Проектирование и расчёт судовой навигационной радиолокационнаой станции (РЛС), страница 2

При обнаружении цели РЛС должна автоматически переходить из режима поиска в режим сопровождения цели. Для этого необходима схема поиска и захвата, входящая в состав измерителя дальности.

Описание работы измерителей координат производится в разделе 7.

4. Определение параметров излучаемого сигнала. Расчет антенно-фидерного устройства.

РЛС излучает зондирующий сигнал в виде периодической последовательности импульсов (рис1).

Рис.1. Зондирующий сигнал.

Период повторения импульсов Т определяется максимальной дальностью действия РТС:

                                                 (4.1)

где  — скорость света,

k_з=1.2 — коэффициент запаса (определяется быстродействием антенного переключателя).

Частота повторения импульсов равна:

                                                                                    (4.2)

Длительность импульса t_и определяется разрешающей способностью по дальности:

                                                                                           (4.3)

КНД ФАР определяется из соотношения:

                                                                                                          (4.4)

где   — линейный размер ФАР.

k_a=0.8-0.9,

 — ширина ДН в соответствующей плоскости. Она равна разрешающей способности по угловой координате.

x=0.6-0.8

Рабочую длину волны можно определить из соотношения для энергии импульса зондирующего сигнала:

    (4.5)

где       К_р=17 — коэффициент различимости (расчет произведен ниже),

k=1.38×10^-23 Дж/К — постоянная Больцмана,

Т₀=290 К — температура окружающей среды,

К_ш=4-10 — коэффициент шума приемного устройства.

Коэффициент шума приемника вычисляется как сумма коэффициентов шума всех блоков, входящих в приемник, причем максимальный шум вносят первые каскады приемника. У нас первым каскадом является усилитель радиочастоты. В сантиметровом диапазоне малый коэффициент шума может быть достигнут при применении усилителя высокой частоты на малошумящих СВЧ транзисторах [1].

Импульсная мощность сигнала Р_изл ограничена значением 500 кВт из-за возможности пробоя в тракте передатчика. При этом:

                                                                    (4.6)

Тогда длина волны РЛС:

С учетом отклонения направления максимума ДН ФАР от нормали к полотну ФАР размер антенны в азимутальной плоскости равен:

                                                (4.7)

Минимальная дальность действия определяется, как [5]:

                                      (4.8)

где       — время переключения антенны из режима передачи в режим прием.

Принимаем минимальную дальность 2 км.

Для соблюдения требований ТЗ необходимо, чтобы на минимальной дальности 2 км сопровождалась цель на максимальной высоте (рис.2).

Рис.2. Обзор по углу места.

При этом:

                                                                   (4.9)

Антенна располагается под углом  относительно опоры. Отклонение ДН от нормали при этом минимально и также равно 43⁰ (Рис.3).

Рис.3. Параметры ФАР.

Размер антенны в угломестной плоскости равен:

Соотношение (4.5) использовалось для оценки параметров РЛС. В нем не учитывалось затухание сигнала в атмосфере при неблагоприятных метеоусловиях. При l=0.1993м оно выражено слабо [2], но в системе нужно обеспечить некоторый запас по дальности 10%. При этом появиться коэффициент (1.1)⁴=1.46. Для того, чтобы энергия импульса осталась прежней, необходимо увеличить КНД антенны в (1.1)²=1.21 раз, т.е. до 2244. Практически для этого можно увеличить линейные размеры ФАР приблизительно на 0.75м.

В импульсной РЛС, использующей одну антенну, необходима развязка между выходом передатчика и входом приемника. Допустимое значение мощности передатчика на входе приемника составляет около 50мВт [5]. Величина развязки будет равна:

                                                                    (4.10)

Быстродействие развязки: время восстановления не более

                                                (4.11)

что практически всегда выполняется.