Методические материалы для дипломного проектирования.
Эскизный расчет структурной схемы ртс
Разработка структурной схемы РТС может быть произведена после уточнения ее назначения и разработки технических требований. Технические требования должны отражать следующие требования к РТС:
- перечень задач, выполняемых системой;
- требования к дальности действия системы и пределам ее действия в пространстве;
- требования к информации, пропускная способность, получение сигнала, его преобразование, передача, прием, индикация и т.п.;
- требования к точности работы и разрешающей способности РТС;
- требования к надежности работы РТС;
- требования к помехоустойчивости РТС;
- требования к условиям эксплуатации, хранения;
При составлении эскизного проекта производится выбор, обоснование и расчет структуры РТС, ее блок-схемы, основных элементов. При этом определяется взаимодействие элементов, направления и величины потоков информации, наличие помех или обратной связи, примерные характеристики элементов и системы в целом.
Для любой радиотехнической системы наиболее важными являются энергетические и частотные соотношения. Первые обычно базируются на требуемой дальности действия системы. Вторые часто диктуются пропускной способностью или выбираются в соответствии с решениями международных конвенций (связь, телевидение, радиовещание), а иногда с требованиями помехозащиты (радиолокация). Во всех случаях рабочая частота РТС должна выбираться с учетом законов распространения радиоволн (дальность, поглощение, рефракция). Необходимо иметь в виду, что каждая РТС должна излучать высокочастотную энергию в пределах отведенной ей полосы частот и что в пределах этой полосы должно содержаться не менее 99% всей излучаемой мощности.
Диапазоны частот нередко бывают связаны с назначением системы, в радиолокации, например, дальнее обнаружение объектов производится обычно на более длинных микроволнах, нежели сопровождение.
Частота определяет характер распространения радиоволн, величину затухания в атмосфере и рефракцию, она оказывает решающее влияние на величину усиления (КНД) антенны и на ее пространственные характеристики, частота определяет в основном и количество передаваемой информации, оказывает влияние на габариты, вес и стоимость системы.
Необходимо рассчитать мощность передающего и чувствительность приемного устройств.
При выборе структурной схемы РТС исходят из зоны обзора и максимальной дальности. Максимальная дальность РЛС выбирают в соответствии с основным назначением станций.
9.2. Методика расчета основных показателей рлс
1. Вид излучаемых колебаний.
Выбор вида излучаемых колебаний: непрерывные или импульсные, в значительной степени предопределяет основные технические решения. РЛС с непрерывным излучением характеризуются (по сравнению с импульсными) более низкой чувствительностью, трудностями измерения и разрешения по дальности, а их достоинства заключаются в относительно низкой пиковой мощности излучаемых колебаний и лучшем качестве селекции по скорости.
2. Длина волны.
Длина волны и геометрические размеры антенны определяют ширину луча РЛС по половинной мощности. Для наиболее распространенных зеркальных антенн справедливо соотношение
,
где dA - размер раскрыва антенны в соответствующей плоскости. При заданном максимальном размере антенны реализовать значение ширины луча, требуемое для обеспечения желаемого разрешения, можно вариацией длины волны. При определении длины волны РЛС необходимо также исходить из требований, связанных с выбором энергетических показателей системы, определяющих дальность действия РЛС; разрешающая способность обеспечивается постольку, поскольку это оказывается возможным.
3. Параметры системы обзора.
При последовательном обзоре по угловым координатам связь между параметрами системы обзора характеризуется формулой
,
где ФАЗ - сектор обзора по азимуту; Фум - сектор обзора по углу места; Тобл - время облучения цели; Кобз - относительный период обзора (от 1 до 3). Это выражение позволяет определить взаимно соответствующие значения ширины луча и времени облучения точечной цели. Зная максимальный размер антенны, и выбрав длину волну, мы можем определить один из угловых размеров луча, его меньший размер. Закон движения луча в пределах зоны обзора можно выбрать, основываясь на специфике анализируемой станции.
4. Энергетический баланс системы.
При использовании отраженных сигналов максимальная дальность действия РЛС в свободном пространстве определяется
,
,
где Pизл -мощность излучаемых колебаний;
-
длительность сигналов;
Gпрд - коэффициент усиления антенны передатчика;
Gпрм - коэффициент усиления приемной антенны;
Sпрд -площадь раскрыва антенны передатчика;
Sпрм - площадь раскрыва приемной антенны;
Sэфф - среднее значение эффективной отражающей площади цели;
kш - коэффициент шума приемника;
k
- постоянная
Больцмана, равная
дж/град;
Т0 - абсолютная температура, соответствующая уровню шумов приемника;
kp - коэффициент различимости, равный отношению энергии единичного сигнала к спектральной плотности шума;
- длина волны.
Площадь раскрыва антенны может быть выражена через размеры антенны l1 и l2
или
.
5. Частота следования и длительность импульсов.
Для импульсной системы необходимо определить частоту следования и длительность импульсов. Импульсная мощность Ри, средняя мощность, частота следования импульсов Fи и длительность импульсов связаны соотношением
.
Выбор частоты
следования импульсов может определяться
различными соображениями. Для однозначного
измерения дальности должно быть выполнено
условие
.
При синтезировании диаграмм направленности частота следования определяет диапазон однозначности определения угла.
Длительность импульсов выбирается исходя из требований разрешения по дальности
.
Определив частоту следования импульсов, можно подсчитать число накапливаемых сигналов: Nc=FиТобл..
После расчета основных показателей РТС нужно детально проработать ее функциональную схему и снова, в случае необходимости, уточнить значения отдельных параметров.