Предназначение радиолокационной станции для обнаружения, сопровождения и определения координат надводных целей. Основной выбор антенной системы. Разработка структурной схемы передатчика и приемника. Исследование частоты повторения зондирующих импульсов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ

1.1 Навигационная РЛС «Донец»

1.2 Структурная схема РЛС «ЛИС»

2. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

2.1 Выбор антенной системы

2.2 Разработка структурной схемы передатчика

2.3 Разработка структурной схемы приемника

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТТХ РЛС

3.1 Выбор и обоснование тактических характеристик РЛС

3.1.1 Максимальная дальность обнаружения Dmax

3.1.2 Минимальная дальность действия РЛС Dmin

3.1.3 Разрешающая способность РЛС по дальности Rp

3.1.4 Разрешающая способность РЛС по азимуту на средней дальности

3.1.5 Период обзора Т

3.1.6 Секторы обзора по азимуту обз и по углу места обз

3.1.7 Точность определения координат по дальности Grn

3.1.8 Точность определения координат по азимуту Gan

3.1.9 Вероятность ложной тревоги F

3.1.10 Вероятность правильного обнаружения D

3.2 Выбор и обоснование технических характеристик РЛС

3.2.1 Режим работы РЛС

3.2.2 Рабочая длина волны л

3.2.3 Частота повторения зондирующих импульсов Fn

3.2.4 Длительность зондирующего импульса фu

3.2.5 Форма и ширина диаграммы направленности

3.2.6 Необходимый диаметр антенны

3.2.7 КНД и усиления антенны, эффективная площадь антенны

3.2.8 Скорость вращения антенны Ща

3.2.9 Количество импульсов в пакете Nu

3.2.10 Чувствительность приемника Pnmin

3.2.11 Оцениваем эффективную отражающую поверхность цели

3.2.12 Импульсная мощность излучения Pu

3.2.13 Средняя мощность излучения Pср передатчика

4. РАСЧЕТ СИСТЕМ АРУ И АПЧГ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Радиолокация - область радиотехники, занимающаяся применением радиоволн для обнаружения, определения координат и измерения параметров движения различных объектов.

Все объекты наблюдения в радиолокации называются целями. К ним относятся, например, корабли, самолеты, танки и т.д. операции выполняемые в радиолокации для обнаружения целей, измерения их координат и параметров движения, в целом называются радиолокационным наблюдением. Частные задачи радиолокационных наблюдений решаются радиолокационными устройствами (измерителями дальности, угловых координат, устройством селекции движущихся целей).

Совокупность функционально связанных радиолокационных устройств, предназначенных для решения какой-либо боевой задачи (обеспечение перехвата воздушных целей, прицеливание при действии по наземным целям и т.п.), называется радиолокационной системой. Техническая реализация радиолокационной системы в виде совокупности блоков или узлов обычно называется радиолокационной станцией (РЛС).

Тактические показатели радиолокационной станции (РЛС) характеризуют возможности ее боевого применения. Требования, предъявляемые к тактическим показателям РЛС, определяются ее назначением. Основными тактическими показателями РЛС любого назначения являются:

- зона обзора;

- измеряемые координаты и параметры цели;

- точность измерения;

- разрешающая способность;

- время обзора;

- помехозащищенность;

- надежность.

Зона обзора называется область пространства в пределах которой с помощью РЛС ведется непрерывное наблюдение за целями, т.е. обнаружение целей, измерение их координат и параметров движения с заданными надежностью и точностью.

Рисунок 4

Зона обзора характеризуется минимальной Dmin и максимальной дальностями обнаружения, сектором обзора по азимуту фаз и сектором обзора по углу места ум. Секторы обзора по азимуту и углу места для каждой РЛС выбираются в соответствии со способами ее боевого применения и могут изменятся в процессе выполнения боевой задачи.

Минимальная дальность обнаружения целей определяется временем после излучения, в течение которого РЛС не способны принять отраженные сигналы. Например при импульсном режиме работы РЛС это время определяется длительностью зондирующего импульса и инерционностью (постоянная времени ) антенного переключателя.

Под максимальной дальностью обнаружения цели понимают предельное ее удаление от РЛС, при котором обеспечивается обнаружение цели с заданной надежностью.

Время обзора характеризует темп обновления информации об обнаруживаемых объектах. Оно определяется временем в течение которого осуществляется однократный просмотор всех целей в зоне обзора РЛС.

Измеряемые координаты в точность их измерения характеризует возможность боевого применения РЛС, так как определение местоположения наземных целей достаточно измерить только две координаты: дальность и азимут, а при решении задач поражения воздушной цели надо знать такие параметры движения ее относительно РЛС как Д ( - скорость сближения, - угловые скорости).

Разрешающая способность РЛС характеризует возможность раздельного наблюдений целей, которые отличаются либо значением одной из координат, либо скоростью движения относительно РЛС. Различают разрешающую способность по дальности, направлению (азимуту, углу места) и скорости.

Разрешающая способность по Д- минимальное расстояние между двумя целями, при котором отметки этой цели, имеющих одинаковые угловые координаты и скорости, наблюдаются на экране индикатора раздельно.

Разрешающая способность по направлению определяется минимальным углом ( или ) между направлениями на две цели, расположенных на одинаковом расстоянии или удалении от РЛС и имеющих одинаковые скорости движения относительно РЛС, наблюдается на экране РЛС раздельно.

Разрешающая способность по скорости определяется минимальной разностью радиальных составляющих скоростей движения двух целей ( ), при которой отметки этих целей, расположенных в одной точке пространства, наблюдаются на экране РЛС раздельно.

Помехозащищенность характеризует возможности РЛС по обнаружению целей и измерению их координат в условиях действия помех.

Надежность РЛС характеризует ее способность выполнять свои функции в течение определенного времени в заданных условиях.

Технические показатели РЛС обеспечиваются соответствующим выбором ее технических характеристик, основными из которых для импульсных РЛС:

- длина волны или частота f;

- импульсная мощность или средняя мощность излучения;

- длительность импульса ВЧ колебаний ;

- частота посылок импульсов ;

- чувствительность приемника ;

- КПД .

Для РЛС непрерывного излучения:

- средняя длина волны ;

- мощность излучения ;

- девиация частоты ;

- частота модуляции ;

- чувствительность приемника .

Целью данной курсовой работы является изучение эксплуатации аэрологических и метеорологических радиотехнических информационных систем. Выбор и обоснование тактико-технических характеристик РЛС (ТТХ РЛС).



1. АНАЛИЗ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ

В настоящее время имеются РЛС обнаружения наземных, надводных целей, подразделяемые на классы:

РЛС ближнего действия;

РЛС малой дальности;

РЛС средней дальности;

РЛС большой дальности.

РЛС надводных целей предназначены для обнаружения надводных целей различного тоннажа: пассажирские суда, траулеры, буксиры, катера, боевые корабли различного класса, резиновые и металлические рыбацкие лодки. Данные объекты имеют различные геометрические размеры и различные эффективные площади рассеивания.

РЛС данного типа могут быть установлены как на судах, так и на суше, поэтому технические и тактические требования к данному типу РЛС могут отличаться друг от друга. При установке РЛС на движущемся судне необходимо предусмотреть стабилизации радиолокационного изображения при качаниях судна. Стабилизацию изображения РЛС установленной на суше осуществлять не надо.

В РЛС для обнаружения надводных целей диаграмма направленности должна быть узкой в горизонтальной плоскости и широкой в вертикальной плоскости.

Кроме того в РЛС отсутствует качание диаграммы направленности в вертикальной плоскости.

Ниже представлены структурные схемы некоторых типов судовых РЛС.

1.1 Навигационная РЛС «Донец»

РЛС является станцией кругового обзора и предназначена для установки на судах морского и речного флота водоизмещением от 300 т и выше для повышения безопасности плавания и решения навигационных задач судовождения. Ниже приведены тактико-технические характеристики РЛС «Донец», которые отличаются от РЛС «Донец-2» по дальности обнаружения среднего морского буя, разрешающей способностью по углу, импульсной мощностью, шириной диаграммы направленности и потребляемой мощностью.

Прибор А - Антенно-волноводное устройство предназначено для излучения в пространство зондирующих высокочастотных импульсов, прием части этих импульсов, отраженных от обнаруженных объектов, а также обеспечение синхронности и синфазности работы с прибором И, и получения отметки курса на приборе И.

Индикатор (Прибор И) предназначен для воспроизведения радиолокационного изображения, обеспечения синхронной работы основных приборов станции и управления работой всей станции.

В блоке И-1 вырабатываются запускающие импульсы с частотой следования в зависимости от шкалы дальности 1700 или 3400 имп/сек. Эти импульсы поступают: в прибор П для запуска модулятора и формирования зондирующих импульсов; для запуска схемы ВАРУ, а также, через линию задержки, для выработки прямоугольных импульсов развертки и подсветки экрана ЭЛТ. Там же вырабатываются импульсы для последующего формирования импульсов НКД, и импульсы отметки курса.

С этого же блока импульсы развертки и подсветки подаются на вращающуюся отклоняющую катушку ЭЛТ, благодаря чему на экране высвечивается развертка. Вырабатываемые в этом же блоке импульсы отметки курса дополнительно подсвечивают развертку в момент прохождения максимума излучения антенны через линию ДП судна.

В блоке И - 2 вырабатываются синусоидальные колебания частота которых определяется выбранной шкалой дальности. После ряда преобразований, синусоидальные колебания подаются в блок И - 12 в виде импульсов неподвижных колец дальности.

В блоке И - 12 производится усиление видеосигнала, поступающего из прибора П: с последнего каскада усиления блока И - 12, видеосигнал, вместе с импульсами НКД, поступает на катод ЭЛТ.

Блок И - 7 (электронно-лучевая трубка) предназначен для воспроизведения на экране радиолокационного изображения, регулировки яркости и фокусировки этого изображения, совмещения центра изображения с геометрическим центром экрана и обеспечения синхронного и синфазного вращения развертки с антенной.

Таблица 1. Технические параметры судовых РЛС: Наяда, Миус, Донец.

Наименование параметра	Единица измерения	РЛС Наяда	РЛС Миус	РЛС Донец
Длина волныл	см	3,2	3,2	3,2
Длительность импульса фи	мкс	0,25	0,1ч0,3	0,1ч0,3
Частота повторения Fп	Гц	3000	3100	3000 ч 3400
Мощность передатчика Ри	кВт	12-30	7	13
Максимальная дальность обнаружения Dмакс	миль	17	10	10
Скорость кругового обзора	об/мин	15-23	18	14-16
Диаметр экрана индикатора	мм	400	180	230

1.2 Структурная схема РЛС «ЛИС»

Рис.1.2. Структурная схема РЛС «Лис»

Назначение:

По принципу действия станция разведки является когерентно-доплеровской РЛС непрерывного излучения миллиметрового диапазона с фазо-кодоманипулированным сигналом. РЛС «Лис» - это мобильное средство обнаружения цели и устанавливается на автотранспорте. Она обеспечивает автоматическое обнаружение движущихся целей (людей и техники) в любое время года и суток, в дождь, в пыли и тумане при отсутствии оптической видимости.

Антенная система РЛС представляет собой пару раздельных антенн

(приемная и передающая антенны), чем обеспечивается необходимая развязка между передающим и приемным каналами. Антенны выполняются в виде параболоидов вращения. Облучатель - круглый волновод. Приемная передающая антенна расположены симметрично относительно вертикальной оси вращения всей антенной системы. Диаграмма направленности антенны близка к игольчатой. Малая ширина диаграммы направленности обеспечивает необходимую угловую разрешающую способность РЛС.

Технические параметры схемы таблица №2

Наименование параметра	Параметры задания	БРЛС Копье	РЛС 9S35М1	РЛС Лис
Рабочая частота, ГГц	34	___	___	36
Вероятность правильного обнаружения	___	___	___	___
Вероятность ложной тревоги	____	___	___	___
Средняя мощность, Вт	300	1000	1000	0.2
Потребляемая мощность, Вт	___	8500	___	60
Время/Период обзора, С	10-25-	___	___	___
Дальность обнаружения, км	5-15	57	70	12
Зона обнаружения, град. Азимут Угол места	___	40 40	600 0ч6?	120 ___
Сектор обзора	___	___	___	___
Количество сопровождаемых целей, шт	___	8	1	___
Коэффициент шума	____	___	___	___
Диаметр электронного пятна трубки, мм	0,25	___	___	___
Масса, кг.	___	100	120	30

Выводы:

1.ВыбранаРЛС «Лис» так как наиболее соответствует параметрам задания, а именно по дальности обнаружения, и способна, при базирование на наземной платформе обнаруживать зонды, самолеты, вертолеты и другие цели.

2.Рассмотренные РЛС предназначены для обнаружения, сопровождения и определения координат надводных целей.

3.Представлены несколько прототипов РЛС надводных целей.

4.Наиболее приемлемой РЛС является судовая РЛС «Лис», поэтому она выбрана в качестве аналога для дальнейшего составления структурной схемы.



2. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

2.1 Выбор антенной системы

Антенная система предназначена для трансляции СВЧ колебаний в режиме излучения от передатчика к антенне, а в режиме приема от антенны к приемнику. В момент излучения вход антенны должен быть закорочен и мощность передатчика не должна проникать на вход приемника. В качестве антенных переключателей широкое практическое применение в РЛС получили три схемы: ответвительный АП, балансный АП и ферритовый АП, а также разрядники: резонансные, полупроводниковые диодные выключатели и ограничители.

В зависимости от диапазона частот и излучаемой мощности в качестве линий СВЧ используются коаксиальные линии, волноводы или микрополосковые линии. В проектируемой РЛС необходимо транслировать СВЧ энергию с частотой 34 ГГц, мощностью 0,4 кВт, поэтому целесообразно использовать микрополосковые линии передачи.

Для формирования узкой диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и широкой в вертикальной плоскости целесообразно использовать щелевую антенну. Причем антенна должна совершать вращение в азимутальной плоскости с помощью стабилизированного электропривода.

2.2 Разработка структурной схемы передатчика

Произведем разработку структурной схемы радиолокационной станции с учетом требований к ее функциональным обязанностям.

Радиолокационная станция работает в режиме непрерывного излучения. Передатчик РЛС излучает в пространство немодулированные колебания. В передатчике осуществляется генерация заданной частоты и усиление.

На такой большой частоте очень сложно реализовать генератор с необходимой стабильностью, поэтому необходимо генерировать меньшую частоту, а потом увеличивать ее в умножителях частоты до нужного значения. Для стабилизации частоты наиболее целесообразно применить кварцевый резонатор.

Затем полученные колебания умножаются и усиливаются в усилительном каскаде до нужного уровня мощности.

После усиления необходимо отфильтровать полученный сигнал от высших гармоник, появившихся в результате работы нелинейного элемента (транзистора) в усилительном каскаде. Эту функцию выполняет выходная колебательная система, выполненная в виде фильтра низких частот.

Кроме того, она обеспечивает согласование антенны с усилителем, то есть преобразовывает нагрузочное сопротивление антенны в эквивалентное сопротивление нагрузки оконечного каскада.

С выходной колебательной системы готовый радиолокационный сигнал поступает в антенну и излучается в пространство.

Структурная схема передатчика представлена в «Приложении А»

2.3 Разработка структурной схемы приемника

Приемный тракт проектируемой радиолокационной станции должен усилить принятые приемной антенной отраженные от цели сигналы, произвести их фильтрацию, при которой обеспечивается максимальное различение полезных эхо-сигналов и помех, и извлечь из него полезную информацию.

Радиолокатор должен измерять скорости движения целей, что реализовывается на основе эффекта Доплера.



Рис.2.1 - Блок-схема простого доплеровского измерителя скорости

На рис.2.1 приведена блок-схема приемника радиолокатора с непрерывным излучением, который работает на ненулевой промежуточной частоте. Вместо обычного местного гетеродина используется опорный сигнал, получаемый при смешении части сигнала передатчика и местного сигнала, частота которого равна промежуточной частоте приемника. Однако подобный приемник определяет только модуль скорости и не может определить направление.

Рис.2.2 - Блок-схема приемника определения направления радиальной скорости и ее значения.

Знак доплеровского сдвига частоты и, следовательно, направление движения цели можно определить, разделив принятый сигнал по двум каналам (рис.2.2). Принятый сигнал разветвляется по каналам А и В и подводится к отдельным смесителям. Часть сигнала передатчика подается непосредственно к смесителю канала А. В канале В опорный сигнал от передатчика претерпевает сдвиг на 90?. В результате между доплеровскими частотами, возникающими в обеих каналах, имеется сдвиг фазы на 90?. Знак фазового сдвига определяет направление движения цели.

Для определения знака фазового сдвига на 90? оба сигнала сначала усиливаются и ограничиваются. Сигнал от ограничителя В дифференцируется, кроме того изменяется его полярность. Выходной сигнал от ограничителя А и дифференцированный выходной сигнал от В сравниваются в схеме совпадения, обозначенной «верхний селектор». При положительных сигналах верхний селектор генерирует импульс, что указывает на удаление цели. При приближении цели схема совпадений верхнего селектора не дает выходного сигнала. Появление сигнала на выходе схемы совпадения «нижний селектор», возникающего при сравнении выходного сигнала ограничителя А с выходным сигналом инвертирующей схемы, указывает на приближение, а не на удаление цели. Подсчет импульсов от двух схем совпадения позволяет определить направление и величину доплеровского сдвига частоты.

Каждый из приемников имеет свои достоинства и недостатки, объединение первого и исключение второго, приводит к совмещению двух схем приемников. Кроме того, радиолокационная станция должна обнаруживать еще и неподвижные цели, то есть не имеющих доплеровского сдвига. Для этого вводится канал С, в котором производится усиление промежуточной частоты в усилителе УПЧ, после чего пороговое устройство принимает решение о наличии или отсутствии цели.

радиолокационный станция приемник импульс



3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТТХ РЛС

3.1 Выбор и обоснование тактических характеристик РЛС

Определение дальности до цели основано на измерении времени запаздывания принимаемого сигнала относительно зондирующего и возможного только с помощью активных РЭС и РЭС с активным ответом.

В зависимости от параметра сигнала, по которому определяется время запаздывания , различают три метода измерения дальности:

импульсный

фазовый;

частотный.

Импульсный метод.

Этот метод измерения Д основан на непосредственном измерении интервала времени между излучением и приемом радиоимпульса с помощью специального измерителя. Амплитудный метод измерения Д называется импульсным.

Одновременно с передатчиком осуществляется запуск измерителя (схемы развертки луча ЭЛТ), начало развертки будет соответствовать нулевой дальности. Схема развертки формирует линейно изменяющееся напряжение, т.о. на экране ЭЛТ образуется светящаяся линия: видеоимпульсы, задержанные относительно момента излучения на время подаются с выхода приемника на вертикально отклоняющие пластины, и смещают пятно по вертикали, образуя кратковременные выбросы (рис. 1.1).



Рисунок 1.1- импульсный метод

Т.к. скорость перемещения рисующего пятна постоянна, то расстояние выброса от начала развертки пропорционально Д и линия развертки может быть проградуирована в единицах дальности (рис.1.2).

Рисунок 1.2 - Развертка

3.1.1 Максимальная дальность обнаружения Dmax

Максимальная однозначно измеряемая дальность определяется периодом повторения импульсов:

Для однозначного измерения Д необходимо, чтобы импульс, отраженный целью на максимальной дальности, приходил бы раньше, чем будет сформирован очередной импульс передатчика:

При работе на одну антенну прием отраженных сигналов возможен только после излучения импульса. Используя импульсный метод, нельзя измерять расстояние от нуля до . При импульсном методе необходимо излучить сигналы с большими пиковыми мощностями.

Достоинство импульсного метода:

- простота практической реализации;

- возможность использования одной антенны для излучения и приема;

- возможность одновременного измерения дальности до нескольких целей.

Максимальная дальность действия РЛС задана в условии и равна:

Dmax = 250 км = 250·103 м.

Максимальная дальность действия является вероятностной характеристикой.

3.1.2 Минимальная дальность действия РЛС Dmin

Минимальная дальность действия РЛС соответствует следующему равенству:

м.

В данном случае пренебрегаем антенной системой, которая не вносит ограничений.

где:

фb- время восстановления антенного переключателя, tb = 0.2Чtu.

с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме, c = 3•108 мЧc-1.

3.1.3 Разрешающая способность РЛС по дальности Rp

Потенциальная разрешающая способность по дальности вычисляется по формуле:

где:

tu - время импульса, с.

Для определения реальной разрешающей способности по дальности необходимо учесть параметры ЭЛТ индикатора:

где:

L - длина развертки;

dэ - диаметр пятна.

Найдем диаметр пятная:

м.

где:

= 40 кв. м.

Найдем длину развертки:

м.

где:

Dэ - диаметр ЭЛТ, Dэ = 0.25 м.

В связи с тем, что будет рассматриваться секторная развертка с сектором обзора по азимуту Daобз = ±80°, то стоит сместить центр экрана вниз. Это увеличивает коэффициент использования экрана.

Таким образом, реальная разрешающая способность по дальности будет иметь вид:

м.

3.1.4 Разрешающая способность РЛС по азимуту на средней дальности

Разрешающая способность по азимуту определяется выражением:

где:

Dau - разрешающая способность по азимуту индикаторного устройства. Зависит от диаметра пятна ЭЛТ и линейного размера азимутальной развертки;

- ширина диаграммы направленности по половинной мощности в горизонтальной плоскости; по условию l = 3 о.

Разрешающая способность по азимуту индикаторного устройства:

о.

Таким образом,

о.

3.1.5 Период обзора Т

Периодом обзора РЛС определяется выражением:

где:

Fn - частота повторения зондирующих импульсов;

Daобз - сектор обзора в горизонтальной плоскости, Daобз = 80°;

Numin - минимальное число отраженных от цели импульсов, необходимых для обнаружения цели с заданной вероятностью;

- ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости.

Частота повторения зондирующих импульсов определяется по формуле:

Гц.

где:

Кз - коэффициент запаса, учитывающий влияние индикатора, Кз = 1,2.

Подставим числовые значения:

с.

3.1.6 Секторы обзора по азимуту обз и по углу места обз

Сектор обзора по азимуту задан и равен:

Daобз = ±80°.

3.1.7 Точность определения координат по дальности Grn

Потенциальная точность измерения дальности РЛС:

=

где:

qmin - минимальное отношение сигнал-шум по напряжению, определяемое по характеристикам обнаружения (рис.1.3) qmin=4,3;

tu - длительность импульса.

Рисунок 1.3 - Характеристики обнаружения

Из-за отсутствия внутриимпульсной модуляции Ксж=1.

м.

3.1.8 Точность определения координат по азимуту Gan

Потенциальная ошибка измерения азимута определяется выражением:

3.1.9 Вероятность ложной тревоги F

Вероятность ложной тревоги задана в техническом задании и равна F = 10-4.

3.1.10 Вероятность правильного обнаружения D

Вероятность правильного обнаружения задана в техническом задании и равна = 0,7.

3.2 Выбор и обоснование технических характеристик РЛС

3.2.1 Режим работы РЛС

Сигнал - некогерентные прямоугольные импульсы.

Проектируемая радиолокационная станция работает в импульсном режиме.

3.2.2 Рабочая длина волны л

Выберем рабочую длину волны l=0.03 м.

3.2.3 Частота повторения зондирующих импульсов Fn

Для однозначного определения целей на заданных расстояниях:

=

где:

Кз=1,2 - коэффициент запаса.

Гц.

3.2.4 Длительность зондирующего импульса фu

Длительность зондирующего импульса приняли: tu = 1,5Ч10-6 c.

Чем меньше длительность импульсов, тем меньше эффективная площадь от распределенных объектов.

3.2.5 Форма и ширина диаграммы направленности

Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости:

q = 3°, в вертикальной плоскости косекансквадратная диаграмма направленности j=35°.

q0,5=q/1.5=2о.

3.2.6 Необходимый диаметр антенны

Диаметр антенны:

м.

Принимаем dА=0.96 м, и уточняем ширину луча.

рад.

3.2.7 КНД и усиления антенны, эффективная площадь антенны

КНД - коэффициент направленного действия антенны.

. 5215

0,448

Подставим числовые значения:

м2.

где:

GA= - коэффициент усиления антенны;

SА - эффективная площадь антенны;

з - КПД антенны.

3.2.8 Скорость вращения антенны Ща

Скорость вращения антенны определяется выражением:

Проверим условие, подставив числовые значения:

c.

=0,125 м/с

Подставим числовые значения:

град/c

3.2.9 Количество импульсов в пакете Nu

Количество импульсов определим по следующих:

3.2.10 Чувствительность приемника Pnmin

Пороговая мощность является реальной чувствительностью приемника:



где:

Df - полоса пропускания приемника;

k - постоянная Больцмана, k = 1.380662Ч10-23JЧK-1;

- коэффициент шума приемника;

Т - абсолютная температура, Т = 300К;

- коэффициент различимости.

Полоса пропускания приемника:

Гц.

где:

а - коэффициент, учитывающий степень искажения сигнала, проходящего через приемник, а = 1.37

Коэффициент шума приемника задан в условии и равен Кш = 10 dB.

Коэффициент различимости определяется из выражения:

==3,32

.

Подставим числовые значения. Чувствительность приемника равна:

Вт

или в dB/мВТ:



,

dB/мВТ.

где:

Ро = 10-3Вт - исходный отсчетный уровень.

3.2.11 Оцениваем эффективную отражающую поверхность цели

Удельная эффективная отражающая поверхность цели:

Рассеивающий объём на максимальной дальности:

м2.

.

Полная эффективная отражающая поверхность цели:

м2

3.2.12 Импульсная мощность излучения Pu

Мощность излучения:



где:

Da - коэффициент направленного действия антенны;

Sa - эффективная площадь антенны;

L0 - учитывает потери в системе (L0=5).

Подставив числовые значения, мощность излучения передатчика РЛС равна:

кВт.

3.2.13 Средняя мощность излучения Pср передатчика

Определим среднюю мощность излучения Pср передатчика по формуле:

Вт.



4. РАСЧЕТ СИСТЕМ АРУ И АПЧГ

АРУ делятся на инерционные и безинерционным.

Инерционные системы АРУ.

В таких АРУ должно выполнятся условие АРУ>>Тп, где Тп - период повторения импульсов.

Тогда характеристики такой АРУ аналогичны характеристикам АРУ для непрерывных сигналов.

В качестве примера рассмотрим импульсное АРУ в ПРМ РЛС, решающую задачу по дальности и угловым координатам (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Импульсное АРУ в ПРМ РЛС: ВУ - видеоусилитель; СК-стробирующийся каскад, открывающийся строб-импульсами передатчика. Выход СК используется для ССУК - схемой слежения по угловым координатам; ЗИ - зондирующие импульсы передатчика; ОИ - отраженные от цели импульсы; Uр- пропорционально последовательности видеоимпульсов на UвхАРУ(*)



Рисунок 1.6 - Временные диаграммы работы

АРУ реагирует на среднее значение огибающей, поэтому АРУ выбираем из условия: АРУ>>и, а с другой стороны эта величина должна быть гораздо меньше максимального периода отраженного сигнала: АРУ<<оn,

Весь остальной расчет аналогичен расчету системы АРУ для непрерывных сигналов.

Функциональная схема АПЧГ и ее описание

Номинальное значение fпр.ном. фиксируется настройкой контуров УПЧ и частотного детектора. При отклонении промежуточной частоты от номинального значения (1).

(1)

На выходе частотного детектора возникает напряжение Uд., которое через фильтр воздействует на управитель частоты, в результате чего частота гетеродина fг.изменяется и расстройка fпр. уменьшается.

Анализ структурной схемы АПЧГ

1) Управитель частоты характеризуется коэффициентом передачи ky :

(4)

2) Фильтр:

(5)

АРУ делятся на инерционные и безинерционным.

Инерционные системы АРУ.

В таких АРУ должно выполнятся условие АРУ>>Тп, где Тп - период повторения импульсов.

Тогда характеристики такой АРУ аналогичны характеристикам АРУ для непрерывных сигналов.

В качестве примера рассмотрим импульсное АРУ в ПРМ РЛС, решающую задачу по дальности и угловым координатам (рисунок 1.5).



Рисунок 1.5

- Импульсное АРУ в ПРМ РЛС: ВУ - видеоусилитель; СК-стробирующийся каскад, открывающийся строб-импульсами передатчика. Выход СК используется для ССУК - схемой слежения по угловым координатам; ЗИ - зондирующие импульсы передатчика; ОИ - отраженные от цели импульсы; Uр- пропорционально последовательности видеоимпульсов на UвхАРУ(*)

Рисунок 1.6 - Временные диаграммы работы

АРУ реагирует на среднее значение огибающей, поэтому АРУ выбираем из условия: АРУ>>и, а с другой стороны эта величина должна быть гораздо меньше максимального периода отраженного сигнала: АРУ<<оn,

Весь остальной расчет аналогичен расчету системы АРУ для непрерывных сигналов.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы был изучен вопрос эксплуатации

аэрологических и метеорологических радиотехнических информационных систем, проведен выбор и обоснование тактико-технических характеристик радиолокационной станции.

Осуществлен анализ поставленной задачи, собраны антенная, передающая, приемная системы, а так же электропривод выбор структурной схемы РЛС для обнаружения целей. На основании выбранной структурной схемы произведен предварительный расчет параметров РЛС и ее отдельных систем.

Данные предварительного расчета являются основанием для расчета и разработки принципиальных электрических схем РЛС.

В последнем разделе произвели расчет АРУ и АПЧГ.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Радиотехнические системы: Учебник для вузов / Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: Высшая школа, 1990. - 496 с.

2. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1983. - 536 с.

3. Бакулев П.А. Радиолокационные системы: Учебник для вузов / Бакулев П.А. - М.: Радиотехника, 2005. - 320 с.

4. Любченко В.К. Овчинников Н.И. Радиоэлектроника и авиационные радиолокационные устройства, часть II. Москва, ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1974.

5. Вертоградов В.И. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов, части I и II. Москва, Воениздат. 1981.

6. Основы авиационной техники, части I и II. под редакцией Лебедева А.А. Воениздат, 1969.

7. Василенко Н.Т. Авиационное радиоэлектронное оборудование. Мсква. ВВИА им.проф. Н.Е. Жуковского, 1984.

Размещено на Allbest.ru

...