1-1 вар. Импульсный рлс

• Название: Импульсный рлс
• Анкор: 1-1 вар.doc
• Дата: 20.07.2018
• Размер: 288.5 Kb.
• Имя файла: 1-1 вар.doc
• Тип: Курсовая; #21734

КНИТУ им. А.Н. Туполева


Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций

Курсовая работа на тему:

«Импульсный РЛС»
Вариант 1-1


Выполнил: студент гр.5471

Н.В.Коровин

Проверил: М.Ю.Застела


Казань 2015

Содержание

Введение 3

На основании перечисленных данных можно выпол­нить расчет основных технических показателей РЛС. Расчет ведется, как правило, методом последовательного приближения с неоднократным уточнением и согласова­нием значений величии. 7

Исходные данные: 7

10) средняя мощность излучения передатчика не должна превышать 100 Вт, а импульсная—100 кВт. 8

Расчет технических показателей импульсной РЛС 9

Список использованной литературы 15

Введение

Радиолокацией называется обнаружение объектов (целей) и опре­деление их пространственных координат и параметров движения с по­мощью радиотехнических средств и методов. Этот процесс называется радиолокационным наблюдением, а устройства такого назначения — радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами.

В настоящее время радиолокация широко применяется для управ­ления объектами и, в частности, для навигации, т. е. для ориентиро­вания самолетов, морских и космических кораблей. Устройства радио­локации, радиоуправления и радионавигации в совокупности образуют радиотехнические системы.

К радиолокационным целям (или просто целям) относятся: пилоти­руемые и беспилотные летательные аппараты, морские и речные ко­рабли, различные наземные и надводные объекты, естественные и ис­кусственные космические тела, атмосферные образования и др.

Если цель точечная, то ее положение в пространстве полностью определяется тремя координатами. В сферической системе координат это наклонная дальность Д, азимут и угол места . На­чало координат О совпадает с точкой стояния (расположения) РЛС.



Рис. 1 - Сферические координаты точечной цели

Наклонной дальностью Д называется расстояние по прямой от РЛС до цели М.

Азимут цели — это угол между вертикальной плоскостью, проходящей через цель М, и исходным направлением отсчета. Азимут называют истинным пеленгом цели, если отсчет производится от се­верного меридиана ON, или курсовым углом КУ, если направлением отсчета служит продольная ось самолета или диаметральная плоскость корабля.

Угол места — угол между направлением на цель ОМ и его проекцией ОМ' на горизонтальную плоскость.

Наряду со сферической системой координат в радиолокации при­меняют цилиндрическую систему с координатами: горизонтальная дальность Д_Г, азимут и высота Н.

Горизонтальная дальность Д_г = ОМ' является проекцией линии наклонной дальности ОМ на горизонтальную плоскость. Высота цели Н равна длине перпендикуляра, опущенного из М на горизонтальную плоскость, т. е. Н = ММ'. Очевидно, что



Радиотехнические измерения дальности называются радиодаль-нометрией, а угловых координат — радиопеленгацией.

Измерению координат и скорости целей предшествует их обнару­жение, разрешение и опознавание. Под разрешением целей понимают определение количества целей в группе, их протяженности, класса и т. д. Опознавание цели означает установление ее существенных при­знаков, в частности, государственной принадлежности.

Совокупность сведений, получаемых радиолокационными средст­вами, называется радиолокационной информацией. Последняя пере­дается на командные пункты, счетно-решающие приборы и исполни­тельные устройства.
В курсовой работе необходимо рассчитать РЛС с импульсным излучением. Структурная схема такой РЛС¹ показана на рис. 2.

В схеме, показанной на рис. 2, передатчик формирует прямоугольные радиоимпульсы с заданной длительностью (определяется требованиями разрешения по дальности и энергетическим затратами) и частотой повторения (определяется максимальной дальностью) и через передающую антенну излучает их в пространство. Приемник принимает излученный сигнал и преобразует его в видеоимпульсы.



Рис. 2. Структурная схема РЛС с импульсным излучением
Устройство регистрации (в общем случае включающее не только индикатор – ЭЛТ или цифровой дисплей, но и бортовую ЭВМ) проводит непосредственно измерение и выдачу данных о цели (дальность, азимут и скорость сближения). Входящий в состав блока обработки синхронизатор определяет момент подачи очередного импульса (заданная длительность импульса формируется в генераторе импульсов передатчика, который представляет собой ждущий мультивибратор) и момент запуска развертки ЭЛТ.

Анализ тактических задач, решаемых с помощью проектируемой радиолокационной станции, и условий применения этой станции позволяет получить следую­щие данные:

1) характеристику типа и основного назначения РЛС;

2) количество измеряемых координат целей;

3) размеры зоны обзора;

4) допустимое значение периода обзора;

5) требования к точности измерения координат;

6) требования к разрешающей способности;

7) характеристики целей (среднее значение эффек­тивной отражающей площади, закономерности флюктуа­ции отраженных сигналов, закон движения центра мас­сы и др.);

8) сведения об атмосферных условиях, в которых будет работать станция;

9) сведения о наиболее вероятных помехах работе РЛС;

10) некоторые ограничения в выборе технических по­казателей РЛС, например, максимально допустимые размеры антенны, до
На основании перечисленных данных можно выпол­нить расчет основных технических показателей РЛС. Расчет ведется, как правило, методом последовательного приближения с неоднократным уточнением и согласова­нием значений величии.

Исходные данные:

Станция должна характеризоваться следующими данными:

1) обнаруживаются самолеты, летящие на высоте до 10 км с вероятностью правильного обнаружения Р_ПО=0,5 и вероятностью ложной тревоги Р_ЛТ=10^-3;

2) дальность действия 100 км, сектор обзора по ази­муту 90°, сектор обзора по углу места 6°;

3) точно определяются дальность и угол места целей, а азимут оценивается приближенно;

4) среднеквадратические значения ошибок измерения дальности 50 м, угла места 0,3°, азимута 3°;

5) разрешающая способность по дальности 20 м, по углу места 0,5°;

6) период обзора не более 10 сек;

7) среднее значение эффективной отражающей пло­щади цели 10 м ², закон флюктуации отражающей пло­щади — приблизительно экспоненциальный;

8) станция должна работать в условиях тумана, дождя, гроз и т. д.;

9) наибольший размер зеркала антенны не должен превышать 3 м;

10) средняя мощность излучения передатчика не должна превышать 100 Вт, а импульсная—100 кВт.

Расчет технических показателей импульсной РЛС

Для оценки длины волны РЛС прежде всего обра­тимся к графику рис.3 [1] для D_max - 100 км.



Рис.3 - Изменение энергии излучаемых колебаний в зависимости от рабочей длины волны
Как видно, оптимальная длина волны равна приблизительно 5-6 см. При уменьшении длины волны до 3 см необходимая энергия в импульсе возрастает приблизительно в два раза, что, по-видимому, является допустимым. Но боль­ше сокращать волну не следует, так как потери будут резко расти.

Приняв = 3 см, можем определить ширину луча РЛС в вертикальной плоскости (наиболее важная ха­рактеристика луча для данной станции):



С учетом ухудшения реальной разрешающей способ­ности по сравнению с потенциальной, определяемой шириной луча, разрешающая способность по углу места будет равна приблизительно 0,7°, что в 1,4 раза хуже сформулированного требования по разрешению. Но с этим ничего сделать нельзя, так как ни уменьшение длины волны, ни увеличение размеров антенны в данном случае допущено быть не может.
При последовательном обзоре по угловым координа­там связь между параметрами системы обзора характе­ризуется формулой:

(1)

где:

_аз – ширина ДН луча антенны по азимуту;

Т_обл – период облучения цели;

Ф_аз – сектор сканирования пространства по азимуту;

Ф_ум – сектор сканирования пространства по месту.
Относительный период обзора целесообразно принять равным среднему значению (К_обз)_ср=2.




При поглощении энергии на всей дальности дейст­вия РЛС имеет место следующее соотношение:

(2)

где:

k_ш=5 – коэффициента шума приемника РЛС (значение 5 можно получить при использовании ЛБВ на длине волны 3 см);

k_p – коэффициент различимости;

– ЭПР цели;

S_эф – эффективная площадь раскрыва антенны.


1) Эффективную площадь раскрыва антенны можно выразить чрез угловые размеры луча:


(3)
2) Теоретически необходимое отношение сигнал/шум на входе приемника при обнаружении сигнала с неиз­вестными начальной фазой и амплитудой для Р_ПО=0,5 и Р_ЛТ=10^-3 находим при помощи графика³ q_ср = 20, потери в тракте (Паi) примем равными 10.

Тогда k_р =
3) Коэффициент поглощения δ_п() в дожде интенсивностью 4 мм/час и кислороде воздуха для = 3 см равен 0,06 дб/км



Рис. 4 - Зависимость коэффициента поглощения энергии ра­диоволн δ_п от длины волны и вида гидрометеоров.
Множитель поглощения буде равен


Рассмотрим (2) с учетом (3):


Далее выразим размеры луча по азимуту:



Совместно решая два уравнения, определим период облучения цели и размер луча по азимуту:








Решая систему, получаем: _аз7.52 ⁰ и Т_обл=41.8 мс.
Период повторения импульсов равен:


Принимаем Т_и=0.7 мс, тогда частота повторения импульсов равна:


Находим число импульсов в пачке:


Определяем длительность излучаемых РЛС импульсов:



где:

R – разрешающая способность по дальности

Принимаем
Определяем мощность излучения РЛС в импульсе:

, что не превышает 100кВт по требованию из задания.
Потенциальные составляющие ошибок не превышают значений, требуемых в задании:

, что не превышает 80м по требованию задания.

что не превышает 0,3⁰ по требованию задания.

что не превышает 3⁰ по требованию задания.
С учетом даже существенного ухудшения реальной точ­ности по сравнению с потенциальными возможностями требуемая точность измерения координат будет обеспе­чена.

Список использованной литературы

1. 
   В.В. Васин, Б.М. Степанов. Справочник  задачник по радиолокации. М., Советское радио, 1977 г. 175 с.
   
2. 
   Белоцерковский В.Г. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. М.: Связь, 1978 г. 420 с.
   

1 Белоцерковский В.Г. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. М.: Связь, 1978. с. 56.