Радиолокация

10515
знаков
0
таблиц
2
изображения

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 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)

Длина волны l, [см] ............................................................................................................... 8

Импульсная мощность Ри, [кВт] ........................................................................................... 700

Длительность импульсов tи, [мкс] ....................................................................................... 2,8

Частота посылок импульсов Fи, [Гц] ................................................................................... 700

Горизонтальный размер зеркала антенны dаг [м] ............................................................... 7

Вертикальный размер зеркала антенны dав, [м] .................................................................. 2,5

Период обзора Тобз, [с] ........................................................................................................... 5

Коэффициент шума приёмника kш ....................................................................................... 5

Вероятность правильного обнаружения Wпо ....................................................................... 0,8

Вероятность ложной тревоги Wлт ....................................................................................... 10-5

Диаметр экрана индикатора кругового обзора dэ, [мм] .................................................... 400

Эффективная отражающая площадь цели Sэфо, [м2] .......................................................... 30

Качество фокусировки Qф .................................................................................................... 400

Предельное значение шкалы дальности Dшк1, [км] ............................................................ 50 Dшк2, [км] ................................................. ........... 400

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

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:


Eизл- энергия, излучаемая в одном импульсе,


Еизлиtи=700Ч103Ч2,8Ч10-6=1,96 Дж


Sа - эффективная площадь антенны,


Sа=dагdав=Ч7Ч2,5=8,75 м2


Sэфо- эффективная отражающая площадь цели;

l - длина волны;

kр - коэффициент различимости (отношение энергий сигнал/шум на входе приемника, при котором обеспечивается прием сигналов с заданными Wпо и Wлт)

kр=kр.т.,

где kр.т. - теоретический коэффициент различимости,

kр.т.=,

q0 - параметр обнаружения,

101,2

N - количество импульсов, принимаемых от цели,

N=tоблFи , 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 град/с;


Подставляя полученные значения, будем иметь:


tобл= 0,01 с, N = 7 импульсов и kр.т.= 7,2.

Пусть =10, тогда kP=72.

Еш - энергия шумов, действующих при приёме.


Eш=kkшT , где


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

k=1,38Ч10-23 Дж/град - постоянная Больцмана;

kш - коэффициент шума приемника.


Eш=kkшT =1,38Ч10-23Ч5Ч300=2,07Ч10-20 Дж

Подставляя все полученные значения в (1), находим


440,3 км


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

, где (2)

dосл - коэффициент ослабления, а DD - ширина ослабляющего слоя. Значение dосл находим по графикам, приведенным на рис. 1.4 в [1]. Для l=8 см dосл 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. По рис. 1.5 [1] для dосл = 0,01 дБ/км 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(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

Dшк - предельное значение шкалы дальности,

kэ= 0,4 - коэффициент использования экрана,

Qф - качество фокусировки трубки.


Для Dшк1=50 км d(D)инд1=0,31 км.

Для Dшк2=400 км d(D)инд2=2,50 км.


Реальная разрешающая способность по дальности:

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

для Dшк2=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(jаз) =d(jаз)пот+d(jаз)инд, где

d(jаз)пот - потенциальная разрешающая способность по азимуту при аппроксимации диаграммы направленности гауссовой кривой;


d(jаз)пот =1,3ЧQa0,5=0,962 град

d(jаз)инд- разрешающая способность индикатора по азимуту

d(jаз)инд=dnMf , где

dn - диаметр пятна электронно-лучевой трубки

Mf =360 / 2pr - масштаб шкалы, r - удаление отметки от центра экрана.


Принимая r=kэdэ / 2 , (отметка на краю экрана), получим


0,717 град

Реальная разрешающая способность по азимуту:


d(jаз)=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(jаз)инд=0,1Dj=0,4

s(jаз)=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 Fи. Эти импульсы используются для запуска передатчика и синхронизации выходного устройства. В состав передатчика входит импульсный модулятор, формирующий импульсы (рис. 2а) длительностью tи 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 tD=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. 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

Васин В.В. Дальность действия радиотехнических измерительных систем. Методическая разработка. - М.:МИЭМ 1977г.

Васин В.В. Разрешающая способность и точность измерений в радиотехнических измерительных системах. Методическая разработка. - М.: МИЭМ 1977г.

Васин В.В. Методы измерения координат и радиальной скорости объектов в радиотехнических измерительных системах. Конспект лекций. - М.: МИЭМ 1975г.


Оглавление

Задание 2

Исходные данные (вариант № 16) 2

Расчет тактических показателей РЛС кругового обзора 3

1. Расчет максимальной дальности действия с учётом поглощения. 3

2. Расчет реальной разрешающей способности по дальности и азимуту. 5

3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута 6

Функциональная схема РЛС 7

Литература 10

Оглавление 11


Информация о работе «Радиолокация»
Раздел: Радиоэлектроника
Количество знаков с пробелами: 10515
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 2

Похожие работы

Скачать
35505
1
15

... АН СССР А.П. Карпинским и по его совету с академиками А.Н. Крыловым, С.И. Вавиловым и А.Ф. Иоффе. В результате в Ленинградском физико-техническом институте (ЛФТИ) под председательством А.Ф. Иоффе было созвано совещание ведущих специалистов в области радиотехники, на котором с докладом выступил П.К. Ощепков. (Поразительна смелость этого молодого человека!). Единого мнения у присутствующих не было. ...

Скачать
25364
1
2

... большого числа измерений на волнах сантиметрового диапазона. Пользуясь этими величинами, можно произвести вычисления средних значений дальности обнаружения различных целей. Тип радиолокационной цели σц,м2 Истребитель Средний бомбардировщик Дальний бомбардировщик Транспортный самолет Крылатая ракета Головная часть баллистической ракеты Крейсер Транспорт малого ...

Скачать
9428
0
0

... полигоне в 1929-1930 годах. В 1931 г были созданы опытные образцы системы "Прожзвук" (крупногабаритный звукоулавливатель и полутораметровй электрический прожектор). Предпосылками работ по созданию и дальнейшему развитию радиолокации послужили несколько исторических фактов: - явление отражения радиоволн наблюдал еще Г.Герц в 1886-1889 годах, а в 1897 г А.С.Попов (во время опытов по радиосвязи ...

Скачать
52138
0
1

... . Большая информационная емкость современных си­стем радиосвязи позволяет осуществлять очень сложные про­граммы управления объектами, а сочетание методов управле­ния по радио с телевидением в пункте исполнения программы и с техникой радиолокации обеспечивает системе радиопере­дачи команд чрезвычайно широкие возможности. Однако, обнаружилось, что подобная авто­матизация требует обработки столь ...

0 комментариев


Наверх