Файл: Курсовая работа Теоретические основы радиолокации.docx

3. Обоснование, выбор и расчет тактико-технических характеристик радиолокационной станции

1. 3.1. Обоснование, выбор и расчет тактических характеристик РЛС

   1. 3.1.1. Максимальная дальность действия R_max

Максимальная дальность действия задается тактическими требованиями и зависит от многих технических характеристик РЛС, условий распространения радиоволн и характеристик целей, которые в реальных условиях использования станций подвержены случайным изменениям. Поэтому максимальная дальность действия является вероятностной характеристикой.

Уравнение дальности в свободном пространстве (т. е. без учета влияния земли и поглощения в атмосфере) для точечной цели устанавливает связь между всеми основными параметрами РЛС.

(1)

где:

Pu - мощность излучения;

Da - коэффициент направленного действия антенны;

Sa - эффективная площадь антенны;

Sэф - эффективная отражающая поверхность цели;

Pnmin - чувствительность приемника.

Максимальная дальность действия РЛС задана в условии и равна:

_Rmax = 450·10³ м.

2. 3.1.2. Минимальная дальность действия РЛС R_min

Минимальная дальность обнаружения станции зависит от пределов работы антенной системы по углу места. Она различна для разных частот и определяет величину мертвой зоны. В наземных РЛС при малых углах места реальное значение R_min ограничивается влиянием местных предметов, определяющих углы закрытия, которые, в свою очередь, ограничивают возможность наблюдения низколетящих целей.

Если антенная система не вносит ограничений, то минимальная дальность действия РЛС определяется длительностью импульса tu и временем восстановления антенного переключателя tb.

(2)

0,5∙3∙10⁸∙(1,5∙10^-6+0,2∙1,7∙10^-6) =306 м

где:

с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме, c = 3∙10⁸ м×c^-1;

τ_b- время восстановления антенного переключателя, tb = 0.2×tu.

3. 3.1.3. Разрешающая способность РЛС по дальности DR

---

Разрешающая способность по дальности - минимальная дальность между двумя целями, имеющими угловые одинаковые координаты, при которой метки от них на экране индикатора видны раздельно.

Потенциальная разрешающая способность по дальности вычисляется по формуле:

(3)

Для определения реальной разрешающей способности по дальности необходимо учесть параметры ЭЛТ индикатора:

(4)

где:

dn - диаметр пятна, dn = 0.5мм = 5.0×10^-4 м;

L - длина развертки.

0.15м

где:

Dэ - диаметр ЭЛТ, Dэ = 0.25 м.

Но, т.к. мы имеем секторную развёртку с сектором обзора по азимуту Daобз = ±100°, смещаем центр экрана вниз, что увеличивает коэффициент использования экрана.

Реальная разрешающая способность по дальности будет иметь вид:

1.75510³ м

4. 3.1.4. Разрешающая способность РЛС по азимуту Da на средней дальности.

Разрешающая способность по азимуту определяется выражением:

(5)

где:

q - ширина диаграммы направленности по половинной мощности в горизонтальной плоскости;

Dau – разрешающая способность по азимуту индикаторного устройства, зависящая от линейного размера азимутальной развертки и диаметра пятна ЭЛТ.



3.38⁰

5. 3.1.5. Период обзора Т_обз.

Периодом обзора РЛС Т_обз называется интервал времени, необходимый для облучения всех точек зоны обзора станции, и определяется выражением:

---

(6)

где:

Numin – минимальное число отраженных от цели импульсов, необходимых для обнаружения цели с заданной вероятностью;

Daобз – сектор обзора в горизонтальной плоскости, Daобз = 200°;

Fn – частота повторения зондирующих импульсов;

q - ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости.

Частота повторения зондирующих импульсов определяется по формуле:

(7)

где:

Кз – коэффициент запаса, учитывающий влияние индикатора, Кз = 1,2.

277.778Гц

5c

6. 3.1.6. Разрешающая способность по углу места.

Разрешающая способность по угловой координате (направлению) численно характеризуется минимальным углом (по азимуту или углу места) между направлениями на две равноудаленные относительно РЛС цели, при котором еще возможно их раздельное наблюдение.

В данном случае не имеет смысла говорить об разрешающей способности по углу места, т.к. мы проектируем обзорную РЛС, антенна которой имеет косекансную диаграмму направленности и не имеет разрешающую способность по углу места..

7. 3.1.7. Секторы обзора по азимуту Daобз и по углу места Dbобз.

Секторы обзора по азимуту и по углу места задаются в техническом задании. В данном случаи

сектор обзора по азимуту равен:……………………………………….Daобз = ±100°;

сектор обзора по углу места равен:……………………………….……Dbобз = 35°.

8. 3.1.8. Точность определения координат по дальности Grn.

Точность определения дальности зависит от точности измерения запаздывания отраженного сигнала, ошибок из-за неоптимальности обработки сигнала, от наличия неучтенных запаздываний сигнала в трактах передачи, приема и индикации, от случайных ошибок измерения дальности в индикаторных устройствах.

Ошибки в индикаторных устройствах обуславливаются нестабильностью масштабных меток и ошибками считывания.

---

Потенциальная точность измерения дальности РЛС вычисляется по формуле:

(8)

где:

tu – длительность импульса;







Рис.1 Характеристики обнаружения когерентного приемника для сигнала со случайной начальной фазой.
qmin – минимальное отношение сигнал-шум по напряжению, определяемое по характеристикам обнаружения (Рис.1) qmin=5.8

Из-за отсутствия внутриимпульсной модуляции Ксж=1.

24.805м
3.1.9. Точность определения координат по азимуту Gan.

Систематические ошибки при измерении азимута могут возникнуть при неточном ориентировании антенной системы РЛС и вследствие несоответствия между положением антенны и масштабной электрической шкалой азимута.

Случайные ошибки измерения азимута цели обуславливаются нестабильностью работы системы вращения антенны, нестабильностью схем формирования отметок азимута, а также ошибками считывания.

Потенциальная ошибка измерения азимута определяется выражением: (9)

0.285

9. 3.1.10. Вероятность правильного обнаружения D:

Вероятность правильного обнаружения – вероятность принятия решения о наличии цели при условии, что цель действительно есть.

Вероятность правильного обнаружения задана в техническом задании и равна D = 0,5.

10. 3.1.11. Вероятность ложной тревоги F.

Вероятность ложной тревоги – вероятность принятия решения о наличии цели при ее отсутствии.

Вероятность ложной тревоги задана в техническом задании и равна F = 10^-9.

2. 1   2   3   4   5   6

---

3.2. Обоснование, выбор и расчет технических характеристик РЛС

1. 3.2.1. Режим работы РЛС.

Проектируемая радиолокационная станция работает в импульсном режиме. Сигнал – некогерентные прямоугольные импульсы.

2. 3.2.2. Рабочая длина волны l.

Диапазон волн, применяемый в радиолокационной технике, лежит в области метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. От длины волны РЛС зависят размеры антенной системы при требуемых значениях диаграммы направленности и коэффициента направленного действия антенны. Применение более коротких волн при тех же размерах антенны позволяет улучшить разрешающую способность и точность отсчета угловых координат. При выборе длины волны необходимо учитывать поглощающие и рассеивающие действия гидрометеоров и атмосферы, возможность получения необходимой мощности от передатчика и обеспечения требуемой чувствительности приемника.

В диапазонах сантиметровых и особенно миллиметровых волн интенсивное поглощение электромагнитных колебаний вызывает нежелательное уменьшение дальности действия станции. Кроме того, гидрометеоры в этих диапазонах могут являться источником интенсивного отражения, затрудняющего и полностью исключающего наблюдение целей.

Выбор длины волны должен производиться с учетом особенностей РЛС и влияния длины волны на ее тактические характеристики.

Так, например, РЛС дальнего обнаружения, от которой не требуется очень высокой разрешающей способности и большой точности измерения угловых координат, может работать в диапазоне дециметровых или даже метровых волн.

Наоборот, для РЛС ближнего действия, как правило, важны высокая точность отсчета угловых координат и разрешающая способность. В таких случаях выгодно использовать сантиметровые, а иногда и миллиметровые волны, поскольку при общем небольшом радиусе действия станции затухание электромагнитных волн в атмосфере будет сказываться еще не слишком сильно.

Принимая во внимание все вышесказанное, выберем рабочую длину волны l=0.03 м.

3. 3.2.3. Частота повторения зондирующих импульсов Fn.

Для однозначного определения целей на заданных расстояниях максимальная частота повторения Fn зондирующих импульсов должна удовлетворять условию:

---