Судовая навигационная радиолокационная станция

1 Техническое задание

Вариант 133

Судовая навигационная РЛС

2 Анализ технического задания, особенностей построения, эксплуатации РТС, технических требований и ограничений

Судовая навигационная радиолокационная станция, заданная в задании является станцией кругового обзора, которая должна выполнять следующие функции:

-    производить круговой обзор пространства в установленных в техническом задании пределах;

-   принимать от различных объектов (островов, береговой линии, бакенов и так далее) отраженные сигналы, производить необходимую обработку и выдавать информацию на экран;

-   обеспечивать заданную точность отображения информации на экране кругового обзора (или при необходимости можно применить дополнительный индикатор отображения выбранного сектора с увеличением точности за счет увеличения его размера на экране);

-   при необходимости измерять скорость движущихся объектов, вычисляя ее на основе информации, полученной за несколько периодов отображения и выводить на экране рядом с объектом или в специально отведенном секторе такие параметры, как: дальность, азимут, скорость, курс объекта.

Рисунок 1 – Изображение экрана РЛС

Навигационная РЛС должна обеспечивать заданную дальность действия. В связи с тем, что атмосферные условия над водной поверхностью сильно меняются (туман, дождь, снег), то и дальность действия РЛС будет соответственно меняться. Поэтому заданную в техническом задании дальность будем обеспечивать в ясную погоду, в других условиях она будет меньше.

Из-за небольшой дальности действия отпадает необходимость использования передатчиков большой мощности (например, как в радиолокации воздушных целей на больших расстояниях). Требуемая импульсная мощность колеблется от нескольких киловатт до нескольких десятков киловатт и в самых мощных установках составляет приблизительно 80 кВт.

Для обеспечения разрешающей способности по углу места и большого угла по азимуту нам нужна антенна с узкой апертурой по азимуту и широкой апертурой по углу места. Из-за качки судна должна быть предусмотрена система стабилизации антенны, компенсирующая качку судна ±10^о или при использовании ФАР корректировать луч с помощью управляющих сигналов.

Измерение таких координат, как дальность и азимут объекта можно производить при помощи пачки импульсов с некогерентным накоплением. Применение пачки позволит обеспечить необходимое отношение сигнал шум для обеспечения заданных вероятностей ложной тревоги и правильного обнаружения и производить измерения с заданной точностью.

Так как РЛС будет эксплуатироваться в условиях с повышенной влажностью, то она должна быть защищена от проникновения внутрь влаги, а антенна должна быть закрыта радиопрозрачным колпаком.

3 Выбор оптимальной рабочей длины волны РТС

Для начала расчета необходимо выбрать вид излучения: непрерывный или импульсный. В разделе 2 мы уже выбрали импульсный исходя из следующих соображений:

-   импульсные РЛС характеризуются более высокой чувствительностью;

-   по сравнению с РЛС непрерывного излучения проще производить измерения и обеспечить более высокую разрешающую способность по дальности;

-   прием / передачу можно производить с помощью одной антенны, применяя антенный переключатель, что упрощает конструкцию антенны.

Длина волны и геометрические размеры антенны определяют ширину диаграммы направленности РЛС. Так как рассчитываемая РЛС будет находиться на судне и вращаться с относительно большой скоростью, то ограничим размер антенны пределами от 1 до 2 метров. Тогда получим пределы, в которых должна находиться длина волны:

Исходя из условия уменьшения излучаемой энергии, длина волны для дальности до 100 км должна находиться в пределах от 1,5 до 8…10 см.

Необходимо также учесть, что в сантиметровом диапазоне волн дальность действия ограничивается зоной прямой видимости – это примерно 74 км. Заданная дальность действия 25 км, она попадает в пределы прямой видимости.

Опять же, необходимо выбрать длину волны так, чтобы при различных атмосферных условиях был наименьший коэффициент поглощения. Исходя из графика d_п(l) [1, стр. 72] лучше всего выбирать длину волны в пределах от 1,8 до 3 см и тогда самое сильное затухание при сильном дожде (16 мм/час) будет составлять 1 дБ/км. Максимальное поглощение в парах воды на этих длинах волн будет 0,05 дБ/км, а в кислороде » 0,08 дБ/км.

Так как размеры цели много больше длины волны, то эффективная отражающая поверхность цели не будет зависеть от длины волны.

Выберем длину волны 3 см исходя и того, что: