Расчет и обоснование технических характеристик импульсной некогерентной локационной системы

ify">           θ_β – ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости.

           Коэффициент ухудшения разрешающей способности можно принять равным 1.2 – 1.5. Принимаем γ = 1.3

      

      

            При выборе формы диаграммы направленности необходимо учитывать следующие требования:

             -  наиболее целесообразное использование мощности излучения;

             - 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.

             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 qq необходимо учитывать требования в отношении разрешающей способности по направлению DDaa. 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.

               Исходя из расчета можно сделать  вывод, что диаграмма направленности имеет игольчатую форму. 

1.3. Необходимый диаметр антенны

               Для наиболее распространенных  в настоящие время зеркальных  антенн приближенно выполняется  соотношение:

 где

               λ – длина волны;

               dа – линейный размер раскрыва антенны в соответствующей плоскости.

- в горизонтальной плоскости

- в вертикальной плоскости 

1.4. Коэффициент направленного  действия и усиления  антенны, эффективная  площадь антенны

              Коэффициент направленного действия антенны Д_а вычисляется по формуле:

              Коэффициент усиления антенны  G_а связан с коэффициентом направленного действия через КПД антенны и находится по формуле:

 где

              – коэффициент полезного действия антенны.

              КПД антенны выбирается в пределах от 0.90 до 0.95. Пусть в нашем случае , тогда

         Эффективная площадь антенны S_а находится по формуле:

 

1.5. Разрешающая способность индикатора по дальности

              Величина разрешающей способности индикатора по дальности ΔR_инд  определяется конструкцией индикаторного устройства. Для индикаторов с яркостной индикацией на электронно-лучевой трубке величина ΔR_инд определяется качеством фокусировки и масштабом дальности:

 где

              d_п – диаметр фокусировки пятна;

              d_э – диаметр экрана;

              k_э – коэффициент использования экрана;

              R_шк – предельное значение шкалы дальности.

              Коэффициент использования экрана  для индикатора кругового обзора  приближается к 0.5

              Отношение  называется качеством фокусировки трубки, которое для ЭЛТ с магнитным управлением принимает значения от 300 до 450.

              Выбираем приемлемые шкалы дальности  и оцениваем разрешающую способность  индикатора, принимая: Q_ф = 450 и k_э = 0.5.

              Следует отметить, что максимальное значение шкалы должно составлять от 100 до 150% от максимальной дальности обнаружения R_max.

Результаты сводим в таблицу 1.1.

                                                                                                         Таблица 1.1

Оценка  разрешающей способности индикатора на разных масштабах

1.6. Длительность зондирующего импульса

      Длительность  излучаемых импульсов τ_и влияет на энергию излучаемых колебаний и на разрешающую способность по дальности, а также на точность измерения дальности. Расчет длительности импульсов можно проводить, исходя из разрешающей способности  ΔR, по формуле:

 где

              γ_R – коэффициент ухудшения разрешающей способности, который может изменяться в широких пределах (от 1.2 до 6);

             ΔR – разрешающая способность по дальности.

             Находим длительность импульса  для обеспечения реальной разрешающей  способности на среднем масштабе 30 км.

             Принимаем с некоторым запасом  

1.7. Частота повторения  зондирующих импульсов

      Частота повторения зондирующих импульсов  F_п определяется из условия однозначного определения дальности до объектов на всей заданной максимальной дистанции:

 где

      R_max – максимальная дальность действия ЛС.

 
 
 

1.8. Скорость вращения  антенны

              Угловая скорость вращения антенны Ω_а влияет на время обзора заданной зоны и на количество импульсов, отражающихся от цели за один обзор. Практически она определяется заданными тактическими характеристиками – зоной обзора в плоскости сканирования и временем обзора:

 где 

              α_обз – зона обзора РЛС по азимуту;

              Т_обз – период обзора.

 

1.9. Ширина полосы  пропускания приемника

              Ширина полосы пропускания селективных цепей приемника Δf влияет на соотношение сигнал/шум на выходе приемника, а также на степень искажения формы сигнала. Если нет особых требований к точности воспроизведения формы сигнала, то величина Δf  выбирается близкой к оптимальной с точки зрения максимизации отношения сигнал/шум:

 где

              – величина порядка единицы, зависящая от формы входного сигнала и характеристики фильтра. Если форма АЧХ прямоугольная, то оптимальное значение .

 
 

1.10. Требуемое отношение  сигнал/шум

              Требуемое отношение сигнал/шум q находят при условии оптимальной обработки одиночного импульса из кривых обнаружения для заданных значений вероятностей правильного обнаружения D и ложной тревоги F. Необходимо иметь в виду, что кривые обнаружения, построенные для различных видов сигналов, могут существенно отличаться друг от друга. Поэтому важно воспользоваться данными, наиболее соответствующими характеру принимаемого сигнала. Типичными считаются две модели сигнала:

              - медленно флуктуирующий сигнал, когда отраженные от цели импульсы  за какой-либо один период обзора имеют постоянную амплитуду в течении всего обзора, но независимы (некоррелированы) от обзора к обзору;

              - быстро флуктуирующий сигнал, когда  отраженные от цели импульсы  некоррелированы от импульса  к импульсу, а не от обзора  к обзору.

              Эти две модели являются предельными  случаями (либо полная корреляция  между импульсами при любом  данном обзоре, либо полная независимость  между ними). Реальный характер поведения отраженных импульсов соответствует промежуточному состоянию между этими двумя моделями и импульсы частично коррелированны. Для одиночных флуктуирующих целей (самолет, корабль и др.) обычно больше подходит первая модель. При радиолокации объекта, состоящего из отдельных быстро и хаотически перемещающихся рассеивателей (облако), может оказаться более приемлемой вторая модель. Чем выше степень корреляции между импульсами, тем выше должно быть отношение сигнал/шум на импульс для получения заданных вероятностей D и F. Результаты расчетов для второй модели при числе интегрируемых импульсов, больше 10, очень близки к результатам для нефлуктуирующих сигналов. В таблице 1.2 приведены округленные значения требуемого отношения сигнал/шум (на один импульс) в зависимости от заданных вероятностей для нефлуктуирующих и медленно флуктуирующих сигналов.

                                                                                                                 Таблица 1.2

Отношение сигнал/шум в зависимости от вероятностей правильного обнаружения D и ложной тревоги F для двух типов сигналов