Самолётный радиовысотомер больших высот, страница 3

Неохлажденный параметрические усилитель  Тш=300К, Nш_увч=1+Tш/T0=2.03 , KУВЧ»200

Балансный смеситель Тш=2000К, Nш_пч=1+Tш/T0=7.9, где Т0=290К

Тогда     Nш= Nш_увч+ (Nш_пч-1)/KУВЧ=2.03+7.9/200=2.07                               

Мощность шума:

Рш=К×Nш×Т0×Dfпр=8,56×10-16Вт

К=1,38×10-23Дж/К

Т0=300К

Определим необходимую мощность излучения.

Поток мощности у земной поверхности отражается от поверхности площадью:[8.стр11]   Sотр=pH2tg2q0.5/2=3,14×50×0,02=1785м2.

Эффективная поверхность рассеивания:

Коэффициент обратного отражения для необрабатываемой почвы, для волны длиной 3см равен:[6,стр162-168]  g0= -20дБ=0,32раз

sц=g0×Sотр=571м2

Коэффициент обратного отражения для слабого волнение моря , для волны длиной 3см равен:[6,стр162-168]  g0=-34дБ=0,5раз

sц=g0×Sотр=893м2

Определим отношение сигнал/шум:

sf=4Wsн/CTM=1×106×4×120/3×108×0,1=160Гц

sf=1/g×Tэ

Tэ=0,55×1мс=0,55мс

Тогда отношение сигнал/шум равен:

 


Находим мощность сигнала приёмника:

Рс=q2×Pш=10,362×8,56×10-16=9,18×10-15Вт

Определяем необходимую мощность передатчика:

 

В атмосфере будут потери, определяемые потерями  при дожде интенсивностью 1мм/ч [2.стр154,рис.5.6,5.7].

dдождь = 0.06 дБ/км (средний дождь).

Учитывая эти данные, получим: потери будут воздействовать только на высоте до 10км

Путь пройденный равен 20 км и поэтому полное затухание равно:

dmax=0.06×20=1.2 (по мощности).

Поэтому при дожде интенсивностью 1мм/час мощность передатчика необходимо увеличить в 1,2 раз т.е будет составлять:

Рпер=87×1,2=104,4 Вт

 


8. Расчёт динамического диапазона.

Динамический диапазон сигналов зависит от ЭПР поверхностей и высоты.

Пользуясь данными на возможные ЭПР поверхностей :[6,стр1620-168]. 

Для необрабатываемой почвы, для волны длиной 3см

sцмin =571м2

Для слабого волнение моря , для волны длиной 3см 

sцmax =893м2

Dc=10×lg

Это довольно большой динамический диапазон поэтому ставим на вход логарифмический усилитель.

 


9. Описание функциональной схемы РТС.

Проработка цифрового индикатора высоты.

Разность частот принимаемого и излучаемого сигнала (частота биений) связана с высотой равенством:

 

отношение 

При  девиации частоты W=1×106 Гц

При частоте биений Fб=10кГц

При TМ=100мс

Значит время измерения tизм=0.24 при таком времени измерения FR

будет соответствовать истиной высоте.

Описание принципиальной электрической схемы.

Измеряемая частота поступает на вход 1 микросхемы DD1.1. На вход 2 микросхемы DD1.1 поступают импульсы, задающие интервал счёта, которые разрешают прохождение импульсов измеряемой частоты на выход этой микросхемы и далее на вход счётчика, собранного на микросхемах 1DD1…1DD5.

Задающий кварцевый генератор и формирователь эталонных интервалов выполнен на микросхеме DD. На выводе 5 этой микросхемы формируется импульс. Этот импульс поступает на вход временного селектора, выполненного на микросхеме DD1.1 и через транзистор VT1 на блок индикации, определяя время счёта и время индикации, а импульсы с инверсного выхода через инвертор, выполненный на микросхеме DD1.2 осуществляет установку счётчика в исходное состояние перед началом счёта.

На плате индикации расположены семисегментные индикаторы HG1-HG5, которые отображают результат измерения.

Схема электрическая принципиальная на рисунке 3.

 

 


10. Анализ результатов.

      При проектировании РТС параметры выбирались таким образом  чтобы максимально удовлетворить как требованиям технического задания, так и реальным условиям эксплуатации.

Это отразилось на определении длины волны, излучаемой мощности, параметрах антенны, передатчика и приемника.

Разработанный радиовысотомер непрерывного излучения для измерения расстояния до земной поверхности используется метод частотной модуляции,  имеет следующие параметры:

Максимальная высота полёта Hmax=50км;

Минимальная высота полёта  Hmin=75м;

Среднеквадратичная ошибка измерения высоты sн=37,5м.

Параметры удовлетворяют техническому заданию.

 


Список использованной литературы.

1.Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ. Москва., «Советское радио», 1972г.

2.Васин В. В., Степанов Б. М.   Справочник-задачник по радиолокации. М.,  ‘‘ Советское радио ’’ 1977 г.

3. Коростелев А. А. и др.; Под ред. Дулевича В. Е.    Теоретические основы радиолокации: Учебное пособие для вузов. М.,  ‘‘ Советское радио ’’ 1978 г.

4.Под ред. Ширмана Я. Д.. Учебное пособие для вузов. М.,  ‘‘ Советское радио ’’     1970 г.

5.Гришин Ю. П., Ипатов В. П. И др., Под ред. Казаринова Ю. М.   Радиотехнические системы. М.,  ‘‘ Высш. шк., ’’ 1990 г.

6.Финкельштейн М. И.Основы радиолокации. М., ‘‘ Советское радио ’’ 1973 г.

7.Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколкина,  М: ‘‘Советское радио’’, 79 г. – Т.3.

8.Методические указания. Радиотехнические системы. НГТУ, 83г.