Курсовая работа - Расчет некогерентной радиолокационной измерительной системы кругового обзора - файл n1.doc

Курсовая работа - Расчет некогерентной радиолокационной измерительной системы кругового обзора
скачать (171.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc172kb.01.06.2012 07:38скачать

n1.doc




Курсовая работа

по курсу “Радиотехнические системы”
“Расчет некогерентной радиолокационной измерительной

системы кругового обзора”.


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

  14. 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:
, (1)

Подсчитаем и установим величины, входящие в это выражение:
Eизл - энергия, излучаемая в одном импульсе,
Еизл=Рии=7001032,810-6=1,96 Дж
Sа - эффективная площадь антенны,
Sа=dагdав=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.,

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=1,38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
440,3 км
Теперь определим максимальную дальность действия РЛС с учетом поглощения энергии радиоволн.

, 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

(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

0,42 км.

(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)инд1=0,31 км.

Для Dшк2=400 км (D)инд2=2,50 км.
Реальная разрешающая способность по дальности:


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 / 2r - 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:
(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
(D)пот - потенциальная ошибка измерения дальности.
, где

q0 - удвоенное отношение сигнал/шум
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 =0,1D=1,5 км , где D - цена деления шкалы.
(D)=1,5 км.
Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения азимута определим аналогично.
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(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


  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. 5

3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута 6

Функциональная схема РЛС 7

Литература 9

Оглавление 10




Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации