Файл: Курсовая работа Теоретические основы радиолокации.docx

Основным соображением по выбору длительности импульса является обеспечение заданной разрешающей способности по дальности. От длительности импульса также зависит минимальная дальность действия R_min. Уменьшение длительности импульсов приводит к уменьшению эффективной площади от распределенных объектов.
Длительность зондирующего импульса задана в условии и равна: tu = 1,7×10^-6 c.

3.2.5. Форма и ширина диаграммы направленности.

При выборе формы диаграммы направленности необходимо учитывать следующие требования:

наиболее целесообразное использование мощности излучения (пример косекансной диаграммы направленности);
обеспечение требуемой разрешающей способности по угловым координатам и точности их определения;
обзор установленного сектора пространства или участка поверхности в заданное время должен производиться без пропуска в приеме отраженных сигналов.

Таким образом, требования оказываются в достаточной мере противоречивыми. Поэтому часто приходится искать компромиссное решение.

Для удобства обычно рассматривают отдельно диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и диаграмму направленности в вертикальной плоскости. При этом обращают внимание на ширину диаграммы направленности q.

Ширина диаграммы направленности антенны влияет на дальность радиолокационного наблюдения. По мере сужения диаграммы направленности антенны увеличивается ее коэффициент направленного действия и соответственно возрастает максимальная дальность действия РЛС.

Точность измерения угловых координат также зависит от ширины диаграммы направленности в плоскости пеленгования. С ростом ширины диаграммы ошибка увеличивается. При выборе величины q необходимо учитывать требования в отношении разрешающей способности по направлению Da. Чем шире диаграмма направленности, тем труднее наблюдать цели, находящиеся на близком расстоянии.

Принятая в РЛС диаграмма направленности зависит от метода обзора пространства и способа измерения координат. В плоскости измерения угловых координат целей диаграмму направленности делают возможно более узкой.

Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости равна:

q = 3°, в вертикальной плоскости косекансквадратная диаграмма направленности j=35°.

q0,5=q/1.5=2⁰

3.2.6. Необходимый диаметр антенны

dА

Принимаем dА=0.76м , и уточняем ширину луча.

рад

3.2.7. КНД и усиления антенны, эффективная площадь антенны.

КНД - коэффициент направленного действия антенны.

=5490

=5215

=0,448 м²

GA – коэффициент усиления антенны;

SА – эффективная площадь антенны;

η – КПД антенны.

3.2.8. Скорость вращения антенны Ω_а_..

Скорость вращения антенны выбирают с учетом требований в отношении сокращения времени обзора и надежности наблюдения сигналов.

При заданных значениях ширины диаграммы направленности q, частоты следования импульсов Fn и сектора обзора Daобз скорость вращения антенны определяется выражением:

(11)

0.417c^-1

(12)

40 град  c^-1

3.2.9. Количество импульсов в пакете Nu.

Количество импульсов в пакете зависит от ширины диаграммы направленности в горизонтальной плоскости q, скорости вращения антенны W и частоты следования зондирующих импульсов Fn:

(13)

3.2.10. Чувствительность приемника Pnmin.

Приемное устройство осуществляет обнаружение сигналов. Обнаружение сигналов при оптимальной фильтрации обычно сводится к следующим операциям:

оптимальная фильтрация каждого импульса пакета;
амплитудное детектирование;
синхронное интегрирование видеосигналов;
испытание суммарного сигнала на порог.

Первые две операции обычно выполняет приемное устройство, а остальные – выходное. Применение оптимальной обработки сигналов приводит к уменьшению пороговой мощности. Под пороговой мощностью радиолокационных сигналов понимают минимальную мощность сигнала на его входе, при которой обеспечивается прием и обнаружение отраженных сигналов с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги.

Величина пороговой мощности радиолокационных сигналов зависит от заданных значений вероятностей правильного обнаружения D и ложной тревоги F, параметров радиолокационных сигналов, времени наблюдения и вида обработки радиолокационных сигналов.

Пороговая мощность является реальной чувствительностью приемника. Она определяется выражением:

(14)

где:

k – постоянная Больцмана, k = 1.380662×10^-23J×K^-1;

Т – абсолютная температура, Т = 300К;

Df – полоса пропускания приемника;

Nш – коэффициент шума приемника;

mp – коэффициент различимости.
Полоса пропускания приемника определяется по формуле:

где:

а – коэффициент, учитывающий степень искажения сигнала, проходящего через приемник, а = 1.37

8.05910⁵  Гц

Коэффициент шума приемника задан в условии и равен Nш = 10 dB.

Коэффициент различимости определяется из выражения:

1,297

Чувствительность приемника равна:

4,32710^-14^Вт

или в dB/мВТ

113.6 dB/мВТ

где:

Ро = 10^-3Вт – исходный отсчетный уровень.

3.2.11. Оцениваем эффективную отражающую поверхность цели.

Удельная эффективная отражающая поверхность цели:

Рассеивающий объём на максимальной дальности:

9,266

Полная эффективная отражающая поверхность цели:

4,82 10⁵ м²

3.2.12. Влияние затухания a.

Затухание радиоволн в атмосфере обусловлено поглощением их энергии свободными молекулами кислорода и водяного пара, а также взвешенными частицами – пылинками и каплями воды. Кроме того, происходит рассеяние радиоволн жидкими и твердыми частицами, которые вызывают эффект, аналогичный поглощению энергии.

Влияние постоянного затухания a на максимальную дальность действия РЛС определяется выражение:

(16)

где:

R`max – дальность действия РЛС с учетом затухания;

Rmax – дальность действия РЛС без учета затухания;

a - коэффициент затухания, зависящий от длины волны и от интенсивности осадков или от водности облаков.

Например, если на трассе идет дождь интенсивностью 15 мм/час, то для длины волны l = 3 см коэффициент затухания a = 0,03 dB/kм.
Уравнение (16) является трансцендентным. Решить его можно графически. Для облегчения задачи целесообразно путем логарифмирования обеих частей привести уравнение к виду:

(17)

Зависимость a×Rmax = j(g) представлена на рис. 2:

Рис 2.относительное уменьшение дальности за счёт затухания в атмосфере

g = 0.477

Откуда определяется дальность действия РЛС с учетом затухания:

214,65kм

f(0.477)=13,5

Для того, чтобы РЛС в плохую погоду действовала на расстояние

450kм, необходимо рассчитывать её на расстояние:

943,4км

3.2.13.Импульсная мощность излучения Pu

В зависимости от назначения станции мощность излучаемых импульсов выбирают от единиц киловатт до тысяч киловатт. Мощность излучения рассчитывают в соответствии с основным уравнением радиолокации, откуда:

(15)

где:

Da – коэффициент направленного действия антенны;

Sa – эффективная площадь антенны;

L₀ – учитывает потери в системе (L₀=5)

Мощность излучения передатчика РЛС равна: