1   2   3
Ім'я файлу: Bakalavr Brovko.doc
Розширення: doc
Розмір: 970кб.
Дата: 02.04.2021
скачати




РЕФЕРАТ
Обсяг роботи складає сторінок, які містять 6 розділів із 3 підрозділами, 6 рисунків.

У роботі проводився розрахунок технічних параметрів та вибір структурної схеми імпульсного радіолокаційного вимірювача дальності на основі вихідних даних. Метою є розробка та розрахунок параметрів функціональної схеми радіоприймального пристрою імпульсного радіолокаційного вимірювача дальності з детальним розрахунком гетеродину.

Робота обраної структурної схеми одноканального некогерентного імпульсного радіолокаційного вимірювача дальності рисунок 2.2, пояснюється за допомогою епюрів, зображених на рисунку 2.3.

Радіоприймальний пристрій, додаток А, побудований за супергетеродинною схемою, має в своєму складі два перетворювачі частоти.

Гетеродин другого перетворювача повинен працювати на частоті
300 МГц, тому розроблено принципову схему автогенератора з кварцовою стабілізацією частоти, рисунок 4.4.з кварцем на 100 МГц, який працює на третій гармоніці.

Перевірка працездатності принципової схеми автогенератора з кварцовою стабілізацією частоти проведена в середовищі “EWB” підтвердила правильність теоретичних розрахунків додаток .

Існує можливість технічної реалізації розробленої принципової схеми, та розрахунок підсилювача проміжної частоти.

Список літератури складає 8 найменувань.
ЗМІСТ
Перелік умовних скорочень……………………………………………….....…10

Вступ………………………………………………………………….…………..11

1.Розрахунок технічних параметрів РЛС………………………………..……..13

1.1.Технічні характеристики та параметри………………………...…………..13

1.2.Тактичні характеристики РТС добування інформації…………………….14

1.3.Розрахунок технічних параметрів РЛС………………………………….. ..16

2.Розробка структурної схеми імпульсного радіолокаційного вимірювача дальності…………………………………………………………………..…..23

3.Вибір та обґрунтування функціональної схеми приймача імпульсного радіолокаційного вимірювача дальності………………………………...……..31

4.Розробка принципової схеми гетеродину приймача………………..………40

5.Розрахунок елементів принципової електричної схеми гетеродину приймача….............................................................................................................45

6.Перевірка працездатності схеми гетеродину в “EWB”………………………

Висновки………………………………………………………………………..41

Перелік посилань………………………………………………………………..

Додаток А………………………………………………………………………….

Додаток Б………………………………………………………………………….

Додаток В………………………………………………………………………….

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ
А – антена

АЕ – активний елемент

АГ - автогенератор

АП – антенний перемикач

АПЧ – автоматичне підстроювання частоти

АРП – автоматичне регулювання підсилення

АСД – автоматичне супроводження за дальністю

БВЧ – блок високої частоти

БПЧ – блок перетворення частоти

БПрЧ – блок проміжної частоти

БНЧ – блок низької частоти

ВАПФ – випадкова амплітуда та початкова фаза

ВК – вхідне коло

ВП – відео підсилювач

Г - гетеродин

ГСІ - генератор селекторних імпульсів

Д – детектор

Зм. - змішувач

ІМ – імпульсний модулятор

ІПр – індикаторний пристрій

КГ – кварцовий генератор

КР – кварцовий резонатор

МАРП – миттєве автоматичне регулювання підсилення

ОС – об’єкт спостереження

ППП – приймач прямого підсилення

ПВЧ – підсилювач високої частоти

ПЧ – перетворювач частоти

ППЧ – підсилювач проміжної частоти

СЧЗ - система часової затримки

ЧМ - частотна модуляція

ЧРП – часове автоматичне регулювання підсилення

ШАРП – швидке автоматичне регулювання підсилення
ВСТУП
Класифікація радіотехнічних систем (РТС) є достатньо широкою за їх призначенням. При проектуванні тої чи іншої РТС враховуються початкові вимоги. Більш поширеними є РТС сантиметрового діапазону хвиль.

Структура РТС вимірювання дальності до цілей залежить від дальності до об’єкту спостереження (ОС) (потужності випромінювання передавача), довжини хвилі, методу вимірювання дальності.

При вимірюванні дальності необхідно визначити затримку у часі (τ) між сигналами, які випромінюються та приймаються. Вона пропорційна дальності r(t) від радіотехнічної системи до об’єкту спостереження. Для цього використовують безпосереднє вимірювання на певному часовому інтервалі фазу чи частоту, які є функціями часу. Залежно від цього розрізняють часові (імпульсні), фазові та частотні методи вимірювання дальності. Саме тому в цій роботі необхідно використовувати приймач імпульсного радіолокаційного вимірювача дальності аеродинамічних цілей та структурно показати схему імпульсного вимірювача дальності, також провести розрахунок елементів принципової електричної схеми гетеродину приймача та перевірити її працездатність в “EWB”.

1 РОЗРАХУНОК ТЕХНІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ РЛС
При проектуванні та функціонуванні РТС якість виконання ними поставлених завдань визначається за тактичними та технічними характеристиками і параметрами. Під характеристиками слід розуміти функціональні залежності, під параметрами - величини.

Тактичними називають характеристики системи, які визначають її можливості в цивільному, в тому числі, й військовому використанні. До них відносять: зона дії (робоча зона), точність вимірювання координат та параметрів, роздільна здатність, перешкодозахищеність, пропускна здатність, надійність, тактична гнучкість та мобільність, ефективність.
1.1. Технічні характеристики та параметри
До технічних відносять характеристики та параметри окремих пристроїв РТС, які забезпечують виконання вимог тактичних характеристик та параметрів.

Основними вважають технічні характеристики та параметри наступних пристроїв РТС:

антен: характеристика спрямованості антени, сектор та спосіб сканування, коефіцієнт підсилення, ефективна площа розкриву, шумова температура та ширина смуги пропускання;

передавальних пристроїв: робочі частоти, стабільність, потужність, вид модуляції, ширина спектру коливань, що випромінюються;

приймальних пристроїв: чутливість та смуга пропускання приймального пристрою, коефіцієнт шуму, шумова температура, смуга пропускання, коефіцієнт заглушення паразитних каналів приймання.

Загальні технічні характеристиками та параметрами РТС є габарити та маса пристроїв, які входять до складу системи , енергія , яка споживається ними від джерела живлення, способи вимірювання координат та параметрів руху.
1.2.Тактичні характеристики РТС добування інформації
Розглянемо основні з тактичних характеристик РТС добування інформації.

Зона дії (робоча зона) – область простору, в якій система надійно виконує функції, відповідно до її призначення з заданими показниками якості. Майже завжди одним із параметрів, який визначає зону дії, є дальність дії системи.

Дальність дії системи – це максимальна відстань , на якій виявлення цілі ще проводиться з імовірнісними показниками не гірше заданих. Для імпульсних РЛС вводиться поняття мінімальної дальності, під якою розуміють мінімальну відстань , на якій можливе приймання власного опромінення .

Ефективною поверхнею розсіювання цілі називають поперечний переріз такого об’єкта, який розсіює всю потужність, що на нього падає, ізотропно, тобто рівномірно у всіх напрямках, і при цьому утворює в місці розташування антени приймального пристрою таку ж густину потоку потужності, як і реальна ціль [5].

Чутливість приймача – це мінімальна потужність прийнятих сигналів, при якій на виході його лінійної частини відношення сигнал – шум дорівнює одиниці [5].

Точність вимірювання координат та параметрів – вона характеризується похибками вимірювань параметру радіосигналу, який несе інформацію про координати чи швидкість об’єкту спостереження.

Роздільна здатність, кількісно вона визначається як найменша різниця вимірюваних координат двох цілей, які ще спостерігаються РЛС роздільно. Розрізняють роздільну здатність за дальністю, кутовими координатами та швидкістю.

Перешкодостійкість характеризує спроможність РТС протистояти внутрішнім та зовнішнім перешкодам, яка залежить від основного принципу його будови.

Перешкодозахищеність характеризує спроможність протистояти зовнішнім та внутрішнім перешкодам і залежить від спеціально застосованих додаткових схемоконструктивних засобів та способів, які не порушують основного принципу побудови системи.

Скритність систем – це показник який характеризує складність виявлення її роботи та вимірювання основних параметрів сигналу, що випромінюються системою.

Пропускна здатність визначається щільністю випадкового потоку цілей, інформація про які обробляються РЛС та видається з заданою ймовірністю [5].

Надійність – це властивість системи зберігати з часом у встановлених межах значення параметрів, які показують здатність виконання потрібних функцій в заданих режимах і умовах застосування, зберігання та транспортування.

Розрізняють наступні види надійності:

апаратурну (зв’язана зі станом апаратури);

програмну (обумовлена станом програм);

функціональну (характеризує надійність виконання функцій),

Тактична гнучкість та мобільність. Гнучкість РТС визначається можливістю її пристосованості до початкових умов , які змінюються в часі. Мобільність передбачає швидку зміну географічного району дії об’єкта, який використовує радіотехнічні засоби .

Ефективність, оцінюється різницею відносної кількості польотів , в яких була виконана основна задача, при установці радіонавігаційної апаратури та без неї.

Отже, характеристики РЛС визначаються використанням даних систем як складових частин для рішення глобальних задач, тобто коли одні системи входять до складу інших (наприклад, у складі радіонавігаційної системи (РНС) часто використовуються радіолокаційні станції, яка визначає параметри руху самого об’єкта ).

Показники РТС часто знаходяться в діалектичному протиріччі, і проектування їх полягає в пошуку такого їх сполучення, при якому досягається оптимізація за яким-небудь показником, тому для РЛС такими показниками є ймовірнісні показники, а для РНС- точнісні.
1.3.Розрахунок технічних параметрів
Розрахунок технічних параметрів імпульсної радіолокаційної станції виявлення дальності до цілі можна провести за заданими вихідними даними.

РЛС повинна характеризуватись наступними даними:

виявляються аеродинамічні літальні об’єкти на висоті 20 км з ймовірністю правильного виявлення , ймовірність хибної тривоги ;

дальність дії – , сектор огляду за азимутом ,сектор огляду за кутом місця ;

точно визначається дальність, кут місця та азимут оцінюються наближено;

середньоквадратичні значення похибок вимірювання дальності , кута місця - , азимуту - ;

роздільна здатність за дальністю , за кутом місця - ;

період огляду – не більше 10 с;

середнє значення ефективної відбиваючої площі цілі - , закон флуктуацій відбиваючої площі - приблизно експоненціальний;

найбільший розмір дзеркала антени не повинен перевищувати ;

середня потужність випромінювання передавача не повинна перевищувати - , а імпульсна - .

Для оцінювання довжини хвилі РЛС можна скористатися рисунком 3.1

[2,ст.257]. Беручи значення дальності . При цьому оптимальна довжина хвилі рівна приблизно . При зменшенні довжини хвилі на 4 см необхідна енергія імпульсу збільшується приблизно у два рази, що є допустимим. З іншої сторони, вибір значно коротшої довжини хвилі дозволить з меншими труднощами задовольнити вимоги до точності вимірювання кутових координат і роздільної здатності за кутовими координатами. Використання довжини хвилі менше 4 см недоцільно, оскільки втрати енергії різко підвищаться.

Взявши , можна визначити ширину променя діаграми спрямованості антени РЛС у вертикальній площині за формулою:

. (1.1)

З врахуванням погіршення реальної роздільної здатності порівняно із потенційною (що визначається шириною променя) роздільна здатність за кутом місця приблизно рівна .

Необхідно визначити ширину променя у горизонтальній площині та час опромінення точкової цілі.

При послідовному огляді за кутовими координатами зв’язок між параметрами системи огляду характеризується формулою [2]:

, (1.2)

де - період огляду,

- сектори огляду за азимутом та кутом місця відповідно,

- відносний період огляду (рівний середньому значенню ),

ширина променя у горизонтальній та вертикальній площинах.

Із формули (1.2) можна отримати рівність, що дозволяє визначати взаємно відповідні значення ширини променя і часу опромінення точкової цілі:

. (1.3)

За формулою (1.3) можна отримати формулу для визначення ширини променя за азимутом:

(1.4)

де час опромінення повинен бути вираженим у секундах, а ширина променя за азимутом у горизонтальній площині – у градусах.

Із формули максимальної дальності дії РЛС можна отримати друге рівняння, що пов’язує між собою час опромінення цілі і ширину променя.

Для розрахунку за середньою потужністю випромінювання при допущенні, що приймається один сигнал тривалістю , формула дальності записується наступним чином [4]:

, (1.5)

де - розмір площі розкриву антени,

- коефіцієнт шуму приймача,

- коефіцієнт розрізнення,

- стала Больцмана,

- стандартна температура,

- коефіцієнт поглинання.

Довжина хвилі визначена. Значення коефіцієнта шуму визначається при виборі типу приймача. Коефіцієнт розрізнення для одного сигналу рівний:

, (1.6)

де подвійне відношення сигнал/шум, що визначається за характеристиками виявлення при заданих апріорних відомостей про сигнал і заданих значеннях ймовірностей правильного виявлення та хибної тривоги.

Втратив системі обробки можна оцінити наближено, маючи на увазі основні ідеї побудови приймача (когерентний чи некогерентний, імпульсний чи для неперервного випромінювання і т.д.).

Коефіцієнт поглинання визначається за таблицями чи графіками [2], і значення експоненціального множника розраховується для заданої дальності дії РЛС.

За вищевказаною методикою можна провести розрахунок часу опромінення та ширини променя за азимутом.

Розмір площі розкриву антени можна визначити за формулою

(1.7)

де - в градусах, - в метрах, - в метрах квадратних.

На довжині хвилі при використанні в якості підсилювача високої частоти лампи біжучої хвилі можна отримати коефіцієнт шуму .

Теоретично необхідне відношення сигнал/шум на вході приймача при виявленні сигналу з невідомими початковою фазою і амплітудою для , рівне [ ], втратив тракті приймемо рівними та коефіцієнт розрізнення при за формулою (1.6)



Коефіцієнт поглинання в дощі інтенсивністю 4 мм/ч і кисні повітря на хвилі 4 см рівний приблизно . Тоді



Із (1.5) тоді знаходимо



Використовуючи знайдене значення , отримуємо

.

Підставивши значення інших величин, для середньої потужності можна прийти до співвідношення

. (1.8)

Вирішивши сумісно два рівняння, що пов’язують , , отримуємо

.

Визначимо тривалість імпульсу зондувального сигналу, використовуючи співвідношення

, (1.9)

де - імпульсна потужність,

- частота слідування імпульсів,

- тривалість імпульсу зондувального сигналу.

Частоту повторення зондувальних імпульсів можна визначити за відомою формулою



Тоді із формули (1.9) тривалість зондувальних імпульсів рівна для середньої потужності випромінювання та



Визначимо ширину спектру сигналу із відомої формули



Розрахуємо лінійну роздільну здатність за дальністю



Знайдемо базу сигналу

.

Зондувальний сигнал – простий радіоімпульс. При часі опромінення та число накопичуваних імпульсів рівне



Оскільки розрахована лінійна роздільна здатність за дальністю складає 100 м, а задана 50 м при максимально можливій імпульсній потужності передавача – 200 кВт, то необхідно зменшити тривалість імпульсу у два рази - Для досягнення вказаної тривалості імпульсу, необхідно зменшити середню потужність передавача у два рази - . Тоді



Ширина спектру сигналу при цьому рівна



Лінійна роздільна здатність за дальністю буде



Визначимо базу сигналу

.

Отже, за розрахованими технічними характеристиками можна зробити наступні висновки:

при заданих межах вибору потужностей передавального пристрою, було обрано середню потужність , імпульсну потужність для забезпечення заданої лінійної роздільної здатності за дальністю - ;

частота повторення зондувальних сигналів ;

тривалість імпульсу - ;

коефіцієнт шуму приймача ;

теоретично розраховане відношення сигнал/шум - .

Використовуючи розраховані параметри, необхідно вибрати метод вимірювання дальності до цілі для імпульсної РЛС та синтезувати її структурну схему.
  1   2   3

скачати

© Усі права захищені
написати до нас