Расчет основных технических характеристик

Оглавление

Введение

1. Анализ технического задания

2. Расчет основных технических характеристик

2.1 Расчет длительности зондирующего импульса

2.2 Расчет длины волны

2.3 Расчет ширины диаграммы направленности

2.4 Расчет требуемого КНД

2.5 Расчет характеристик антенны

2.6 Расчет отношения сигнал/шум

2.7 Расчет времени облучения

2.8 Расчет периода повторения зондирующих импульсов

2.9 Определение числа импульсов в пачке

2.10 Расчет чувствительности приемника

2.11 Расчет импульсной мощности передатчика

2.12 Расчет характеристик оконечного устройства

2.13 Расчет реальных погрешностей измерения

3. Расчет характеристик обнаружения

4. Особенности построения функциональных узлов РЛС

5. Расчет реальных тактических характеристик РЛС и сравнение их с требованиями ТЗ

Список литературы

Приложения

Введение

 

Радиолокация - это область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн.

В процессе радиолокационного наблюдения мы получаем радиолокационную информацию с помощью устройств радиолокационного наблюдения. Которые называют радиолокационнымистанциями (РЛС) или радарами (англ. radar от RA dio D etection A nd R anging - радиообнаружение и дальнометрия) - система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, скорости и геометрических параметров. Объекты радиолокационного наблюдения называются радиолокационными целями или просто целями. К радиолокационным целям относятся:

·   летательные аппараты (самолеты, вертолеты, метеорологические зонды и др.)

·   гидрометеообразования (дождь, снег, град, облака и т.д.)

·   речные и морские суда, наземные объекты (строения, автомобили, самолеты в аэропортах и др.)

·   всевозможные военные объекты и т.п.

Радиолокационный сигнал является основным источником радиолокационной информации.

Различают активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную радиолокационные станции. РЛС подразделяются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки.

Выделяют два вида радиолокации:

·         Пассивная радиолокация основана на приёме собственного излучения объекта

·         При активной радиолокации радар излучает свой собственный зондирующий импульс и принимает его отражённым от цели. В зависимости от параметров принятого сигнала определяются характеристики цели.

Активная радиолокация бывает двух видов:

·         С активным ответом - на объекте предполагается наличие радиопередатчика (ответчика), который излучает радиоволны в ответ на принятый сигнал. Активный ответ применяется для опознавания объектов (свой/чужой), дистанционного управления, а также для получения от них дополнительной информации (например, количество топлива, тип объекта и т.д.).

·         С пассивным ответом - запросный сигнал отражается от объекта и воспринимается в пункте приёма как ответный.

1. Анализ технического задания

 

Согласно техническому заданию необходимо рассчитать основные технические характеристики РЛС и функциональных узлов и разработать функциональную схему трассового обзорного радиолокатора. Диапазон обзора 5-450 км при разрешающей способности по азимуту. Сектор обзора по азимуту  и по углу места . Для такого сектора обзора целесообразно взять сложную антенную систему и многоканальную аппаратуру, что приведет к увеличению стоимости станции и весогабаритных параметров, исходя из этого, выберем последовательный обзор. Самым простым способом обзора является секторный строчный обзор. В этом случае луч быстро передвигается в плоскости угломестной, с одновременным медленным перемещением в плоскости азимута.

Для расчета РЛС трассового обзора будем использовать импульсный метод. Этот метод по сравнению с другими (частотный, фазовый) обладает рядом достоинств:

·   сравнительная простота измерения дальности.

·   сравнительная легкость измерения дальности многих целей, расположенных не слишком близко друг от друга.

·   возможность использования одной антенны для излучения и приема, что особенно важно для бортового радиооборудования.

Импульсному методу свойственны и определенные недостатки:

·   Так как прием отраженных сигналов возможен только после излучения, то невозможно измерять расстояние до целей, находящихся ближе, чем D_мин = 0,5×с×t_и.

·   Для получения достаточной энергии сигнала мощность излучения в импульсе должна быть весьма большой.

·   Большая импульсная мощность в свою очередь требует применения сравнительно громоздкого модулятора. Кроме того, она может вызвать пробой в антенно-фидерной системе станции, особенно на больших высотах.

трассовый обзорный радиолокатор радиолокация

Расчет длины волны

 

К выбору и обоснованию частоты излучения f₀ или диапазона используемых частот нужно подходить особенно внимательно, так как этот технический показатель РЛС связан почти со всеми тактическими и техническими характеристиками. Так как трассовый обзорный радиолокатор служит для обнаружения и измерения координат (азимут-дальность) воздушных судов во внеаэродромной зоне (на трассах и вне трасс) с последующей выдачей информации о воздушной обстановке. То в соответствии с американским стандартом IEEE он относится к диапазону L (от англ. Long, в этом диапазоне осуществляется наблюдение и контроль над воздушным движением) и длина волны должна быть равна 15-30 см.

Для уменьшения размеров антенны необходимо уменьшать λ, поэтому выберем λ=15 см.

Отсюда частота излучения:

 

 

Расчет требуемого КНД

 

Для расчета КНД воспользуемся формулой (46) из [1]:

 

 

где θ_α и θ_β выражены в радианах.

 

Расчет отношения сигнал/шум

 

Ширина диаграммы направленности связана с погрешностью измерения соотношением (формула (18) из [1]):

 

,

 

где q - отношение сигнал/шум на входе измерителя, γ₂ =1.1.2.5 - коэффициент ухудшения потенциальной точности азимута.

Принимаем γ₂=1.5 По техническому заданию °.

Следовательно, отношение сигнал/шум:

 

 

Расчет времени облучения

 

При круговом обзоре плоским лучом диаграмма направленности антенны имеет веерообразный характер (θ_β=Ф_β) и равномерно вращается в азимутальной плоскости. При этом k_oбз=1, а время обзора по формуле (33) из [1] равно:

 

 

Рассчитаем время облучения через время обзора, которое нам дано по ТЗ и равно 20с.:

 

 

Найдем Ω_А - угловую скорость перемещения ДН по формуле (39) из [1], при коэффициенте обзора равном 1:

 

 

Рис. 1 График условной вероятности ложного обнаружения

Моделью объекта является совокупность независимых отражателей, среди которых один отражатель значительно превышает другие по значению ЭПР, а ЭПР остальных независимых отражателей примерно равны между собой:

 

 

Где q - отношение сигнал-шум по напряжению по одиночному импульсу в пачке на входе квадратичного детектора;

y₀ = u_0/σ² - относительный порог обнаружения на выходе накопителя;

σ² - дисперсия шума на входе квадратичного детектора.

Построим характеристики обнаружения для трех значений вероятности ложной тревоги, заданных в техническом задании:

 

F_ЛТ = 10^-2, F_ЛТ = 10^-3, F_ЛТ = 10^-4

 

Соотношение сигнал/шум тем больше, чем больше вероятность ложной тревоги, а чем больше соотношение сигнал/шум, тем больше вероятность правильного обнаружения.

На рисунке приведены характеристики обнаружения D (q).

 

Рис. 2 ХО для трёх вероятностей ложной тревоги

 

Список литературы

 

1. Алехин В.А. Проектирование радиолокационных систем: Учебное пособие-№427; Таганрог 1990 г. - 94 с.

2. Васин В.В., Степанов Б.М. Справочник по радиолокации; Сов. Радио 1977 г.

.   Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб для радиотехнических спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1988. - 432 с.: ил.

.   Алехин В. А, Горбенко А.П. Учебное пособие №4351; Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009 г. - 124 с.

5. https: // ru. wikipedia/org/wiki/Радиолокационная_станция.

.   Давыдов П. С, Сосновский А. А, Хаймович И.А. Авиационная радиолокация: Справочник. - Москва: Транспорт, 1984,223 с.

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Оглавление

Введение

1. Анализ технического задания

2. Расчет основных технических характеристик

2.1 Расчет длительности зондирующего импульса

2.2 Расчет длины волны

2.3 Расчет ширины диаграммы направленности

2.4 Расчет требуемого КНД

2.5 Расчет характеристик антенны

2.6 Расчет отношения сигнал/шум

2.7 Расчет времени облучения

2.8 Расчет периода повторения зондирующих импульсов

2.9 Определение числа импульсов в пачке

2.10 Расчет чувствительности приемника

2.11 Расчет импульсной мощности передатчика

2.12 Расчет характеристик оконечного устройства

2.13 Расчет реальных погрешностей измерения

3. Расчет характеристик обнаружения

4. Особенности построения функциональных узлов РЛС

5. Расчет реальных тактических характеристик РЛС и сравнение их с требованиями ТЗ

Список литературы

Приложения

Введение

 

Радиолокация - это область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн.

В процессе радиолокационного наблюдения мы получаем радиолокационную информацию с помощью устройств радиолокационного наблюдения. Которые называют радиолокационнымистанциями (РЛС) или радарами (англ. radar от RA dio D etection A nd R anging - радиообнаружение и дальнометрия) - система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, скорости и геометрических параметров. Объекты радиолокационного наблюдения называются радиолокационными целями или просто целями. К радиолокационным целям относятся:

·   летательные аппараты (самолеты, вертолеты, метеорологические зонды и др.)

·   гидрометеообразования (дождь, снег, град, облака и т.д.)

·   речные и морские суда, наземные объекты (строения, автомобили, самолеты в аэропортах и др.)

·   всевозможные военные объекты и т.п.

Радиолокационный сигнал является основным источником радиолокационной информации.

Различают активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную радиолокационные станции. РЛС подразделяются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки.

Выделяют два вида радиолокации:

·         Пассивная радиолокация основана на приёме собственного излучения объекта

·         При активной радиолокации радар излучает свой собственный зондирующий импульс и принимает его отражённым от цели. В зависимости от параметров принятого сигнала определяются характеристики цели.

Активная радиолокация бывает двух видов:

·         С активным ответом - на объекте предполагается наличие радиопередатчика (ответчика), который излучает радиоволны в ответ на принятый сигнал. Активный ответ применяется для опознавания объектов (свой/чужой), дистанционного управления, а также для получения от них дополнительной информации (например, количество топлива, тип объекта и т.д.).

·         С пассивным ответом - запросный сигнал отражается от объекта и воспринимается в пункте приёма как ответный.

1. Анализ технического задания

 

Согласно техническому заданию необходимо рассчитать основные технические характеристики РЛС и функциональных узлов и разработать функциональную схему трассового обзорного радиолокатора. Диапазон обзора 5-450 км при разрешающей способности по азимуту. Сектор обзора по азимуту  и по углу места . Для такого сектора обзора целесообразно взять сложную антенную систему и многоканальную аппаратуру, что приведет к увеличению стоимости станции и весогабаритных параметров, исходя из этого, выберем последовательный обзор. Самым простым способом обзора является секторный строчный обзор. В этом случае луч быстро передвигается в плоскости угломестной, с одновременным медленным перемещением в плоскости азимута.

Для расчета РЛС трассового обзора будем использовать импульсный метод. Этот метод по сравнению с другими (частотный, фазовый) обладает рядом достоинств:

·   сравнительная простота измерения дальности.

·   сравнительная легкость измерения дальности многих целей, расположенных не слишком близко друг от друга.

·   возможность использования одной антенны для излучения и приема, что особенно важно для бортового радиооборудования.

Импульсному методу свойственны и определенные недостатки:

·   Так как прием отраженных сигналов возможен только после излучения, то невозможно измерять расстояние до целей, находящихся ближе, чем D_мин = 0,5×с×t_и.

·   Для получения достаточной энергии сигнала мощность излучения в импульсе должна быть весьма большой.

·   Большая импульсная мощность в свою очередь требует применения сравнительно громоздкого модулятора. Кроме того, она может вызвать пробой в антенно-фидерной системе станции, особенно на больших высотах.

трассовый обзорный радиолокатор радиолокация

Расчет основных технических характеристик