Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Основы радиотехнических систем» («Радиотехнические системы»), страница 3

где a - коэффициент поглощения в среде; Р_{max n} - макси­мальная дальность c учетом поглощения.

При использовании в РЛС одной антенны для передачи и приема справедливо соотношение:

                                                  ,                                                                                      (3.5)

где  А - эффективная площадь антенны; G - коэффициент усиления антенны.

Выбор основных параметров (мощность передатчика, дли­на волны и др.) является важной частью разработки РЛС. Эти параметры явно или косвенно могут быть определены из уравнения дальности. Большинство параметров нельзя выбирать произвольно, независимо от других. Так например, ра­бочая частота, средняя мощность передатчика и размеры ан­тенны взаимозависимы,

"Стандартной" схемы разработки  РЛС не существует. Рас­чет можно начать с выбора частоты, однако допустимы и другие пути расчета и исходные мотивы. Можно достаточно произвольно выбирать параметры, входящие в уравнение даль­ности,  за исключением  эффективной площади рассеяния. Од­нако нужно всегда помнить, что изменение одного параметра влечет за собой изменение другого.

Критерием для выбора параметров РЛС может быть миними­зация стоимости. Из уравнения дальности можно определить произведение средней мощности передатчика Р_ср и эффектив­ной площади антенны (А). Стоимость выходного каскада пе­редатчика с источником питания и энергозатратами, а также стоимость антенной системы оказывает значительное влияние на стоимость РЛС в целом. Конкретные значения Р_ср и А мо­гут быть выбраны по критерию минимальной стоимости. Приб­лиженно стоимость С = К₁Р_ср + К₂А, где К₁ и К₂ - стои­мость единицы средней мощности и раскрыва антенны. Пусть из уравнения дальности было получено Р_срА = М, тогда

                                                    С = К₁Р_ср + К₂.

Отсюда .

Следует подчеркнуть, что этим критерием можно пользо­ваться при расчете только мощных РЛС с несложной последетекторной обработки. Более эффективен поиск оптимума клас­сическими методами с помощью ЭВМ.

Рабочая частота не всегда входит в явном виде в урав­нение дальности, однако в неявном виде входит почти   в каждой параметр, характеристики распространения радиоволн,, и потери в свободном пространстве тесно связаны с часто­той сигнала. Задачи генерирования больших мощностей повы­шения разрешающей способности и т.д. решаются только с учетом частоты заполнения зондирующих импульсов,

Рср - средняя мощность за период повторения излучае­мых импульсов. Если излучаемый сигнал представляет собой последовательность радиоимпульсов с прямоугольной огибающей, то

                                                Р_ср = Р_импtf ,                                                                                    (3.6)

где f - частота повторения излучаемых импульсов; Р_имп – мощность в импульсе.

Энергия излучаемого сигнала:

                                           .                                                                                (3.7)

Типовая зеркальная параболическая антенне создает луч, ширина которого по уровню половинной мощности в градусах:

                                                      ,                                                                                        (3.8)

где d - размер антенны в плоскости угла q,  l и d измеряются в одинаковых единицах. Величина постоянной, в данном случае 65, зависит от распределения энергии облу­чения по раскрыву. Некоторые авторы приводят значение этой постоянной,  равное 60.

За каждый период обзора (один обзор) от цели обычно отражается несколько импульсов. Число импульсов, проходя­щих от точечной цели во время ее нахождения в луче антенны

                                                        ,                                                                              (3.9)

где q - ширина диаграммы направленности, град.; V_ск - ско­рость сканирования (вращения) антенны, об/мин. Один оборот в минуту равен 6°/с.

Время одного обзора:

                                                        .                                                                                   (3.10)

Частота повторения зондирующих импульсов fопределя­ется максимальной однозначно измеряемой дальностью:

                                                      ,                                                                               (3.11)

 

где С - скорость света, 3*10⁸ м/с.

Величина коэффициента затухания a зависит от длины волны, атмосферного давления, влажности, температуры, па­раметров частиц, вызывающих рассеяние. Заданием на курсо­вой проект протяженность участка, на котором происходит затухание радиолуча, не оговаривается. Коэффициент поглощения a отсчитывается в дБ/км по графику [6,  с. 154].

Любое приемное устройство обладает собственными внут­ренними шумами. Уровень шумов (внутренних и внешних) нак­ладывает самое сильное ограничение на максимальную даль­ность РЛС. Мерой шума, возникающего в реальном приемнике, по сравнению с идеальным "нешумящим" приемником, служит коэффициент шума:

                                                ,                                                                  (3.12)

где G_пр - коэффициент усиления приемника; В - полоса пропускания приемника; DN - шум, создаваемый приемником, Вт.   Другая форма записи коэффициента шума:

                                                   ,                                                                              (3.13)

где Те  - эффективная шумовая температура реального прием­ника.

Для многокаскадной цепи с числом каскадов N эффек­тивная шумовая температура

                            .                                             (3.14)

Эффективная шумовая температура и коэффициент шума описывают одни и те же свойства приемника. Обычно выделя­ют три категории факторов, влияющих на  общую эффективную шумовую температуру системы:

а) эффективная шумовая температура пространства;

б) эффективная шумовая температура, обусловленная по­терями в высокочастотных элементах;