Московский Государственный институт электроники и математики Факультет ИТ Кафедра радиотехники Курсовая работа по курсу Радиотехнические системы Расчет некогерентной радиолокационной измерительной системы кругового обзора.Группа Р-102 Студент Густов А.М. Преподаватель Спиридонов В.И. Москва 1996 Задание 1. Требуется рассчитать тактические показатели РЛС кругового обзора а максимальную дальность с учтом поглощения б реальную разрешающую способность по дальности и азимуту в реальную точность измерения дальности и азимута. 2. Составить функциональную схему РЛС с кратким описанием процессов, протекающих в РЛС при е работе. Исходные данные вариант 1. Длина волны , см 2. Импульсная мощность Ри, кВт 3. Длительность импульсов и, мкс 2,8 4. Частота посылок импульсов Fи, Гц 5. Горизонтальный размер зеркала антенны dаг м 6. Вертикальный размер зеркала антенны dав, м 2,7. Период обзора Тобз, с 8. Коэффициент шума примника kш 9. Вероятность правильного обнаружения Wпо 0,10. Вероятность ложной тревоги Wлт 10-11. Диаметр экрана индикатора кругового обзора dэ, мм 400 12. Эффективная отражающая площадь цели Sэфо, м13. Качество фокусировки Qф 14. Предельное значение шкалы дальности Dшк1, км 50 Dшк2, км 15. Измерительные метки дальности D, км 16. Измерительные метки азимута , град 4 Расчет тактических показателей РЛС кругового обзора 1. Расчет максимальной дальности действия с учтом поглощения. Сначала рассчитывается максимальная дальность действия РЛС без учта ослабления энергии радиоволн при распространении.
Расчет проводится по формуле , 1 ЕизлРии7001032,810-61,96 Дж Sа - эффективная площадь антенны, Sа агdав ,58,75 м2 Sэфо - эффективная отражающая площадь цели - длина волны kр - коэффициент различимости отношение энергий сигналшум на входе приемника, при котором обеспечивается прием сигналов с заданными Wпо и Wлт kрkр.т где kр.т теоретический коэффициент различимости, kр.т q0 - параметр обнаружения, ,2 N - количество импульсов, принимаемых от цели, NtоблFи , где tобл , Fи - частота посылок импульсов.
Qa0,5 - ширина диаграммы направленности антенны на уровне 0,5 по мощности, 0,74 град - угловая скорость вращения антенны, 72 градс Подставляя полученные значения, будем иметь tобл 0,01 с, N 7 импульсов и kр.т. 7,2. Пусть 10, тогда kP72. Еш - энергия шумов, действующих при приме.
EшkkшT , где T - температура приемника в градусах Кельвина примем T300К k1,3810-23 Джград - постоянная Больцмана kш - коэффициент шума приемника.
EшkkшT 1,3810-2353002,0710-20 Дж Подставляя все полученные значения в 1, находим ,3 км Теперь определим максимальную дальность действия РЛС с учетом поглощения энергии радиоволн где 2 осл - коэффициент ослабления, а D - ширина ослабляющего слоя. Значение осл находим по графикам, приведенным на рис. 1.4 в 1. Для 8 см осл принимаем равным 0,01 дБкм. Предположим, что ослабление происходит на всей дальности действия.
При таком условии формула 2 принимает вид трансцендентного уравнения 3 Уравнение 3 решим графоаналитическим способом.
По рис. 1.5 1 для осл 0,01 дБкм и Dмакс 440,3 км рассчитываем Dмакс.осл 309 км. 2. Расчет реальной разрешающей способности по дальности и азимуту. Реальную разрешающую способность по дальности при использовании в качестве выходного устройства индикатора кругового обзора определим по формуле D DпотDинд, где Dпот - потенциальная разрешающая способность по дальности.
Для сигнала в виде некогерентной пачки прямоугольных импульсов ,42 км. Dинд - разрешающая способность индикатора по дальности вычисляется по формуле , где Dшк - предельное значение шкалы дальности, kэ 0,4 - коэффициент использования экрана, Qф - качество фокусировки трубки.
Для Dшк150 км Dинд10,31 км. Для Dшк2400 км Dинд22,50 км. Реальная разрешающая способность по дальности для Dшк150 км D1DпотDинд1 0,420,310,73 км для Dшк2400 км D2DпотDинд2 0,422,502,92 км. Реальную разрешающую способность по азимуту рассчитаем по формуле аз азпотазинд , где азпот - потенциальная разрешающая способность по азимуту при аппроксимации диаграммы направленности гауссовой кривой азпот 1,3Qa0,50,962 град азинд - разрешающая способность индикатора по азимуту азинд dnMf , где dn - диаметр пятна электронно-лучевой трубки Mf 360 2r - масштаб шкалы, r - удаление отметки от центра экрана. Принимая rkэdэ 2 , отметка на краю экрана, получим ,717 град Реальная разрешающая способность по азимуту аз0,9620,7171,679 град 3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута Точность характеризуется ошибкой измерения. Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения дальности рассчитаем по формуле , где Dпот - потенциальная ошибка измерения дальности где q0 - удвоенное отношение сигналшум ,47 Dпот 0,046 км Ошибкой из-за непрямолинейности распространения Dраспр пренебрегаем.
Аппаратурные ошибки Dапп сводятся к ошибкам отсчета по шкале индикатора Dинд. Принимаем метод отсчета по электронным меткам масштабным кольцам на экране индикатора кругового обзора.
Dинд 0,1D1,5 км , где D - цена деления шкалы.
D1,5 км. Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения азимута определим аналогично. ,04 азинд0,10,4 аз0,4 Функциональная схема РЛС РЛС кругового обзора предназначена для обнаружения объектов и измерения их координат. Функциональная схема РЛС приведена на рисунке 1. Сбор информации об объекте осуществляется путем их облучения и приема отраженных от них сигналов. Колебания, вырабатываемые передатчиком, с помощью антенны излучаются в пространство и при достижении объекта отражаются от него. Часть отраженной энергии попадает обратно в антенное устройство РЛС, усиливается в приемнике и фиксируется в выходном устройстве.
Появление сигналов на выходе РЛС говорит о наличии объекта в пространстве. Дальность до объекта определяется импульсным методом.Формирователь импульсов запуска вырабатывает импульсы, следующие с заданной частотой посылок Fи. Эти импульсы используются для запуска передатчика и синхронизации выходного устройства. В состав передатчика входит импульсный модулятор, формирующий импульсы рис. 2а длительностью и и мощностью Pи, управляющие генератором высокой частоты.
Радиоимпульсы, вырабатываемые генератором, проходят через антенный переключатель и излучаются с помощью антенны в пространство.Отраженные сигналы в виде таких же радиоимпульсов, только меньшей мощности и запаздывающие относительно излучаемых на время tD2Dс рис. 2в, принимаются той же антенной и через антенный переключатель проходят в приемник, где усиливаются и детектируются.
Продетектированные сигналы рис. 2г поступают в выходное устройство РЛС, где осуществляется измерение времени запаздывания. Угловые координаты объекта определяются по направлению прихода.Антенная система с узкой диаграммой направленности осуществляет последовательный обзор пространства. Сигнал цели, принимаемый антенной системой, усиливается в приемнике и поступает в выходное устройство, где отмечается текущий угол поворота диаграммы направленности.
В качестве выходного устройства РЛС используется индикатор кругового обзора. Отклоняющая катушка вращается вокруг горловины трубки синхронно с вращением антенны и питается пилообразным током от схемы развертки.При соответствующем начальном ориентировании отклоняющей катушки и оси антенны, на экране трубки будет видна радиальная линия, прочерчиваемая электронным лучом, которая в каждый момент времени будет указывать положение оси диаграммы направленности в пространстве.
Сигналы с выхода приемника подаются на управляющий электрод трубки и увеличивают в момент прихода яркость линии развертки. За время облучения цели на экране будет засвечена отметка цели в виде дужки. Длина радиуса в масштабе представляет дальность цели , а угол между отсчетным направлением и радиусом даст ее азимут. Для сохранения картины расположения целей на время, равное периоду обзора, экран трубки выполняется с послесвечением.Рис. 1. Функциональная схема РЛС кругового обзора Рис. 2. Огибающие радиоимпульсов а излучаемых антенной в отраженных от цели Литература 1. Васин В.В. Дальность действия радиотехнических измерительных систем.
Методическая разработка М.МИЭМ 1977г. 2. Васин В.В. Разрешающая способность и точность измерений в радиотехнических измерительных системах. Методическая разработка М. МИЭМ 1977г. 3. Васин В.В. Методы измерения координат и радиальной скорости объектов в радиотехнических измерительных системах.Конспект лекций М. МИЭМ 1975г. Оглавление Задание Исходные данные вариант 16 Расчет тактических показателей РЛС кругового обзора 1. Расчет максимальной дальности действия с учтом поглощения. 2. Расчет реальной разрешающей способности по дальности и азимуту. 3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута Функциональная схема РЛС Литература Оглавление.