную розрізнювальну здатність по азимуту розрахуємо по формуле:

(((аз) =(((аз)пот+(((аз)инд, де (((аз)пот — потенційна що дозволяє здатність по азимуту при апроксимації діаграми спрямованості гауссовой кривой;

(((аз)пот =1,3(Qa0,5=0,962 град (((аз)инд — що дозволяє здатність індикатора по азимуту.

(((аз)инд =dnMf, де dn — діаметр плями електронно-променевої трубки.

Mf =360 / 2(r — масштаб шкали, r — видалення позначки від центру экрана.

Беручи r=kэdэ / 2, (позначка край екрана), получим.

[pic]0,717 град.

Реальна що дозволяє здатність по азимуту:

(((аз)=0,962+0,717=1,679 град.

3. Розрахунок реальної точності виміру дальності і азимута.

Точність характеризується помилкою виміру. Результуючу среднеквадратическую помилку виміру дальності розрахуємо по формуле:

[pic], где.

((D)пот — потенційна помилка виміру дальности.

[pic], де q0 — подвоєну ставлення сигнал/шум.

[pic]26,47.

((D)пот =0,046 км.

Помилкою через непрямолинейности поширення ((D)распр нехтуємо. Аппаратурные помилки ((D)апп зводяться до помилок відліку по шкалою індикатора ((D)инд. Приймаємо метод відліку з питань електронних міткам (масштабним кільцям) на екрані індикатора кругового обзора.

((D)инд =0,1(D=1,5 км, де (D — ціна розподілу шкалы.

((D)=1,5 км.

Результуючу среднеквадратическую помилку виміру азимута визначимо аналогично.

[pic]0,04.

(((аз)инд=0,1((=0,4.

(((аз)=0,4.

Функціональна схема РЛС.

РЛС кругового огляду варта виявлення об'єктів і виміру їх координат. Функціональна схема РЛС приведено малюнку 1.

Інформація об'єкт здійснюється шляхом їх опромінення і прийому що проглядали від нього сигналів. Коливання, вироблювані передавачем, з допомогою антени випромінюються у просторі і за досягненні об'єкта відбиваються від цього. Частина відбитій енергії потрапляє знову на антенное пристрій РЛС, посилюється в приймальнику і фіксується в вихідному устрої. Поява сигналів не вдома РЛС свідчить про наявність об'єкта в пространстве.

Дальність до об'єкта визначається імпульсним методом. Формирователь імпульсів запуску виробляє імпульси, що із заданої частотою посилок Fи. Ці імпульси йдуть на запуску передавача і синхронізації вихідного устрою. До складу передавача входить імпульсний модулятор, яка формує імпульси (рис. 2а) тривалістю (й потужністю Pи, управляючі генератором високої частоти. Радіоімпульси, вироблювані генератором, проходять через антенний перемикач і випромінюються з допомогою антени у просторі. Відбиті сигнали як так само радиоимпульсов, лише меншою потужності і запізнілі щодо випромінюваних тимчасово tD=2D/с (рис. 2в), приймаються тієї ж антеною і крізь антенний перемикач відбуваються у приймач, де посилюються і детектируются. Продетектированные сигнали (рис. 2г) вступають у вихідний пристрій РЛС, відбувається вимір часу запаздывания.

Кутові координати об'єкта визначаються в напрямі приходу. Антенна система із вузькою діаграмою спрямованості здійснює послідовний огляд простору. Сигнал мети, який приймає антеною системою, посилюється в приймальнику і надходить у вихідний пристрій, де відзначається поточний кут повороту діаграми направленности.

Як вихідного устрою РЛС використовується індикатор кругового огляду. Отклоняющая котушка обертається навколо горловини трубки одночасно з обертанням антени і харчується пилообразным струмом від схеми розгорнення. При відповідному початковому ориентировании отклоняющей котушки і осі антени, на екрані трубки стане видно радіальна лінія, прочерчиваемая електронним променем, що у кожен час буде вказувати становище осі діаграми спрямованості в пространстве.

Сигнали із виходу приймача подаються на управляючий електрод трубки і збільшують в останній момент приходу яскравість лінії розгорнення. Протягом часу опромінення мети на екрані буде засвічена позначка мети перетвориться на вигляді дужки. Довжина радіуса в масштабі представляє дальність мети, а кут між отсчетным напрямом і радіусом дасть її азимут. Задля збереження картини розташування цілей на час, однакову періоду огляду, екран трубки виконується з послесвечением.

[pic].

Рис. 1. Функціональна схема РЛС кругового обзора.

[pic].

Рис. 2. Огибающие радиоимпульсов: а) випромінюваних антеною; в) що проглядали від цели.

1. Василя В. В. Дальність дії радіотехнічних вимірювальних систем. Методична розробка. — М.:МИЭМ 1977 г. 2. Василя В. В. Роздільна спроможність населення і точність до радіотехнічних вимірювальних системах. Методична розробка. — М.: МИЭМ 1977 г. 3. Василя В. В. Методи виміру координат і радіальної швидкості об'єктів в радіотехнічних вимірювальних системах. Конспект лекцій. — М.: МИЭМ 1975 г.

Оглавление Задание 2.

Исходные дані (варіант № 16) 2.

Расчет тактичних показників РЛС кругового огляду 3.

1. Розрахунок максимальної дальності дії з урахуванням поглинання. 3.

2. Розрахунок реальної роздільної здатності за дальністю і азимуту. 4.

3. Розрахунок реальної точності виміру дальності і азимута 5.

Функциональная схема РЛС 7.

Литература

9.

Оглавление 10.