Определение параметров сигнала

 

Выберем в качестве зондирующего сигнала простой сигнал с базой равной 1 (радиоимпульсы с прямоугольной огибающей, рис.2.2.1). Выбор является предварительным. После расчета импульсной мощности передатчика P_и, если она превысит допустимое для наземных РЛС значение 1 МВт/_имп, зададимся приемлемой импульсной мощностью и возьмем в качестве зондирующего сигнала сложный сигнал.

 

Рис. 1 Временная и спектральная диаграммы радиоимпульсов, отраженных от цели ипоступающих на вход РПрУ

Рис. 2 Временная и спектральная диаграммы сигнала на выходе линейной части РПрУ

 

Рис. 3 Временная и спектральная диаграммы видеоимпульсов на выходе детектора РПрУ

 

Данные к расчёту:

Дальность: R=150 км;

Разрешение по дальности:DR=150 м;

Суммарная ошибка: s_=10 м;

ЭПР цели: s_ц=2 м²;

Скорость цели: V_ц=400 м/с;

Длина волны:l=0,23 м.

Расчёт параметров сигнала:

Выбор частоты следования и длительности импульсовпроизводится из условия однозначного измерения параметров целей на максимальной дальности:

Период повторения импульса:

 

 

Частота следования импульсов:

 

Длительностьимпульса:

 

 

В схеме сопровождения по дальности рассматриваемой РЛС определяется временной сдвиг очередного эхо-сигнала сопровождаемой цели по отношению к следящим импульсам, временное положение которых соответствует оценке задержки сигнала цели. Поэтому время установления переднего фронта видеоимпульса (рис.2.2.3) должно лежать в пределах:

.

По этому параметру определяется полоса пропускания линейной части РПрУ, что будет сделано в дальнейшем. Примем τ_у=0,2 мкс.

В РЛС сопровождения, измеряющих дальность и два угла, используют игольчатый луч. Ширина луча антенны одинакова во всех плоскостях и определяется разрешением по углу q_0,5=Da=Db.

Т.к. измеритель угловых координат выходит за рамки данного проекта, и в техническом задании отсутствуют значения Da и Db, то q_0,5 принимаем равным 1,5^о.

Основной характеристикой качества работы радиолокационной станции, исходя из её целевого назначения, является точностьслежения. Показателями точности являются ошибки работы системы. Различают динамическую и флюктуационную ошибку. Динамической ошибкой s_д является ошибка по задающемувоздействию, афлюктуационная s_ф в данном случае связанас собственным шумом приемника.

Оптимизация системы по точности заключается в выборе оптимального коэффициента усиления разомкнутой системы К_Уопт, при котором имеем минимум среднеквадратической ошибки

 

.

 

Как видно из графика (рис.2.2.4) зависимости s_д и s_ф от К_У, в оптимальном режиме s_ф=s_д, откуда

 

 

 

 

Рис. 4

 

Отношение сигнал/шум связано с флюктуационной ошибкой соотношением:

 

,где полоса

 

DF_э =(5..10)/2p»2

 

Необходимо учитывать потери в отношениисигнал/шум, возникающие из-за следующих причин:

· потери при распространении радиоволн ρ₁ = 1...3 дБ

· потери в антенно-фидерном тракте ρ₂ = 1 дБ

· потери при амплитудном детектировании ρ ₃ = 1...5 дБ

· потери на квантование ρ ₄ = 2 дБ (придвухуровневом квантовании)

Суммарный коэффициент потерь: ρ = Sρ_i = 5...10 дБ.

Примем ρ= 10 [дБ] = 3,16 [раз]

Отношение сигнал/шум с учетом потерь:

 

(Р_с/Р_ш)`= (Р_с/Р_ш)×ρ= 0,45×3,16» 1,42

 

Определение параметров антенны:

Коэффициент направленного действия (КНД):

 

 

Примем коэффициент полезного действия (КПД) антенны равным: h=0,95.

Коэффициент усиления:

 

Расчет требуемой мощности передатчика РЛС производим на основе уравнения дальности радиолокации, без учета влияния Земли (высота объектов достаточна):

 

 

где s_ц - эффективная площадь рассеяния цели

h - КПД антенны (h» 0,95)

k = 1,38x10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана

Т₀ = 290 К - температура воздуха по Кельвину

Ш = 3,5-коэффициент шума приемника

b₀ =0,002...0,004 дБ/км - величина затухания волн в атмосфере.

 

Примем b₀ = 0,002 дБ/км.

 

R = R_max× e^-0,115b0Rmax = 150 × e^{-0,115x0,002x150}»145 км

δR = R_max -R = 150-145 =5км

 

Полоса приемника:

 

F_пр = 1/t_и = 1 / 1×10^-6 = 1 МГц

 

Полоса шума приемника:

 

F_ш= 1,1F_п =1,1×10⁶= 1,1 Мгц

 

Импульсная мощность передатчика:

 

 

Р_и<1 МВт, следовательно можно использовать простой сигнал.

Распределение искажений

 

При рассмотрении такой характеристики РПрУ, как допустимый уровень частотных и временных искажений сигнала, остановимся на наиболее существенном для приемников импульсных сигналов показателе - искажениях переднего фронта импульса. Распределение искажений этого вида по каскадам РПрУ можно выразить в величине времени установления переднего фронта импульса и записать следующим образом:

 

 

Искажения, вносимые входной цепью незначительны и составляют:

 

0,0064 мкс

 

УРЧ является инерционным звеном, поэтому искажения, вносимые им, довольно велики:

 

 

Искажения, вносимые преобразователем частоты, составляют:

 

 

Наибольшие искажения переднего фронта радиоимпульсов вносятся детектором из-за шунтирования выходного контура УПЧ входным сопротивлением детектора:

 

 

Оставшееся искажение переднего фронта импульса вносится сравнительно узкополосным УПЧ. Определим допустимые искажения, приходящиеся на один каскад УПЧ: