4. Следующим этапом проектирования является разработка и обоснование общего функционального построения РЛС. Здесь необходимо сформулировать технические требования к ее элементам. Функциональная схема должна отражать основной принцип действия, для чего необходимо в ней выделить те узлы и элементы, которые характерны именно для решения заданных тактических задач.

Из общей функциональной схемы должны быть видны особенности формирования и структура (формат) зондирующего сигнала, принцип обработки принятого сигнала, методы защиты от различных помех, характер автоматических регулировок и т.д. Необходимо показать принцип работы индикаторного устройства. В заключение нужно дать описание функциональной схемы, которое должно отражать основные положения по выбору конкретных технических решений.
5. При разработке функциональной схемы устройства РЛС, подлежащего детальной разработке, необходимо произвести всестороннее обоснование принимаемых технических решений. При необходимости дать несколько альтернативных вариантов. Сложность этого этапа обусловлена необходимостью значительной детализации схемы, т.е. в этой схеме должны быть показаны все каскады, входящие в устройство, все регулировки и связи между ними. Должно быть проведено обоснование технических параметров каждого элемента функциональной схемы и даны рекомендации по выбору принципиальной схемы. Работу схемы необходимо иллюстрировать временными диаграммами в различных ее точках и качественными ее характеристиками. Принципиальную схему устройства приводить и делать электрические расчеты не требуется. Однако совершенно необходимо провести инженерный оценочный расчет по согласованию входных и выходных цепей элементов функциональной схемы.

При выполнении курсового проекта необходимо иметь в виду, что основ­ное его содержание состоит в разработке и обосновании функциональных схем, обеспечивающих исходные тактические требования по использованию РЛС.

Введение содержит краткую техническую характеристику выбранного направления, оценку решаемой в работе задачи с точки зрения перспектив развития радиолокационного оборудования. Из содержания введения должна вытекать необходимость решения именно данной задачи.
Первый раздел содержит анализ задания:

---

-аналитический обзор современного состояния отечественных и зарубежных РЛС;

-выбор аналога разрабатываемой РЛС;

-составление структурной схемы разрабатываемой РЛС.

Второй раздел посвящается:

- предварительному расчету технических характеристик РЛС по заданным тактическим характеристикам. Недостающие тактические характеристики РЛС выбираются и обосновываются в соответствии с назначением радиолокатора. При расчете технических характеристик следует по возможности учитывать влияние всех факторов на ту или иную величину, не упуская из вида удовлетворение заданным тактическим требованиям;

-выбору элементной базы функциональных узлов РЛС;

-электрическому расчету функционального узла;

-разработке принципиальной электрической схеме ФУ;

-разработке монтажной и печатной плат ФУ.

.

4/2. Алгоритм расчета тактико-технических характеристик радиолокационной станции.

Расчёт этих характеристик начинается с определения тактических параметров и определения факторов, принципиально ограничивающих их величину.

• 
  Место установки. Эта характеристика во многом определяет все остальные. В курсовом проекте вместе с назначением системы указывается её дальность действия, являющаяся в некоторых случаях избыточной информацией, так как определяется назначением системы.
  

По месту установки РЛС можно подразделить

• 
  Зону обзора РЛС, воспроизводимые и измеряемые координаты
  

• 
  Зона обзора РЛС также определяется назначением станции. Для наземных обзорных РЛС, как правило, используется круговой обзор пространства, а для корабельных -секторный обзор.
  
• 
  Количество воспроизводимых РЛС координат и их точность определяется также назначением станции.
  

и должно быть обосновано при проектировании. Чаще всего используются двухкоординатные и трехкоординатрые РЛС.

• 
  Классификация радиолокационных сигналов
  

Радиолокационные сигналы бывают зондирующими и отраженными. Под зондирующим сигналом понимают радиолокационный сигнал направленный от радиолокатора в участок поиска или измерения параметров целей. Отражение зондирующего сигнала от различных объектов, неоднородностей и целей называют отраженным или эхо-сигналом. Вся полезная информация, извлечение которой составляет сущность радиолокации, содержится в эхо-сигналах. У непрерывных сигналов скважность равна Q = 1, т.е. Тп =тн.  Непрерывные сигналы объединяют в свой состав простые немодулированные, смодулированные многочастотные, частотно-модулированные, с фазовой манипуляцией и шумоподобные. У импульсных сигналов паузы между излучениями больше времени запаздывания сигнала от цели, находящейся на максимальной расчетной дальности РЛС дтах У таких сигналов интервал между импульсами значительно больше длительности самих импульсов и скважность Q = 100... 1000 достигает сотен и тысяч единиц (Q = 100... 1000). Поэтому импульсные сигналы называют сигналами с большой скважностью. Характерной особенностью квазипепрерывпых сигналов является то, что пауза между излучениями значительно меньше времени запаздывания сигнала, отраженного от самой удаленной цели а скважность, соответственно, значительно меньше чем у импульсного сигнала и обычно не превышает нескольких единиц - десятков (Q = 2... 100). Поэтому квазинепрерывный сигнал иначе называют еще сигналом с малой скважностью. Квазинепрерывные, объединяют в своем составе простые, с внутренней модуляцией, с модуляцией внутри пачки, большой длительности и шумоподобные сигналы. -Простые немодулированные импульсные сигналы малой длительности (наносекундные, пикосекунтные), обеспечивающие разрешения элементов целей, называются широкополосными и применяются в основном в лабораторных условиях для проведения экспериментов. В этом случае излучаемая энергия наращивается за счет увеличения мощности передатчика. -Импульсные сигналы с частотной и фазовой модуляцией находят практическое применение в РЛС. Такие сигналы называют сложными, а в случае разрешения элементов целей - широкополосными. -Непрерывные немодулированные сигналы находят применение в радиовзрывателях и системах самонаведения. Непрерывные сигналы, модулированные по частоте, преимущественно применяются в радиовысотомерах и радиовзрывателях, так как при работе по одной цели получается наиболее простая и надежная аппаратура. -Шумоподобные сигналы являются предельным случаем сложных сигналов, у которых по псевдослучайному детерминированному для передающей стороны закону изменяются амплитуда, частота, фаза или поляризация, или же все эти параметры изменяются по псевдослучайному закону в любом сочетании. Такие сигналы могут быть как непрерывными, так и квазинепре- рывными большой длительности. Шумоподобные сигналы повышают скрытность и помехоустойчивость работы РЛС, а при наложении ограничений на частотно-временные параметры их структуры обеспечивают «идеальные» характеристики при одновременном разрешении радиолокационных объектов наблюдения (ОН) по дальности и скорости. Аппаратура обработки сложных и шумоподобных сигналов сложная и дорогая. По виду фазовой связи_зондирующие сигналы делятся на: -когерентные: два гармоничских колебания называются когерентными в течение определенного интервала времени, если разность фаз между ними на этом интервале остается постоянной; -некогерентные: когерентность сигналов отсутствует, если их фазы независимо и хаотически изменяются с течением времени. У когерентных сигналов закон изменения фазы от импульса к импульсу постоянный, а у некогерентных - случайный. По величине базы сигналы, в общем случае, делятся на простые и сложные. Базой сигнала называется произведение длительности сигнала ги на ширину его спектра Af:

---

 

.

• 
  Вероятности Р_по и Р_лт
  

В качестве вероятностных характеристик обнаружения используются условные вероятности правильного обнаружения D и ложной тревоги F.

Вероятность правильного обнаружения F– вероятность того, что выбросы смеси сигнала и шума, соответствующие одному и тому же разрешаемому объему зоны действия, превысят порог обнаружения.

Вероятность ложной тревоги D– это вероятность того, выбросы шума (помехи) превысят порог обнаружения в одном и том же разрешаемом объеме зоны действия.

От значения вероятности ложных тревог зависит нагрузка диспетчера УВД, вынужденного отсеивать ложные отметки ВС, и загрузка вычислительных средств АС УВД (КСА), пытающихся завязать и построить траекторию несуществующей цели

Вероятности D и F связаны между собой следующим образом

 , [2.23]

где q - отношение сигнал-шум по мощности.

 , [2.24]

где U₀ – порог обнаружения;

 – среднеквадратическое значение шума на выходе линейной части приемника.

• 
  Отношение сигнал/шум
  

«сигнал/шум», вычисляют остальные значения h. При этом в результате использования пачки импульсов от 10 и более вероятность правильного обнаружения цели не менее 0,997.



Рис. 3.11. Характеристики обнаружения полностью известного сигнала (сплошные линии) и сигнала со случайными амплитудой и начальной фазой (пунктирные линии)

На графике рис. 5.2 показано определение отношения сигнал/шум для D=0,6 и F=10^-8, которое оказалось равным шести.


Рис. 5.2. Характеристики обнаружения для сигнала со случайной

начальной фазой:

__________ тонкая линия - для нефлюктуирующего сигнала;

__________ жирная линия - для дружно флюктуирующего сигнала

---

Отношение сигнал/шум для заданных вероятностей правильного обнаружения P₀ и ложной тревоги P_л может быть определена по характеристике обнаружения (рис. 3).
Рис. 3. Характеристики обнаружения для полностью известного сигнала


В зависимости от назначения РЛС задаются вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги. По исходным данным определяется величина удвоенного отношения сигнал/шум по энергии.

а) при обнаружении сигнала с полностью известными параметрами величина q определяется по приближенной формуле



б) при обнаружении сигнала с неизвестной начальной фазой



в) при обнаружении сигналов с неизвестной начальной фазой и медленно флюктуирующей амплитудой



Порядок расчета технических характеристик

• 
  Расчет оптимальной длины волны излучаемых сигналов
  

При расчете технических характеристик особые трудности вызывает определение оптимальной длины волны радиолокатора. Оптимальную длину волны следует определять для заданной в составе тактических характеристик дальности с учетом затухания волны в атмосфере. При заданных значениях величин, входящих в основное уравнение радиолокации, импульсная мощность P_иявляется функцией длины волны для конкретной дальности действия и условий распространения (α_КМЗ):

Из этого уравнения следует, что импульсная мощность при заданной дальности является функцией только длины волны зондирующего сигнала и имеет экстремум. Таким образом, имеется значение длины волны, для которой импульсная мощность минимальна. Эта длина волны является оптимальной для заданной дальности и конкретных условий распространения. Для корректного нахождения оптимальной длины волны последнее уравнение следует продифференцировать по λ, дифференциал приравнять нулю и из полученного выражения определить оптимальную длину волны, минимизирующую мощность зондирующего сигнала. Эту задачу можно решить, подставляя значения

---

λ по точкам.

Графическое решение данного уравнения приведено на рис. 5.1, из которого видно, что данная зависимость имеет экстремум (минимум), в соответствии с которым и может быть выбрана длина волны зондирующего сигнала .

Для других интенсивностей осадков информацию об можно найти в [41].

Параметром кривых является дальность. Если требуемая в проекте дальность не соответствует приведенному в графике ряду или интенсивность осадков не равна используемой для построения графиков рис.5.1, то расчет оптимальной длины волны производится студентом самостоятельно.



Рис. 5.1. Зависимость изменения энергии передатчика от длины волны в дожде с интенсивностью 4 мм/ч

На выбор длины волны влияет также необходимость обеспечения выбранной разрешающей способности станции по угловым координатам, потенциальная составляющая которой зависит от длины волны и апертуры антенны (где = 65λ/da, da-величина апертуры параболической антенны). Отсюда следует, что ширина диаграммы направленности при ограниченной апертуре антенны может быть уменьшена только уменьшением длины волны. Если длина волны, определяемая величиной угловой разрешающей способности, меньше , то она определяется исходя из необходимости обеспечения заданной разрешающей способности по углу.

Кроме того необходимо учитывать рекомендации МЭК по использованию диапазона волн в радиолокации.

• 
  Выбор антенны
  

Основные типы антенн

• 
  Щелевая антенна
  

• 
  Щелевой вибратор
  
• 
  Волноводно-щелевая антенна
  
• 
  Апертурная антенна
  
  • 
    Открытый конец металлического волновода
    
  • 
    Рупорная антенна
    
  • 
    Зеркальная антенна
    
    • 
      Прямофокусная зеркальная антенна
      
    • 
      Офсетная зеркальная антенна
      
    • 
      Антенна Кассегрена
      
    • 
      Зеркальная антенна зонтичного типа
      

Рупорно-параболическая антенна

---

Смотрите также файлы

• Экшен игры, состоящие в основном из боевых сцен, драк и перестрелок.docx

• Маоу сош 33, г. Тамбов. Учитель биологии Манохина А. Ю. Экологическая группа это группа организмов, которые имеют сходные приспособления, так как обитают в сходных условиях..ppt

• Тыдаушыны зіндік жмысы 4 академиялы саат Басару дадыларын дамытуа арналан тапсырма.docx

• Фототерапия.docx

• Культура и культурное многообразие мира.docx