Магистерская диссертация на тему: Радиолокационная станция обнаружения воздушных целей

Введение

где - релеевская разрешающая способность по дальности

Выбор времени обзора из условия:

где - верхняя граница спектра траектории движения цели

Расчет периода (частоты) повторения импульсов передатчика из условия однозначного измерения дальности:

где - максимальная дальность однозначного измерения.

-максимальная дальность обнаружения с учетом затухания.

Расчет количества импульсов (число импульсов в пакете), поступающих на вход приёмника РЛС за время облучения цели в режиме кругового обзора:

где - время облучения цели:

где - ширина диаграммы направленности в азимутальной плоскости на уровне половинной мощности (- релеевская разрешающая способность по азимуту)

Расчет коэффициента различимости для модели сигнала со случайной фазой и флюктуирующей амплитудой:

где - отношение сигнал/шум, рассчитываем по формуле:

где - вероятность правильного обнаружения; - вероятность ложной тревоги для одного элемента разрешения зоны обзора.

где m - число элементов разрешения в зоне обзора, равное произведению числа элементов разрешения по дальности m1 и по азимуту m2.

Определение коэффициента потерь дет при некогерентной обработке:

Для рассчитанной вероятности ложной тревоги для одного элемента разрешения и рассчитанного количества импульсов определяем параметр из уравнения:

Расчет проведенный на компьютере, показал .

Находим требуемое отношение сигнал/шум для одного импульса при некогерентной обработке из уравнения:

Согласно заданию Pпо= 0,94. Подберем q2нек1 для обеспечения Pпо при y0 = 37,9587.

q2нек1 = 70 Рпо = 0,938

q2нек1 =75 Рпо = 0,942

q2нек1 =72 Рпо = 0,94

Так как по определению дет характеризует энергетические потери имеющее место при переходе от когерентной к некогерентной обработке, а отношение сигнал / шум в одном импульсе при когерентной обработке равно:

где q2 рассчитано по формуле (1.7), то

Определяем коэффициент потерь в системе L, не включенный в другие параметры уравнения дальности:

L = 10 дБ

Рассчитаем коэффициент усиления антенны с плоской диаграммой направленности G , ширина главного лепестка диаграммы направленности которой в азимутальной плоскости на уровне 0,5 по мощности равна 0,5 , а в вертикальной плоскости - .

Коэффициент усиления параболической антенны с плоским лучом рассчитывается по формуле:

где 0 - угол места, соответствующий максимальной дальности обнаружения :

тогда:

Коэффициент усиления косеканс - квадратной антенны, с той же апертурой, как у параболической для заданных параметров зоны обзора меньше чем величина, рассчитанная по (1.14):

Расчитаем спектральную плотность шума N0:

С этой целью следует выбрать тип активного элемента входного устройства супергетеродинного приёмника РЛС и найти его коэффициент шума Кш .

По графикам зависимостей коэффициента шума от частоты для УВЧ на ЛБВ при частоте f = 3 ГГц:

Кш = 3,22 дб = 2,1.

Значение N0 определяется по формуле (1.17) :

Вт/Гц. (1.17)

где - постоянная Больцмана, Дж/К,

- стандартная температура.

Мощность шума на входе приёмника (в полосе ) рассчитывается по формуле:

где - эффективная ширина полосы пропускания линейного тракта приёмника включающего согласованный фильтр.

При согласованой обработке:

где - эффективная ширина спектра сигнала.

Ширина спектра сигнала в одном периоде повторения - равна:

тогда:

Вт.

Для совмещенной антенны связь между эффективной площадью антенны Апр и коэффициентом усиления Gcsc определяется соотношением:

Зададимся начальным значением длины волны зондирующего сигнала = 0,1 м. В дальнейшем, после оптимизации, эта длина волны будет скорректирована.

Тогда получим:

м2.

Определим значение максимальной дальности обнаружения Dmax которую должна иметь РЛС в свободном пространстве, чтобы ее дальность действия при наличии поглощения радиоволн в атмосфере была равна заданному значению Dmax п.

где () - коэффициент потерь энергии радиоволн в атмосфере, определяемый по графику в [ ]

дБ/км.

Тогда

км.

Находим произведение средней мощности передатчика на эффективную площадь антенны:

где - эффективная отражающая площадь поверхности цели.

Втм2.

Найдем значение средней мощности передатчика:

Вт. (1.24)

Найдем стоимость РЛС:

Определим значение средней мощности передатчика и эффективную площадь антенны по критерию минимума стоимости РЛС на первой итерации:

Вт, (1.26)

м2. (1.27)

Определим теперь значение длины волны, соответствующее рассчитанным величинам. Так как в нашей РЛС используется совмещенная антенна, то и связаны соотношением:

и следовательно:

м. (1.29)

Проверим выполнение условия:

где .

Так как ни одно из условий не выполняется, проведем оптимизацию параметров на ЭВМ. Значение стоимости РЛС и длины волны на каждой итерации сведены в табл. 1.1.

Результаты расчетов до оптимизации и параметров РЛС после проведения оптимизации на ЭВМ приведены в приложении 1.

Таблица 1.1

№ итерации

Длина волны на предыдущей итерации

Стоимость РЛС на предыдущей итерации

Новая граница длины волны

0,1 м

0,134 м

0,134 м

0,12 м

0,12 м

0,125 м

0,125 м

0,124 м

0,124 м

Оптимально

Под стоимостью С1 понимают взвешенную сумму 1 Вт мощности передатчика и 1 м2 антенны. В результате оптимизации стоимость РЛС уменьшилась с 67564 до 42252, была получена оптимальная длина волны = 0,124 м, которая больше длины волны до оптимизации ( = 0,1 м). Это приводит к тому, что при фиксированном коэффициенте усиления антенны произошло увеличение ее эффективной площади. Энергетический потенциал станции фиксирован, следовательно при увеличении эффективной площади антенны происходит уменьшение средней мощности передатчика.

Оглавление

- Выбор и расчет параметров зондирующего сигнала 3. Структурная схема РЛС Приложение

- Приложение

- Приложение

- Список литературы