Розрахунок тактичних показників РЛС кругового огляду


1. Розрахунок максимальної дальності дії з урахуванням поглинання.

Спочатку розраховується максимальна дальність дії РЛС без урахування ослаблення енергії радіохвиль при розповсюдженні. Розрахунок проводиться за формулою:

, (1)
Підрахуємо і встановимо величини, що входять в цей вираз:

Eізл - енергія, яку випромінює в одному імпульсі,

Еізл = Рі? І = 700? 103? 2,8? 10-6 = 1,96 Дж

SА - ефективна площа антени,

SА = dагdав =? 7? 2,5 = 8,75 м2

Sефо - ефективна відображає площа мети;
? - Довжина хвилі;
kр - коефіцієнт помітне (відношення енергій сигнал/шум на вході приймача, при якому забезпечується прийом сигналів із заданими Wпо і Wлт)
kр = kр.т.,
де kр.т. - Теоретичний коефіцієнт помітні,
kр.т. =,
q0 - параметр виявлення,
101,2
N - кількість імпульсів, що приймаються від мети,
N = tоблFі, де
tобл,
Fі - частота посилок імпульсів.
Qa0, 5 - ширина діаграми спрямованості антени на рівні 0,5 за потужністю,
0,74 град;
- Кутова швидкість обертання антени,
= 72 град/с;

Підставляючи отримані значення, будемо мати:

tобл = 0,01 с, N = 7 імпульсів і kр.т. = 7,2.
Нехай = 10, тоді kP = 72.
Еш - енергія шумів, що діють при прийомі.

Eш = kkшT, де

T - температура приймача в градусах Кельвіна (приймемо T = 300к);
 k = 1,38? 10-23 Дж/град - постійна Больцмана;
kш - коефіцієнт шуму приймача.

Eш = kkшT = 1,38? 10-23? 5? 300 = 2,07? 10-20 Дж

Підставляючи всі отримані значення в (1), знаходимо

440,3 км

Тепер визначимо максимальну дальність дії РЛС з урахуванням поглинання енергії радіохвиль.
 , Де (2)
? ОСЛ - коефіцієнт ослаблення, а? D - ширина послабляє шару. Значення? ОСЛ знаходимо за графіками, наведеними на рис. 1.4 В? 1?. Для? = 8 см? ОСЛ приймаємо рівним 0,01 дБ/км. Припустимо, що ослаблення відбувається на всій дальності дії. За такої умови формула (2) набуває вигляду трансцендентного рівняння
(3)
Рівняння (3) вирішимо графоаналітичних способом. На рис. 1.5? 1? для? ОСЛ = 0,01 дБ/км і Dмакс = 440,3 км розраховуємо Dмакс.осл = 309 км.

2. Розрахунок реальної роздільної здатності по дальності і азимуту.

Реальну роздільну здатність по дальності при використанні в якості вихідного пристрою індикатора кругового огляду визначимо за формулою
? (D) =? (D) піт +? (D) інд, де

? (D) пот - потенційна роздільна здатність по дальності. Для сигналу у вигляді некогерентного пачки прямокутних імпульсів
0,42 км.
? (D) інд - роздільна здатність по дальності індикатора обчислюється за формулою
, Де
Dшк - граничне значення шкали дальності,
kе = 0,4 - коефіцієнт використання екрана,
Qф - якість фокусування трубки.

Для Dшк1 = 50 км? (D) інд1 = 0,31 км.
Для Dшк2 = 400 км? (D) інд2 = 2,50 км.

Реальна роздільна здатність по дальності:
* Для Dшк1 = 50 км? (D) 1 =? (D) піт +? (D) інд1 = 0,42 +0,31 = 0,73 км;
* Для Dшк2 = 400 км? (D) 2 =? (D) піт +? (D) інд2 = 0,42 +2,50 = 2,92 км.

Реальну роздільну здатність по азимуту розрахуємо за формулою:

? (? аз) =? (? аз) піт +? (? аз) інд, де
? (? аз) пот - потенційна роздільна здатність по азимуту при апроксимації діаграми спрямованості гауссових кривий;

? (? аз) піт = 1,3? Qa0, 5 = 0,962 град
? (? аз) інд - роздільна здатність індикатора по азимуту
? (? аз) інд = dnMf, де
dn - діаметр плями електронно-променевої трубки
Mf = 360/2? R - масштаб шкали, r - видалення позначки від центру екрану.

Беручи r = kеdе/2, (відмітка на краю екрану), отримаємо

0,717 град
Реальна роздільна здатність по азимуту:

? (? аз) = 0,962 +0,717 = 1,679 град

3. Розрахунок реальної точності вимірювання дальності та азимуту

Точність характеризується помилкою вимірювання. Результуючу середньоквадратичне помилку вимірювання дальності розрахуємо за формулою:

, Де

? (D) пот - потенційна помилка вимірювання дальності.

, Де
q0 - подвоєне відношення сигнал/шум

26,47

? (D) піт = 0,046 км

Помилкою через непрямолінійність розповсюдження? (D) розпод нехтуємо. Апаратурні помилки? (D) апп зводяться до помилок відліку за шкалою індикатора? (D) інд. Приймаються метод відліку по електронним матюками (масштабним кілець) на екрані індикатора кругового огляду.

? (D) інд = 0,1? D = 1,5 км, де? D - ціна поділки шкали.

? (D) = 1,5 км.

Результуючу середньоквадратичне помилку вимірювання азимута визначимо аналогічно.

0,04
? (? аз) інд = 0,1?? = 0,4
? (? аз) = 0,4

Функціональна схема РЛС

РЛС кругового огляду призначена для виявлення об'єктів і вимірювання їх координат. Функціональна схема РЛС наведена на малюнку 1.
Збір інформації про об'єкт здійснюється шляхом їх опромінення та прийому відбитих від них сигналів. Коливання, що виробляються передавачем, за допомогою антени випромінюються в простір і при досягненні об'єкта відбиваються від нього. Частина відображеної енергії потрапляє назад в антенне пристрій РЛС, підсилюється в приймачі та фіксується в вихідному пристрої. Поява сигналів на виході РЛС каже про наявність об'єкту в просторі.
Дальність до об'єкта визначається імпульсним методом. Формувач імпульсів запуску виробляє імпульси, що випливають із заданою частотою посилок Fі. Ці імпульси використовуються для запуску передавача і синхронізації вихідного пристрою. До складу передавача входить імпульсний модулятор, що формує імпульси (рис. 2а) тривалістю? І і потужністю Pі, керуючі генератором високої частоти. Радіоімпульсу, що виробляються генератором, проходять через антенний перемикач і випромінюються за допомогою антени в простір. Відбиті сигнали у вигляді таких самих радіоімпульсу, тільки меншої потужності і запізнюється щодо випромінюваних на час tD = 2D/с (рис. 2в), приймаються тієї ж антеною і через антенний перемикач проходять в приймач, де посилюються і детектируются. Продетектірованние сигнали (рис. 2г) надходять у вихідне пристрій РЛС, де здійснюється вимірювання часу запізнювання.
Кутові координати об'єкту визначаються за напрямом приходу. Антенна система з вузькою діаграмою спрямованості здійснює послідовний огляд простору. Сигнал цілі, що приймається антеною системою, підсилюється в приймачі і надходить у вихідне пристрій, де відзначається поточний кут повороту діаграми спрямованості.
В якості вихідного пристрою РЛС використовується індикатор кругового огляду. Відхиляюча котушка обертається навколо горловини трубки синхронно з обертанням антени і харчується пилоподібним струмом від схеми розгортки. При відповідному початковому орієнтуванні відхиляючої котушки й осі антени, на екрані трубки буде видно радіальна лінія, прокреслюють електронним променем, що в кожний момент часу буде вказувати положення осі діаграми спрямованості у просторі.
Сигнали з виходу приймача подаються на керуючий електрод трубки і збільшують у момент приходу яскравість лінії розгортки. За час опромінення цілі на екрані буде засвічена відмітка цілі у вигляді дужки. Довжина радіуса в масштабі представляє дальність мети, а кут між відліковим напрямком і радіусом дасть її азимут. Для збереження картини розташування цілей на час, рівний періоду огляду, екран трубки виконується з післясвіченням

Рис. 2. Обгинають радіоімпульсу: а) випромінюваних антеною;
в) відбитих від мети
 Література
1. Васин В.В. Дальність дії радіотехнічних вимірювальних систем. Методична розробка. - М.: МІЕМ 1977р.
2. Васин В.В. Роздільна здатність і точність вимірювань у радіотехнічних вимірювальних системах. Методична розробка. - М.: МІЕМ 1977р.
3. Васин В.В. Методи вимірювання координат і радіальної швидкості об'єктів у радіотехнічних вимірювальних системах. Конспект лекцій. - М.: МІЕМ 1975р.