Судовая навигационная радиолокационная станция. Проект судовой навигационной радиотехнической системы (РТС), страница 2

Рисунок-2. Сегментная параболическая антенна

Рассчитаем параметры такой антенны.

Максимальный диаметр зеркала

D_a » 60⁰ × l / q_0,5a = 60 × 0,01 / 0,333 » 1,79 » 1,8 м.

Минимальный диаметр можно выбирать из соотношения 1/2; 1/4; 1/6;

Выберем соотношение диаметров 1/6.

d_a = 0,3 м.

Максимальное расстояние от облучателя до зеркала не превышает D_a²/l=324м, примем L = 0,15 м. Фокусное расстояние находится в пределах f » (0,3 ¸ 0,5) × D_a = = 0,4 × 1,8 = 0,72 м.

Рисунок-3 Раскрыв антенны

Для расчета коэффициента направленного действия сегментной параболической антенны воспользуемся симметричной зеркальной антенной. Рассчитаем коэффициент направленного действия для симметричной антенны с диаметром dА изображенной на рисунке 4. Коэффициент направленного действия для антенны с двойной кривизной будет в два раза меньше.

Рисунок-4. Симметричная зеркальная параболическая антенна

Определим площадь апертуры зеркала.

 = 3,14 × 1,8² / 4 = 2,544 м².

Зададимся коэффициентом использования площади апертуры зеркала.

a = 0,8.

Вычислим эффективную площадь раскрыва антенны.

S_а = a × S = 0.8 × 2.544 = 2.035 м².

Определим коэффициент направленного действия симметричной зеркальной антенны.

 =

Теперь найдем коэффициент направленного действия зеркальной антенны с двойной кривизной зеркала.

G_a = G_da × 0,5 = 127900

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:

Быстродействие развязки: время восстановления не более

что практически всегда выполняется.

Элементом, обеспечивающим развязку, обычно является ферритовый антенный переключатель и защитный полупроводниковый переключатель на входе приемника

5  Выбор метода генерации и обработки зондирующего сигнала

 

Рассчитаем основные параметры зондирующего сигнала

Рассчитаем частоту зондирующего сигнала.

 = 3 ×10⁸ / 0,01 = 30 ГГц

Длительности импульсов влияет на энергию сигнала и эффективную отражающую площадь цели. Таким образом, дальность обнаружение панорамных РЛС пропорциональна квадратному корню из длительности импульса. Кроме того, длительность импульса влияет на разрешающую способность и точность измерения дальности. Определим длительность импульса исходя из разрешающей способности по дальности.

 = 2 × 15 / 3 × 10⁸ = 0,1 мкс

Определим ширину спектра зондирующего сигнала.

  = 1 / 0,1 × 10^-6 = 10 МГц

Для однозначного определения целей на заданных расстояниях период повторения импульсов при заданной максимальной дальности должен удовлетворять условию.

Определим максимальное время задержки импульса.

  = 2 × 7500 / 3 × 10⁸ = 50 мкс

Определим максимально возможную частоту повторения импульсов.

  = 1 / 50 × 10^-6 = 20 кГц

Выберем период повторения импульсов равный:

Т_п = 80 мкс.

Рассчитаем частоту повторения импульсов.

 = 1/75 = 12,5 кГц.

Период обзора примем 2 с.

При заданной ширине диаграммы направленности и частоте повторения импульсов число отраженных импульсов не должно превышать определенное число.

 =

где: nА-число оборотов антенны в минуту; 30 об/мин,

θ0,5-ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности; 0,333˚,

Выберем N=20

Вместе с тем частота повторения импульсов должна быть такой, чтобы при заданной скорости обзора пространства число импульсов N облучающих цель было достаточным для обнаружения цель с заданной вероятностью.

= кГц

Как видно условие выполняется.

Как уже отмечалось, не когерентные РЛС получили широкое распространение благодаря простоте устройства. При некогерентной обработке роль оптимального фильтра для одиночного сигнала выполняет усилитель промежуточной частоты, ширина резонансной характеристики которого обычно согласовывается с длительностью сигнала, т.е. выполняется условие Df×t_и » 1.

Фаза высокочастотных колебаний  при некогерентной обработке исключается из рассмотрения путем выделения огибающей импульсного сигнала с помощью амплитудного детектора. После детектирования осуществляется накопление (интегрирование) видеоимпульсов, которое выполняется в выходном устройстве, и сравнение суммарного выходного сигнала с установленным пороговым значением. Последняя операция выполняется или в выходном устройстве или у получателя информации.

6  Энергетический расчет РЛС

 

Дальность действия РЛС является ее важнейшей характеристикой. Уравнение дальности в свободном пространстве для точечной цели устанавливает связь между основными параметрами РЛС.

Исходя из уравнения дальности определим импульсную мощность передатчика чтобы обнаружение цель на максимальном расстояние происходило с заданными вероятностями. Для этого рассчитаем недостающие параметры в уравнении дальности.

где: Rмах- максимальная дальность действия РЛС;

Gcsc- коэффициент направленного действия антенны;

σц- эффективная отражающая поверхность цели;

Pпр.мин- чувствительность приемника;