Радиоэлектроника

Радиолокация


        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)



1. Длина волны (, [см]
   .........................................................................
   ......................................    8
2. Импульсная мощность Ри, [кВт]
   .........................................................................
   ..................  700
3. Длительность импульсов (и, [мкс]
   .........................................................................
   ..............      2,8
4. Частота посылок импульсов Fи, [Гц]
   .........................................................................
   ..........    700
5. Горизонтальный размер зеркала антенны dаг [м]
   ............................................................... 7
6. Вертикальный размер зеркала антенны dав, [м]
   ..................................................................   2,5
7. Период обзора Тобз, [с]
   .........................................................................
   ..................................  5
8. Коэффициент шума приёмника kш
   .........................................................................
   ..............      5
9. Вероятность правильного обнаружения Wпо
   .......................................................................
   0,8
10. Вероятность ложной тревоги Wлт
   .........................................................................
   ..............      10-5
11. Диаметр экрана индикатора кругового обзора dэ, [мм]
   .................................................... 400
12. Эффективная отражающая площадь цели Sэфо, [м2]
   ..........................................................      30
13. Качество фокусировки Qф
   .........................................................................
   ...........................    400
Предельное значение шкалы дальности Dшк1, [км]
............................................................ 50
                     Dшк2, [км]
................................................. ...........      400

15. Измерительные метки дальности (D, [км]
   .........................................................................
      15
16. Измерительные метки азимута ((, [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:

      [pic], (1)
Подсчитаем и установим величины, входящие в это выражение:

Eизл - энергия, излучаемая в одном импульсе,

      Еизл=Ри(и=700(103(2,8(10-6=1,96 Дж

Sа - эффективная площадь антенны,

      Sа=[pic]dагdав=[pic](7(2,5=8,75 м2

Sэфо - эффективная отражающая площадь цели;
( - 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.[pic],
      где kр.т. - теоретический коэффициент различимости,
      kр.т.=[pic],
      q0 - параметр обнаружения,
      [pic][pic]101,2
      N - количество импульсов, принимаемых от цели,
      N=tоблFи , где
      tобл[pic],
      Fи - частота посылок импульсов.
      Qa0,5 - ширина диаграммы  направленности  антенны  на  уровне  0,5  по
мощности,
      [pic] 0,74 град;
      [pic]- угловая скорость вращения антенны,
      [pic]= 72 град/с;

      Подставляя полученные значения, будем иметь:

       tобл= 0,01 с, N = 7 импульсов и kр.т.= 7,2.
      Пусть [pic]=10, тогда kP=72.
Еш - энергия шумов, действующих при приёме.

      Eш=kkшT  , где

      T - температура приемника в градусах Кельвина (примем T=300К);
       k=1,38(10-23 Дж/град - постоянная Больцмана;
      kш - коэффициент шума приемника.

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

Подставляя все полученные значения в (1), находим

      [pic]440,3 км

      Теперь определим максимальную дальность действия РЛС с учетом
поглощения энергии радиоволн.
      [pic] , 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 дБ/км. Предположим, что ослабление происходит на  всей
дальности  действия.  При  таком   условии   формула   (2)   принимает   вид
трансцендентного уравнения
      [pic] (3)
      Уравнение (3) решим графоаналитическим способом. По рис. 1.5  (1(  для
(осл = 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)пот+((D)инд, где

((D)пот - потенциальная разрешающая способность по дальности. Для сигнала  в
       виде некогерентной пачки прямоугольных импульсов
      [pic]0,42 км.
((D)инд - разрешающая способность индикатора  по  дальности  вычисляется  по
формуле
      [pic], где
      Dшк - предельное значение шкалы дальности,
      kэ= 0,4 - коэффициент использования экрана,
      Qф - качество фокусировки трубки.

      Для Dшк1=50 км  ((D)инд1=0,31 км.
      Для Dшк2=400 км  ((D)инд2=2,50 км.

      Реальная разрешающая способность по дальности:
      . для Dшк1=50 км ((D)1=((D)пот+((D)инд1 =0,42+0,31=0,73 км;
      . для Dшк2=400 км ((D)2=((D)пот+((D)инд2 =0,42+2,50=2,92 км.

Реальную разрешающую способность по азимуту рассчитаем по формуле:

      (((аз) =(((аз)пот+(((аз)инд , где
(((аз)пот  -  потенциальная   разрешающая   способность   по   азимуту   при
аппроксимации диаграммы направленности гауссовой кривой;

      (((аз)пот =1,3(Qa0,5=0,962 град
(((аз)инд - разрешающая способность индикатора по азимуту
      (((аз)инд =dnMf , где
      dn - диаметр пятна электронно-лучевой трубки
      Mf =360 / 2(r - масштаб шкалы, r - удаление отметки от центра экрана.

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

      [pic]0,717 град
      Реальная разрешающая способность по азимуту:

       (((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:

      [pic], где

((D)пот - потенциальная ошибка измерения дальности.

      [pic], где
      q0 - удвоенное отношение сигнал/шум

      [pic]26,47

      ((D)пот =0,046 км

      Ошибкой из-за непрямолинейности распространения ((D)распр
пренебрегаем. Аппаратурные ошибки ((D)апп сводятся к ошибкам отсчета по
шкале индикатора ((D)инд. Принимаем метод отсчета по электронным меткам
(масштабным кольцам) на экране индикатора кругового обзора.

      ((D)инд =0,1(D=1,5 км , где (D - цена деления шкалы.

      ((D)=1,5 км.

      Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения азимута
определим аналогично.

      [pic]0,04
      (((аз)инд=0,1((=0,4
      (((аз)=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 (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
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.



                                    [pic]


              Рис. 1. Функциональная схема РЛС кругового обзора


                 [pic]

          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     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.     4

  3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута  5

Функциональная схема РЛС    7

Литература  9

Оглавление  10



смотреть на рефераты похожие на "Радиолокация"