1

1 Введение

Целью данной работы является расчет радиолокационной станции. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Исходные данные

Дальность действия, км	300
Геометрические размеры антенны, м	≤ 5
Разрешающая способность по дальности, м	300
Сектор обзора по азимуту, град	90
Сектор обзора по углу места, град	10
Эффективная поверхность рассеивания цели, м2	20
Среднеквадратичная ошибка (СКО) измерения дальности, м	100
СКО измерения дальности, м	100
СКО измерения азимута, град	3
СКО измерения угла места, град	0,3
Вероятность правильного обнаружения	0,5
Вероятность ложной тревоги	0,001
Коэффициент шума	5
Коэффициент различимости	100

2 Выбор длины волны

Выбор длины волны сигнала передатчика PЛC производится из условий обеспечения следующих основных характеристик системы, максимальной дальности действия PJIC, которая снижается при укорочении длины волны из-за возрастания поглощение энергии радиоволн в реальной атмосфере и разрешающей способности по угловым координатам и погрешности их измерения, которые определяются шириной ДН антенны и улучшаются при укорочении длины волны. Необходимо учитывать взаимосвязь этих характеристик. На более коротких волнах проще реализуются как более высокая точность определения угловых координат, так и угловая разрешающая способность PЛC. Укорочение длины волны, при сохранении размеров антенны приводит к увеличению дальности обнаружения и коэффициента направленного действия антенны, но также при укорочении длины волны, возрастает поглощающее и рассеивающее действия гидрометеоров (снег, дождь, облака) и затухание в атмосфере.

Выберем длину волны проектируемой РЛС равной 4см.

Соответственно, частота излучаемого сигнала равна:

За счет поглощения энергии радиоволн в тропосфере дальность действия уменьшается.

Используя графики, представленные на рисунке 2.1 определим коэффициент поглощения в среднем (4 мм/с) дожде, кислороде и парах воды.

Рисунок 2.1 – Зависимость коэффициента поглощения энергии радиоволн в дожде от длины волны в: а) и вида гидрометеоров б) в кислороде и парах воды

Коэффициент поглощения в дожде составил δ_д = 0,001 дБ/ км

в кислороде δ_O2 = 0,007 дБ/ км

в парах δ_H2O = 0,001 дБ/ км

Суммарный коэффициент поглощения равен:

Зная суммарный коэффициент поглощения, можно определить максимальную дальность действия РЛС в свободном пространстве D_макс, при которой РЛС будет обеспечивать требуемую дальность действия D_максп в среде с поглощением

То есть если выбрать длину волны сигнала равную 4 см, то для того чтобы обеспечить дальность действия проектируемой РЛС в условиях дождя малой интенсивности в свободном пространстве, проектируемая РЛС должна обеспечивать дальность, равную 375 км.

3 Параметры антенны

3.1 Геометрические размеры антенны

Так как по техническому заданию максимальный размер антенны не должен превышать 5 метров, примем размеры антенны в горизонтальной плоскости 5 метров тогда ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости:

Определим размеры антенны в вертикальной плоскости:

Определим ширину диаграммы направленности в вертикальной плоскости:

3.2 Эффективная площадь антенны

Эффективная площадь антенны зависит от геометрической площади антенны и коэффициента использования её поверхности. Определим геометрическую площадь антенны:

Для того чтобы определить эффективную площадь антенны необходимо знать коэффициент использования её поверхности. Для антенны с прямоугольным раскрывом он равен 0,9, тогда S_эфф будет равна:

3.3 Коэффициент усиления антенны

Коэффициент усиления антенны по мощности более полно характеризует антенну, так как учитывает потери в ней, выраженные через коэффициент полезного действия антенны. КПД для зеркальных антенн приблизительно можно принять равным 0,9 тогда КУ определяется как:

4 Выбор индикаторного устройства

Индикаторные устройства РЛС строятся на базе электронно-лучевых трубок или жидкокристаллических индикаторов. Двухмерность индикатора с яркостной отметкой позволяет просто и наглядно отображать две координаты объекта: например, дальность и угловую координату.

Светящееся пятно на экране свидетельствует о наличии цели и помехи в зоне обзора РЛС, а положение этого пятна на экране позволяет определить две координаты цели: дальность и угол.

С помощью индикаторного устройства будем определять дальность до цели и разрешать их по азимуту. Изображение будем выводить на ЖКИ с диагональю 58.42 см и с разрешением 1920х1080 пикселей, размер пикселя 0.26 мм, видимая область экрана 495.4х309.62 мм, соотношение сторон 16:10.

Так же будем использовать развертку по дальности. Шкалы дальности обнаружения будут равны 300, 150, 75, 25.

Определим масштаб дальности, как отношение предельного значения шкалы дальности к длине шкалы.

где k_э коэффициент использования экрана равный 0.7.

Зная масштаб дальности можно определить разрешающую способность индикатора по дальности:

Рассчитаем масштаб дальности и разрешающую способность индикатора по дальности, полученные результаты занесем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Результат расчета

Дальность, км	300	150	75	25
МD	733600	366800	183400	61130
δ(D)инд, м	189.27	94.63	47.32	15.77

Определим разрешающую способность индикаторного устройства по азимуту: