Реферат: Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза

Одним из первых вопросов, на которые нужно отве­тить, приступая к проектированию станции, является вопрос о виде излучаемых колебаний: непрерывные или импульсные. РЛС с непрерывным излучением характе­ризуются (по сравнению с импульсными) более низкой чувствительностью, трудностями измерения и разреше­ния по дальности; их достоинствами являются отно­сительно низкая мощность излучаемых колебаний и луч­шее качество селекции целей по скорости. Так как нет потребности в высокой чувствительности на подобных расстояниях; разрешение по дальности на малых расстояниях требует импульсов длительностью порядка нескольких наносекунд, что очень сложно реализовать, то целесообразно реализовать радиолокационную станцию с непрерывным излучением. А разрешение по дальности обеспечим с помощью двухпозиционной системы.

Для наилучшего обзора всего шлюза приемную и передающую антенны лучше расположить у ворот входа или выхода шлюза, и на некотором возвышении, чтобы они не мешали проплывающему транспорту. Удобно разместить их на здании, в котором находятся установки по подъему ворот.

Для лучшего разрешения по дальности необходимо достаточно большое расстояние (базис) между антеннами, однако, по понятным причинам, для полноценного обзора базис не должен превышать ширину шлюзовой камеры, которая составляет 18 м.

??????? 2.2 ? ????? ?????????? ?????? ?? ?????? ?????

На рисунке 2.2 приведена схема размещения приемной и передающей антенн на шлюзе, где: 1 – ворота шлюза; 2 – здание-арка; 3 – приемная и передающая антенны; 4 – шлюзовая камера; 5 – водохранилище гидроэлектростанции; 6 – элемент разрешения РЛС.

3 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАССЧЕТ

3.1 Расчет основных тактико-технических РЛС

Произведем расчет основных тактико-технических характеристик проектируемой РЛС с учетом предъявляемых к ней требований и выполняемых функций.

Длина волны и геометрические размеры антенны определяют ширину диаграммы направленности антенны РЛС. Для наиболее распространенных в настоящее время зеркальных антенн справедливо соотношение:

(2.1.1)

где θ_0,5 – ширина диаграммы направленности по половинной мощности;

d_а – размер раскрыва антенны в соответствующей плоскости;

λ – длина волны.

При заданном максимальном размере антенны реализовать значение ширины луча, требуемое для обеспечения желаемого разрешения, можно вариацией длины волны. Так как реальная разрешающая способность по угловой координате:

где γ_φ – коэффициент ухудшения потенциальной разрешающей способности, то для обеспечения требуемого разрешения длина волны с учетом (2.1.1) должна быть равна:

(2.1.2)

Для большинства существующих радиолокационных станций значение γ_φ =1…1,5. Формула (2.1.2) определяет значение длины волны, при котором обеспечивается требуемая разрешающая способность по угловой координате.

????????? γ_φ =1,25, ?????? ??????? d_а =1,5?. ? ?????? ????????? ?????????????? ? ?????????????? ????????? θ^E _0,5 =2^˚ , ????? ????? ?????:

Вертикальный размер антенны определяется шириной диаграммы направленности в вертикальной плоскости, которую выбираем исходя из необходимости облучать сразу всю зону обзора по дальности. Зона обзора по дальности есть длина шлюзовой камеры.

??? ??? ????? ????? ?????????? 100 ?, ? ?????? ??????? ??????????? ??????? 15 ?, ??:
??? ???? ????? ????? ? ?????? ????????? ?????????????? ? ???????????? ?????????, ?? ??????? (2.1) ?????? ???????????? ?????? ???????:

На практике при определении длины волны РЛС, как правило, приходится исходить из требований, связанных с выбором энергетических показателей стан­ции, определяющих дальность действия РЛС.

?? ??????? 2.1.1 ????????? ???????, ?????????????? ??????????? ????????? ??????? ??????????? ?? ????? ?????. ??? ?????????? ???????? ??????? ????????? ?? ????? l=25 ?? (?₂₅ ) ??????????? ?? ??????? ? ????????????? ????????? ?_l /?₂₅ ? ?????? ?????????? ??????? ? ????? ?????????????? 4 ??/? ? ? ????????? ?? ???? ????????? ????????. ?? ???????1 ?????, ??? ??? ?????? ????????? ???????? Rmax ?????????? ??????????? ???????? ????? ????? l??? ??????? ????????? ??????? ?????????? ????????? ????????? ????????. ???? ????? ????? ????? ?????? ???????????, ?? ???????????? ??????? ????????? ????????????? ???????????? ????????, ?? ??? ?????????? ????? ????? ?? ?????????? ? l ??????????? ??????? ????????? ?????????? ????? ??????.

Рисунок 3.1 – Зависимость излучаемой энергии от длины волны

Из рисунка видно, что длина волны λ=4 см находится правее минимальной энергии для необходимого расстояния и не требует больших энергетически затрат.

Положение цели в зоне обзора будет находиться по двум азимутальным углам, определенным передающей и приемной сканирующей антенной, и базису – расстоянию между этими антеннами.

Определим мощность излучения, необходимую для обнаружения целей с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги на требуемом расстоянии. Это не сложно сделать, воспользовавшись уравнением дальности для двухпозиционной системы [8]:

(2.1.3)

где P_t –мощность передатчика РЛС;

R_max – максимальная дальность обнаружения целей;

G_t – коэффициент направленного действия передающей антенны;

G_r – коэффициент направленного действия приемной антенны;

λ – длина волны;

P_t – мощность отраженного от цели сигнала на входе приемника;