Расчет некогерентной радиолокационной измерительной системы кругового обзора

Сначала рассчитывается максимальная дальность действия РЛС без учёта ослабления энергии радиоволн при распространении.

Расчет проводится по формуле: Подсчитаем и установим величины, входящие в это выражение: E изл - энергия, излучаемая в одном импульсе, Е изл =Р и t и =700 10 3 2 ,8 10 -6 =1,96 Дж S а - эффективная площадь антенны, S а = d аг d ав = 7 2,5=8,75 м 2 S эфо - эффективная отражающая площадь цели; l - длина волны; k р - коэффициент различимости (отношение энергий сигнал/шум на входе приемника, при котором обеспечивается прием сигналов с заданными W по и W лт ) k р = k р.т. где k р.т. - теоретический коэффициент различимости, k р.т. = q 0 - параметр обнаружения, N - количество импульсов , принимаемых от цели, N=t обл F и , где t обл F и - частота посылок импульсов. Q a 0 ,5 - ширина диаграммы направленности антенны на уровне 0,5 по мощности, 0,74 град; Подставляя полученные значения, будем иметь: t обл = 0,01 с, N = 7 импульсов и k р.т. = 7,2. Пусть 10, тогда k P =72. Е ш - энергия шумов, действующих при приёме. E ш =kk ш T , где T - температура приемника в градусах Кельвина (примем T=300К); k=1,38 10 -23 Дж/град - постоянная Больцмана; k ш - коэффициент шума приемника. E ш =kk ш T =1,38 10 -23 5 300=2,07 10 -20 Дж Подставляя все полученные значения в (1), находим Теперь определим максимальную дальность действия РЛС с учетом поглощения энергии радиоволн. , где (2) d осл - коэффициент ослабления, а D D - ширина ослабляющего слоя.

Значение d осл находим по графикам, приведенным на рис. 1.4 в [ 1 ] . Для l =8 см d осл принимаем равным 0,0 1 дБ/км.

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 d осл = 0,01 дБ/км и D макс = 440 ,3 км рассчитываем D макс.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 (D)= d (D) пот + d (D) инд , где d (D) пот - потенциальная разрешающая способность по дальности. Для сигнала в виде некогерентной пачки прямоугольных импульсов d (D) инд - разрешающая способность индикатора по дальности вычисляется по формуле D шк - предельное значение шкалы дальности, k э = 0,4 - коэффициент использования экрана, Q ф - качество фокусировки трубки. Для D шк1 =50 км d (D) инд1 =0,31 км. Для D шк2 =400 км d (D) инд2 =2,50 км. : · D шк1 =50 км d (D) 1 = d (D) пот + d (D) инд1 =0, 42 +0, 31 =0, 73 км; · D шк2 =400 км d (D) 2 = d (D) пот + d (D) инд2 =0, 42 + 2 , 50 = 2 , 92 км.

Реальную разрешающую способность по азимуту рассчитаем по формуле: d ( j ) = d ( j ) + d ( j ) , где d ( j ) - потенциальная разрешающая способность по азимуту при аппроксимации диаграммы направленности гауссовой кривой; d ( j ) = 1 , 3 Q a 0,5 =0 ,962 град d ( j ) - разрешающая способность индикатора по азимуту d ( j ) = d n M f , где d n - диаметр пятна электронно-лучевой трубки M f =360 / 2 p r - масштаб шкалы, r - удаление отметки от центра экрана.

Принимая r=k э d э / 2 , (отметка на краю экрана), получим : d ( j )=0,962 +0 , 71 7 =1 , 6 79 град 3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута Точность характеризуется ошибкой измерения.

Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения дальности рассчитаем по формуле: , где s ( D) - потенциальная ошибка измерения дальности. q 0 - удвоенное отношение сигнал / шум s ( D) =0,046 км Ошибкой из-за непрямолинейности распространения s ( D) ра пренебрегаем.

Аппаратурные ошибки s ( D) п сводятся к ошибкам отсчета по шкале индикатора s ( D) инд . Принимаем метод отсчета по электронным меткам (масштабным кольцам) на экране индикатора кругового обзора. s ( D) инд =0,1 D D = 1,5 км , где D D - цена деления шкалы. s ( D) =1,5 км.

Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения азимута определим аналогично. s ( j ) =0,1 D j =0 , 4 s ( j ) =0,4 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 F и . Эти импульсы используются для запуска передатчика и синхронизации выходного устройства. В состав передатчика входит импульсный модулятор, формирующий импульсы (рис. 2а) длительностью t и и мощностью P и , 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 t D =2D/ с (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.