Оглавление

Задание

Исходные данные (вариант № 16)

Расчет тактических показателей РЛС кругового обзора

1. Расчет максимальной дальности действия с учётом поглощения.

2. Расчет реальной разрешающей способности по дальности и азимуту.

3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута

Функциональная схема

Литература

Задание

1. Требуется рассчитать тактические показатели РЛС кругового обзора:

а) максимальную дальность с учётом 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 её работе.

Исходные данные (вариант № 16)

1. Длина волны l, [см]… 8

2. Импульсная мощность Р_и, [кВт]… 700

3. Длительность импульсов t_и, [мкс]… 2,8

4. Частота посылок импульсов F_и, [Гц]… 700

5. Горизонтальный размер зеркала антенны d_аг [м]… 7

6. Вертикальный размер зеркала антенны d_ав, [м]… 2,5

7. Период обзора Т_обз, [с]… 5

8. Коэффициент шума приёмника k_ш… 5

9. Вероятность правильного обнаружения W_по… 0,8

10. Вероятность ложной тревоги W_лт… 10^-5

11. Диаметр экрана индикатора кругового обзора d_э, [мм]… 400

12. Эффективная отражающая площадь цели S_эфо, [м²]… 30

13. Качество фокусировки Q_ф… 400

14. Предельное значение шкалы дальности D_шк1, [км]… 50

D_шк2, [км]… 400

15. Измерительные метки дальности DD, [км]… 15

16. Измерительные метки азимута Dj, [град]… 4

Расчет тактических показателей РЛС кругового обзора

1. Расчет максимальной дальности действия с учётом поглощения.

Сначала рассчитывается максимальная дальность действия РЛС без учёта ослабления энергии радиоволн при распространении. Расчет проводится по формуле: (1)

Подсчитаем и установим величины, входящие в это выражение:

E_изл — энергия, излучаемая в одном импульсе,

Е_изл=Р_иt_и=70 010³2,810^-6=1,96 Дж

S_а — эффективная площадь антенны,

S_а=d_агd_ав=72,5=8,75 м²

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.} =, q₀ — параметр обнаружения, 101,2

N — количество импульсов, принимаемых от цели,

N=t_облF_и , где t_обл ,

F_и — частота посылок импульсов.

Q_a0,5 — ширина диаграммы направленности антенны на уровне 0,5 по мощности, 0,74 град; - угловая скорость вращения антенны, = 72 град/с; 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_шT, где

T — температура приемника в градусах Кельвина (примем T=300К);

k=1,3810^-23 Дж/град постоянная Больцмана;

k_ш — коэффициент шума приемника.

E_ш=kk_шT =1,3810^-235300=2,0710^-20 Дж

Подставляя все полученные значения в (1), находим 440,3 км

Теперь определим максимальную дальность действия РЛС с учетом поглощения энергии радиоволн.

, где (2)

d_осл — коэффициент ослабления, а DD — ширина ослабляющего слоя.

Значение d_осл находим по графикам. Для l=8 см d_осл принимаем равным 0,01 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 [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 0,42 км.

d (D) _инд — разрешающая способность индикатора по дальности вычисляется по формуле, где

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.

Реальная разрешающая способность по дальности:

для D_шк1=50 км d (D) ₁=d (D) _пот+d (D) _инд1 =0,42+0,31=0,73 км;

для 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_аз) =d (j_аз) _пот+d (j_аз) _инд , где

d (j_аз) _пот — потенциальная разрешающая способность по азимуту при аппроксимации диаграммы направленности гауссовой кривой;

d (j_аз) _пот =1,3Q_a0,5=0,962 град d (j_аз) _инд — разрешающая способность индикатора по азимуту d (j_аз) _инд =d_nM_f, где

d_n — диаметр пятна электронно-лучевой трубки

M_f =360 / 2pr — масштаб шкалы, r удаление отметки от центра экрана.

Принимая r=k_эd_э / 2, (отметка на краю экрана), получим 0,717 град

Реальная разрешающая способность по азимуту: d (j_аз) =0,962+0,717=1,679 град

3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута

Точность характеризуется ошибкой измерения. Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения дальности рассчитаем по формуле, где s (D) _пот — потенциальная ошибка измерения дальности.

, где q₀ — удвоенное отношение сигнал/шум 26,47 s (D) _пот =0,046 км

Ошибкой из-за непрямолинейности распространения s (D) _распр пренебрегаем. Аппаратурные ошибки s (D) _апп 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 =0,1DD=1,5 км, где

DD— цена деления шкалы.

s (D) =1,5 км

Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения азимута определим аналогично.

0,04 s (j_аз) _инд=0,1Dj=0,4 s (j_аз) =0,4

Функциональная схема РЛС

РЛС кругового обзора предназначена для обнаружения объектов и измерения их координат.

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 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, принимаются той же антенной и через антенный переключатель проходят в приемник, где усиливаются и детектируются. Продетектированные сигналы 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.