ronl

Реферат: Радиолокационная станция обнаружения воздушных целей

Министерство Образования Украины

<img src="/cache/referats/11905/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1509">

Одесский Государственный Политехнический Университет

Институт Радиотехники иТелекоммуникаций

Кафедра РТС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

«Основы теориирадиотехнических систем»

на тему

«Радиолокационнаястанция  обнаружения воздушных целей»

Вариант № 16

                         Выполнил

                                                                                                           студент группы РС<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">-

971

                                                                                              МамлюкВ.В.

                                                                                                             "____" __________ 2002 г.

                                                                                      Проверил:

                                                                                                  Часовой А. Н.

                                                                                                             "____" __________ 2002 г.

Одесса 2002

Наверно, в этом курсовикеошибки есть(мягко говоря), так как сдал я его на шару, но с учетом практическиполного отсутствия нормальной студентческой информации по радиолокации вИнтернете, он просто очень нужный…

СОДЕРЖАНИЕ

1. Расчет технических параметровРЛС

2. Выбор и расчет параметровзондирующего сигнала

3. Структурная схема РЛС

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Список литературы

РЕФЕРАТ

Радиолокационные системы имеют следующиепреимущества перед визуальными: работа РЛС не зависит от наличия оптическойвидимости и эффективна не только в дневные, но и в ночные часы, в тумане, придолжде и снегопаде. Они обеспечивают большую дальность действия и точностьизмерения координат цели.

В данном курсовом проектепроведен расчет РЛС кругового обзора, предназначенной для обнаружения воздушныхцелей. Данная РЛС может использоваться, например, в аэропортах и подобныхучреждениях. Проектируемая РЛС является совмещенной, т.е. использует однуантенну для приема и передачи сигналов.

При проектировании былиспользован критерий минимальной стоимости РЛС, в основу которого положенпринцип минимизации общей суммы стоимости антенны и передатчика, при заданныххарактеристиках обнаружения. Для выполнения этого проекта использованапрограмма, разработаннная на кафедре РТС Одесского ГосударственногоПолитехнического Университета, при помощи которой проводится оптимизация параметровРЛС для обеспечения требуемого критерия минимума стоимости.

В качестве объектапроектирования выбрана гипотетическая когерентно-импульсная РЛС с аппаратуройселекции движущихся целей.

1. РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ РЛС

Расчет ширины спектразондирующего сигнала:

<img src="/cache/referats/11905/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> ,                                        (1.1)

где <img src="/cache/referats/11905/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1026">  — релеевскаяразрешающая способность по дальности

Выбор времени обзора изусловия:

<img src="/cache/referats/11905/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1027">                                            (1.2)

где <img src="/cache/referats/11905/image009.gif" v:shapes="_x0000_i1028">  — верхняя границаспектра траектории движения цели

Расчет периода (частоты)повторения импульсов передатчика из условия однозначного измерения дальности:

<img src="/cache/referats/11905/image011.gif" v:shapes="_x0000_i1029">                                                         (1.3)

где <img src="/cache/referats/11905/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1030">  — максимальная дальностьоднозначного измерения.

      <img src="/cache/referats/11905/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

<img src="/cache/referats/11905/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

<img src="/cache/referats/11905/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1033">

Расчет количества импульсов(число импульсов в пакете), поступающих на вход приёмника РЛС за времяоблучения цели <img src="/cache/referats/11905/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> в режиме круговогообзора:

<img src="/cache/referats/11905/image023.gif" v:shapes="_x0000_i1034">                                                      (1.4)

где <img src="/cache/referats/11905/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1035">  — время облученияцели:

<img src="/cache/referats/11905/image027.gif" v:shapes="_x0000_i1036">                                               (1.5)

где <img src="/cache/referats/11905/image029.gif" v:shapes="_x0000_i1037"><img src="/cache/referats/11905/image031.gif" v:shapes="_x0000_i1038">

<img src="/cache/referats/11905/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

<img src="/cache/referats/11905/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1040">

Расчет коэффициентаразличимости для модели сигнала со случайной фазой и флюктуирующей амплитудой:

<img src="/cache/referats/11905/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1041">                                                   (1.6)

где <img src="/cache/referats/11905/image039.gif" v:shapes="_x0000_i1042">  — отношениесигнал/шум, рассчитываем по формуле:

<img src="/cache/referats/11905/image041.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> ,                                               (1.7)

где <img src="/cache/referats/11905/image043.gif" v:shapes="_x0000_i1044"><img src="/cache/referats/11905/image045.gif" v:shapes="_x0000_i1045">

<img src="/cache/referats/11905/image047.gif" v:shapes="_x0000_i1046">                                                     (1.8)

<img src="/cache/referats/11905/image049.gif" v:shapes="_x0000_i1047"> ,                                         (1.9)

где m — число элементовразрешения в зоне обзора, равное произведению числа элементов разрешения по дальностиm1и по азимуту m2.

<img src="/cache/referats/11905/image051.gif" v:shapes="_x0000_i1048">

<img src="/cache/referats/11905/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1049">

<img src="/cache/referats/11905/image055.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

<img src="/cache/referats/11905/image057.gif" v:shapes="_x0000_i1051">

Определение коэффициентапотерь <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

детпри некогерентнойобработке:

Для рассчитанной вероятностиложной тревоги для одного элемента разрешения и рассчитанного количестваимпульсов определяем параметр <img src="/cache/referats/11905/image059.gif" v:shapes="_x0000_i1052"> из уравнения:

<img src="/cache/referats/11905/image061.gif" v:shapes="_x0000_i1053">                                               (1.10)

Расчет проведенный накомпьютере, показал <img src="/cache/referats/11905/image063.gif" v:shapes="_x0000_i1054">

Находим требуемое отношениесигнал/шум для одного импульса при некогерентной обработке <img src="/cache/referats/11905/image065.gif" v:shapes="_x0000_i1055">

<img src="/cache/referats/11905/image067.gif" v:shapes="_x0000_i1056">                                 (1.11)

Согласно заданию Pпо= 0,94. Подберем q2нек1для обеспечения Pпопри y0= 37,9587.

                               q2нек1 =70 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">®

Рпо = 0,938

                                                q2нек1=75 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">®

Рпо = 0,942

                                                q2нек1=72 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">®

Рпо = 0,94

         Таккак по определению <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

детхарактеризуетэнергетические потери имеющее место при переходе от когерентной к некогерентнойобработке,  а  отношение   сигнал / шум в одном импульсе при когерентной обработке <img src="/cache/referats/11905/image039.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> равно:

                                                      <img src="/cache/referats/11905/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1058">                                    (1.12)

где q2рассчитано по формуле(1.7), то

                                       <img src="/cache/referats/11905/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1060">                                  (1.13)

       Определяем коэффициент потерь в системе L, не включенныйв другие параметры уравнения дальности:

                                                                      L= 10 дБ

       Рассчитаем коэффициент усиления антенны с плоской диаграммой направленностиG, ширина главного лепестка диаграммы направленности которой вазимутальной плоскости на уровне 0,5 по мощности равна <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

0,5, а в вертикальнойплоскости — <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">b.                                                                                 

        Коэффициент усиления параболической антенны с плоским лучом рассчитываетсяпо формуле:

                                            <img src="/cache/referats/11905/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1061">                                        (1.14)

где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">b

0 — угол места,соответствующий максимальной дальности обнаружения :

                                          <img src="/cache/referats/11905/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1062"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

,                                  (1.15)

тогда:

                                                            <img src="/cache/referats/11905/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1063">

        Коэффициент усиления косеканс – квадратной антенны, с той же апертурой,как у параболической для заданных параметров зоны обзора меньше чем величина,рассчитанная по (1.14):

                                  <img src="/cache/referats/11905/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1064">                (1.16)

       

Расчитаем спектральную плотность шума N0:         

          Сэтой целью следует выбрать тип активного элемента входного устройства супергетеродинногоприёмника РЛС и найти его коэффициент шума Кш .

         Пографикам зависимостей коэффициента шума от частоты для УВЧ на ЛБВ при частоте f<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l

= 3 ГГц:

                                                                     Кш = 3,22 дб = 2,1.

        

         Значение N0определяется по формуле(1.17) :

                                   <img src="/cache/referats/11905/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1065">/Гц.          (1.17)

где <img src="/cache/referats/11905/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1066">  — постояннаяБольцмана, <img src="/cache/referats/11905/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1067"> Дж/К,

      <img src="/cache/referats/11905/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1068">  — стандартная температура.

         Мощность шума на входе приёмника (вполосе <img src="/cache/referats/11905/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1069">

                                                                   <img src="/cache/referats/11905/image092.gif" v:shapes="_x0000_i1070">                                           (1.18)

где <img src="/cache/referats/11905/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1071">  — эффективная ширина полосы пропусканиялинейного тракта приёмника включающего согласованный фильтр.

        

При согласованой обработке:

                                               <img src="/cache/referats/11905/image095.gif" v:shapes="_x0000_i1072">,                                             (1.19)

где <img src="/cache/referats/11905/image097.gif" v:shapes="_x0000_i1073">  — эффективная ширинаспектра сигнала.

          Ширина спектра сигнала в одном периодеповторения — <img src="/cache/referats/11905/image097.gif" v:shapes="_x0000_i1074"> равна:

                             <img src="/cache/referats/11905/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1075">                                (1.20)

тогда:

                                                  <img src="/cache/referats/11905/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1076">

       

Для совмещенной антеннысвязь между эффективной площадью антенны Апр и коэффициентомусиления Gcscопределяется соотношением:

<img src="/cache/referats/11905/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1077">                                         (1.21)

Зададимся начальнымзначением длины волны зондирующего сигнала <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l

= 0,1 м. В дальнейшем,после оптимизации, эта длина волны будет скорректирована.

Тогда получим:

<img src="/cache/referats/11905/image106.gif" v:shapes="_x0000_i1078"> м2.

Определим значениемаксимальной дальности обнаружения Dmaxкоторую должна иметь РЛС всвободном пространстве, чтобы ее дальность действия при наличии поглощениярадиоволн в атмосфере была равна заданному значению Dmaxп.

<img src="/cache/referats/11905/image108.gif" v:shapes="_x0000_i1079">                                (1.22)

где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l) — коэффициент потерь энергии радиоволн ватмосфере, определяемый по графику в [ ]

<img src="/cache/referats/11905/image110.gif" v:shapes="_x0000_i1080"> дБ/км.

Тогда

<img src="/cache/referats/11905/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1081">

Находим произведение среднеймощности передатчика на эффективную площадь антенны:

<img src="/cache/referats/11905/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1082">                                 (1.23)

где <img src="/cache/referats/11905/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1083">  — эффективнаяотражающая площадь поверхности цели.

<img src="/cache/referats/11905/image118.gif" v:shapes="_x0000_i1084"> Вт<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">*

м2.

Найдем значение среднеймощности передатчика:

<img src="/cache/referats/11905/image120.gif" v:shapes="_x0000_i1085"> Вт.                                            (1.24)

Найдем стоимость РЛС:

<img src="/cache/referats/11905/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1086">.                       (1.25)

Определим значение среднеймощности передатчика и эффективную площадь антенны по критерию минимумастоимости РЛС на первой итерации:

<img src="/cache/referats/11905/image124.gif" v:shapes="_x0000_i1087"><img src="/cache/referats/11905/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1088"> Вт,                                     (1.26)

<img src="/cache/referats/11905/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1089">2.                                   (1.27)

Определим теперь значениедлины волны, соответствующее рассчитанным величинам. Так как в нашей РЛСиспользуется совмещенная антенна, то <img src="/cache/referats/11905/image130.gif" v:shapes="_x0000_i1090"> и <img src="/cache/referats/11905/image132.gif" v:shapes="_x0000_i1091">

<img src="/cache/referats/11905/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1092">                                                         (1.28)

и следовательно:

<img src="/cache/referats/11905/image136.gif" v:shapes="_x0000_i1093"> м.                                                (1.29)

Проверим выполнение условия:

<img src="/cache/referats/11905/image138.gif" v:shapes="_x0000_i1094">                                               (1.30)

<img src="/cache/referats/11905/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1095">                                                (1.31)

где <img src="/cache/referats/11905/image142.gif" v:shapes="_x0000_i1096">

<img src="/cache/referats/11905/image144.gif" v:shapes="_x0000_i1097">

<img src="/cache/referats/11905/image146.gif" v:shapes="_x0000_i1098">

<img src="/cache/referats/11905/image148.gif" v:shapes="_x0000_i1099">

Так как ни одно из условийне выполняется, проведем оптимизацию параметров на ЭВМ. Значение стоимости РЛСи длины волны на каждой итерации сведены в табл. 1.1.

Результаты расчетов дооптимизации и параметров РЛС после проведения оптимизации на ЭВМ приведены вприложении 1.

Таблица 1.1

№ итерации

Длина волны на предыдущей итерации

Стоимость РЛС на предыдущей итерации

Новая граница длины волны

1

0,1 м

67564

0,134 м

2

0,134 м

52252

0,12 м

3

0,12 м

44958

0,125 м

4

0,125 м

43489

0,124 м

5

0,124 м

42252

Оптимально

Под стоимостью С1понимают взвешенную сумму 1 Вт мощности передатчика и 1 м2 антенны.В результате оптимизации стоимость РЛС уменьшилась с 67564 до 42252, былаполучена оптимальная длина волны <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l

= 0,124 м, которая большедлины волны до оптимизации (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l= 0,1 м). Это приводит ктому, что при фиксированном коэффициенте усиления антенны произошло увеличениеее эффективной площади. Энергетический потенциал станции фиксирован, следовательнопри увеличении эффективной площади антенны происходит уменьшение среднеймощности передатчика.

2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВЗОНДИРУЮЩИГО СИГНАЛА

После оптимизации мы получили базу сигнала равную В= 8. Из-за того, что база сигнала больше единицы  возникает противоречие между максимальнойдальностью и разрешающей способности по дальности. При использовании простогосигнала это противоречие невозможно обойти, однако использование сложныхсигналов позволяет обеспечить требуемые параметры. Наиболее известными сложнымисигналами являются фазоманипулированные сигналы (ФМ) и сигналы с линейной частотноймодуляцией (ЛЧМ). Из курса лекций М.Б.Свердлика и А.Н.Мелешкевича известно, чтопри базе сигнала меньше 20 предпочтительней использовать ФМ сигнал.

Аналитическое описание фазоманипулированного сигналаимеет вид:

<img src="/cache/referats/11905/image150.gif" v:shapes="_x0000_i1100">                                        (2.1)

где <img src="/cache/referats/11905/image152.gif" v:shapes="_x0000_i1101">

Свойство фазоманипулированных сигналов при заданныхМ и Т0полностью описываются кодовой последовательностью:

<img src="/cache/referats/11905/image154.gif" v:shapes="_x0000_i1102">                                          (2.2)

Среди фазоманипулированных сигналов наибольшеераспространение получили бифазные сигналы <img src="/cache/referats/11905/image156.gif" v:shapes="_x0000_i1103"><img src="/cache/referats/11905/image158.gif" v:shapes="_x0000_i1104"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Y

m и значениями Xm М-последовательности,имеется однозначное соответствие:

<img src="/cache/referats/11905/image160.gif" v:shapes="_x0000_i1105">

Рассмотрим ФМ сигнал для нашей РЛС.

<img src="/cache/referats/11905/image162.gif" v:shapes="_x0000_i1106">

<img src="/cache/referats/11905/image164.gif" v:shapes="_x0000_i1107">

М-последовательность является переодической спериодом <img src="/cache/referats/11905/image166.gif" v:shapes="_x0000_i1108"><span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">@

8, и следовательно, М <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">³ 8. При  m= 4 получим М = 15, где m – степень порождающего полиномаМ-последовательности.

Сгенерируем М-последовательность с минимальнымуровнем боковых лепестков функции автокорреляции. Величина боковых лепестковзависит от вида порождающего полинома и от начальной комбинации. Воспользуемсятаблицами, приведенными в методических указаниях [4].

<img src="/cache/referats/11905/image168.gif" v:shapes="_x0000_i1109">                                               (2.3)

Согласно этому полиному (2.3) и для начальнойкомбинации 1000, построим структурную схему генератора ФМ сигнала:

+

Тр1

Тр2

Тр3

Тр4

ГТИ

Делитель частоты

ФУИ МТ0

Коммутатор

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p

sin wt

к УМ

<img src="/cache/referats/11905/image169.gif" v:shapes="_x0000_s1203 _x0000_s1029 _x0000_s1030 _x0000_s1031 _x0000_s1032 _x0000_s1082 _x0000_s1038 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1041 _x0000_s1044 _x0000_s1046 _x0000_s1047 _x0000_s1048 _x0000_s1049 _x0000_s1050 _x0000_s1052 _x0000_s1053 _x0000_s1054 _x0000_s1056 _x0000_s1065 _x0000_s1059 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1060 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063 _x0000_s1064 _x0000_s1066 _x0000_s1067 _x0000_s1068 _x0000_s1069 _x0000_s1070 _x0000_s1071 _x0000_s1072 _x0000_s1073 _x0000_s1077 _x0000_s1078 _x0000_s1080 _x0000_s1081">

Рис.2.1Структурная схема генератора ФМ сигнала

Построим М-последовательность, реализованную схемойизображенной на рис.2.1. Результаты сведем в табл.2.1.

 

Таблица 2.1

Х4

1

1

1

1

1

1

1

1

Х3

1

1

1

1

1

1

1

1

Х2

1

1

1

1

1

1

1

1

Х1

1

1

1

1

1

1

1

1

Х0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике