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

Рассчитаем недостающие составляющие в уравнение (2.1.3).

Мощность отраженного от цели сигнала на входе приемника или пороговый сигнал обнаружения выразим через характеристики приемника:

??? q ? ????????? ??????/??? ?? ????? ?????????, ??????????? ??? ??????????? ????? ? ????????? ?????????????;

k₀ – постоянная Больцмана 1,38·10^-23 Дж/К;

F_s – коэффициент шума (для большинства приемников равен 6…9);

T­₀ – температура окружающей среды 290 К;

В_n – шумовая полоса пропускания преддетекторного фильтра приемника;

Так как вероятность правильного обнаружения Р_по =0,95 и вероятность ложной тревоги Р_лт =10^-4 , то по рис. 4.3 из [11] определяем отношение сигнал/шум q=32 дБ или q=1585. Зададимся шумовой полосой пропускания приемника, В_n =±100 Гц, так как скорость движения целей в шлюзе не превышает 2 м/с, то максимальный доплеровский сдвиг при длине волны l=0,04 м составит f_д =100Гц.

?????????? ??????????? ????????????? ???????? ?????????? ? ???????? ??????? ?? ??????? [9]:
??? S_эф ? ??????????? ??????? ???????? ??????? ?????? S_эф =0,25?π?l₁ ? l₂ , l₁ ? l₂ ???????? ??????? ???????.

Таким образом, с учетом вышеприведенных соотношений, уравнение дальности примет вид:

???????? ??????????? ?????????? 30 ???.
???????????????? ??????? ????? ??????????? ???????????????? ???????????? ???? ??????. ?????????????? ???? ????? ???????????? ?? ??????????? ???????????????? ????? ???????? ?????????????? ???????? ? ?????????? ??????. ?? ?????? ??????? ?????????? ?????????? ??????? ?????????? ???? ?????? ?????? ???????? ??????? (??. ???. 2.1.2).

Рисунок 3.2 –Метод обзора шлюзовой камеры

Чтобы определить период обновления информации зададимся периодом обзора приемной антенны. Пусть он равен Т_{обз. пр.} =1 с, так как меньший период обзора сложно будет реализовать ввиду инерционных свойств антенны, а увеличение периода обзора негативно влияет на время обновления информации.

Таким образом, если Т_{обз. пр.} =1 с, и за это время передающая антенна должна “освещать” один элемент разрешения по азимуту, то:

(3.4)

где Ф_аз – зона обзора по азимуту;

θ_аз – разрешающая способность по азимуту.

Период обзора передающей антенны равен времени обновления информации на индикаторе.

Из (2.1.4) следует что, время облучения цели равно Т_обл. =1 с, а время наблюдения отраженного сигнала Т_наб. =1/45=0,022 с.

Из произведенных расчетов видно, что тактико-технические характеристики не противоречат техническому заданию и сравнимы с параметрами аналогичных РЛС, рассмотренных в первой главе.

3.2 Расчет влияния отражений от поверхности воды

Проектируемая радиолокационная станция осуществляет наблюдение за объектами внутри шлюза.

При обзоре водной поверхности, поступающие на вход РЛС отраженные сигналы, несут информацию как о находящихся в зоне обзора объектах, так и о физических свойствах водной поверхности, что в данном случае является нежелательным фактором. Необходимо учитывать отражения от водной поверхности.

? ?????? ??????? ?????????? ?????? ????????? ????????????????? ??????? ?? ?????? ???????????, ??? ???? ????????????? ????????????? ????????? γ⁰ , ????????, ??????? ????????? ? ??????? 2.1 [9]. ??? ?????? ??????????? ??????????? ????????? ????? γ⁰ = -40 ??. ???? ??? ????? ?????????? ???????? ??????????? ??????? ????????? ????:

где φ_н – угол обзора поверхности (в данном случае воды).

Максимальный уровень помех в результате отражения радиолокационного сигнала от поверхности воды возникает при наибольшей эффективной площади рассеяния, то есть в случае наибольшей “освещаемой” поверхности или при наихудшей разрешающей способности.

Рисунок 3.3 – Элемент обзора РЛС

Найдем максимальную площадь водной поверхности, которая одновременно попадает под обзор радиолокационной станции, это происходит при обзоре наиболее удаленной части шлюзовой камеры. Площадь образуется в результате пересечения диаграмм направленности приемной и передающей антенны на противоположном краю шлюза (см. рис. 3.3).

?? ??????? ?????, ??? ???????:
??? ?? ?????????????? ??????:
?????:
???:
???????? ??????????????:
? ???, ??????????? ??????? ????????? ??????? ????, ??????? ???????? dS, ?????????? (???? ?????? φ_н ????? ? ???????? 10?90˚, ???????? ???????????? ????????):

Как видно, эффективная площадь рассеяния воды гораздо меньше эффективной площади рассеяния целей, которые необходимо обнаруживать. Следовательно, мощность, отраженного от водной поверхности, радиолокационного сигнала будет много меньше полезного сигнала.

Проведя подобные же расчеты для стен шлюзовой камеры, коэффициент отражения γ⁰ для которых (для бетона γ⁰ = -32 дБ) тоже очень мал, можно убедится, что эффективная площадь рассеяния целей гораздо больше ЭПР стен шлюза и отражения от них не повлияют работу радиолокационной станции.

?????? ?? (2.1.3) ???????? ???????? ??????? ?? ????? ?????????:
???????? ????????? ??????? ?? ????? ?????????:
???? ???????? ????????? ???? ? ????????? ??????? ?? ????? ????????? ????? ????? ?? ????????? ? ???????? ? ?????????.

что удовлетворяет требованию к отношению сигнал/шум, которым мы задавались при предварительном расчете тактико-технических характеристик. Это говорит о том, что на фоне шумового сигнала, отраженного от водной поверхности, радиолокационная станция будет различать необходимые цели с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги.

4 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ РЛС

4.1 Разработка структурной схемы передатчика

Произведем разработку структурной схемы радиолокационной станции с учетом требований к ее функциональным обязанностям. РЛС должна обнаруживать надводные цели с эффективной площадью рассеяния большей заданной и определять, в случае движущихся целей, их скорости и направление движения.