2. 4.2. Расчет длины волны и параметров фар

При использовании в РЛ круглой ФАР с диаметром ширина ДНА в азимутальной плоскости и в угломестной плоскости одна и та же, т.е. . Значение определяется из заданной разрешающей способности РЛ по угловым координатам, которая составляет

(4.4)

Тогда длина волны зондирующего сигнала может быть найдена из соотношения

. (4.5)

Коэффициент усиления рассматриваемой ФАР при , выражен­ной в градусах, будет)

, (4.6)

где принято, что КПД антенны .

Угол смещения максимумов ДНА (см. рис. 3.1), характеризующий отклонение максимумов диаграмм и от равносигнального направления, выбирается из компромиссных соображений (см.§ 3.2 данного пособия). Рекомендуется принимать

. (4.7)

При таком значении диаграммы и пересекаются на уровне, близком к уровню половинной мощности.

3. 4.3. Расчет параметров сигнала

В данном разделе рассчитываются длительность и период повторения зондирующих импульсов.

Длительность импульса определяется из заданного значения разрешающей способности РЛ по дальности :

. (4.8)

Период повторения импульсов выбирается из условия однозначности дальнометрии:

,

которое с целью конкретизации расчета рекомендуется заменить равенством

, (4.9)

где коэффициент запаса . Появляющийся при этом дополнительный интервал времени, равный , где - максимальная дальность цели, целесообразно использовать для коррекции неидентичностей приемных трактов, обеспечив соответствующее быстродействие устройства коррекции.

4. 4.4. Выбор параметров устройств обработки сигналов

Основным устройством, подлежащим рассмотрению в данном разделе, как следует из рис. 4.3, является логарифмический усилитель промежуточной частоты ЛУПЧ.

Рекомендуется использовать ЛУПЧ в качестве квазиоптимального фильтра (см. .§ 2.4 данного пособия) и выбирать его полосу пропускания из соотношения

. (4.10)

При такой полосе пропускания потери энергии сигнала из-за неоптимальностн фильтра составляют 1,12 или примерно 0,5 дБ.

При разработке требований к элементам угломерного тракта следует учесть, что доплеровский сдвиг частоты отраженного сигнала компенсируется с помощью АПЧ, и указать возможные пределы изменения доплеровского сдвига частоты , используя формулу

, (4.11)

где - максимальная скорость носителя радиолокатора (истребителя). Поскольку значение в исходных данных не приводится, рекомендуется задаться этим значением или принять =1980 км/ч, используя для пересчета в систему СИ соотношение (1.3).

Кроме того, используя соотношение (4.3), в требованиях следует указать, какой дальности должен соответствовать входной сигнал при (см.рис. 4.4).

5. 4.5. Расчет погрешностей

В данном разделе рассчитываются погрешности следящего измерителя угла ; погрешности, вызываемые угловым шумом, и аппаратурные погрешности, а также полная погрешность угломерного канала.

Погрешности следящего измерителя. В соответствии с заданием точность следящего измерителя угла характеризуется средней квадратической погрешностью (1.21).

Значение погрешности определяется как на дальности пуска бортового оружия , так и на максимальной дальности при оптимизации следящего угломера для дальностей и . На основании расчета выбирается тот вариант оптимизации и соответствующая ему полоса пропускания следящего измерителя , при которой достигается максимальная точность на заданной дальности.

Решение поставленной задачи производится при условиях и допущениях, изложенных в § 1.6 данного пособия. Критерием оптимальности измерителя является минимум суммы дисперсий флуктуационной и динамической погрешностей (1.23). Оптимальная полоса пропускания следящего измерителя определяется из табл.1.1 с учетом того, что рассматриваемый измеритель имеет обычно астатизм 1 порядка. Входящая в приведенные в табл. 1.1 формулы величина представляет собой эквивалентную спектральную плотность флуктуаций (на нулевой частоте) на выходе схемы вычитания (СВ), вызванных шумом, действующим на входе СВ. Величина имеет размерность град²/Гц и в предположении равномерности спектра флуктуаций в пределах полосы пропускания следящего измерителя рассчитывается по формуле

, (4.12)

где П - пеленгационная чувствительность; -период повторения импульсов, a - отношение мощностей сигнала и шума на выходе ПУТ. Коэффициент "2" в числителе указывает на увеличение мощности шума при вычитании сигналов (считается, что шумы обоих ПУТ некоррелированые и имеют одинаковые дисперсии.

Пеленгационная чувствительность имеет размерность град^-1 и в амплитудно-амплитудном радиопеленгаторе равна

. (4.13)

При определении П целесообразно воспользоваться рис. 3.4, из которого следует, что , и

. (4.14)

Величина 1/П выполняет функцию масштабного коэффициента и в (4.12) отображает тот факт, что проникающий на выход СВ шум воспринимается следящей за углом системой как случайное приращение угла и является источником флуктуационной погрешности пеленгатора.

Погрешность угломерного канала рекомендуется выражать в угловых секундах (1 угл.с=1/3600 градуса). Поэтому значение можно выражать в (угл.с)²/Гц и вместо (4.12) использовать формулу

. (4.15)

В формулы табл. 1.1 входит угловая скорость цели . Для нахождения значения следует воспользоваться соотношением (1.2). При этом значения рассчитываются для всех дальностей, в пределах от до , участвующих в последующих расчетах.

Вычисление погрешностей рекомендуется проводить по методике, изложенной в подразделе "Порядок расчета" § 1.6 данного пособия, используя схему "алгоритма" расчета, показанную на рис.1.9. Ниже приведены особенности расчета в проектируемом пеленгаторе.

1. Если в исходных данных задана погрешность на дальности , то на первом этапе расчета принимается, что ; ; ; и вычисляются значения и , соответствующие дальности . Принимается, что следящий измеритель оптимизирован для дальности , т.е. .

2. На втором этапе расчета определяется погрешность следящего измерителя, оптимизированного для дальности , на дальности . Для расчета отношения мощностей сигнала и шума на выходе ПУТ при служит соотношение (1.31).

3. На третьем и четвертом этапах рассчитываются погрешности и , имеющие место в оптимизированном для дальности измерителе на дальностях и соответственно.

Результаты расчета следует представлять в виде таблицы, форма которой аналогична форме табл. 4.1:

Таблица 4.1

N		R
1
2
3
4

Расчеты должны иллюстрироваться графиком, на котором представляются зависимости от относительной дальности , одна из которых соответствует , а другая - , т.е. оптимизации измерителя для дальностей или соответственно.

Погрешность углового шума. Погрешность , вызываемая угловым шумом (см.§ 1.6), рассчитывается (в радианах) по формуле

, (4.I6)

где - максимальный размер цели.

При переходе к угловым секундам (4.16) принимает вид

. (4.17)

Аппаратурная погрешность. Расчет выполняется с помощью соотношения (4.3), которое можно использовать непосредственно или записать в более привычном виде

. (4.18)

Рекомендуется сначала рассчитать при заданных значениях неидентичностей и (см.§ 4.1) с учетом зависимости от дальности до цели.

Действительно, , где - амплитуда принимаемого сигнала в максимуме ДНА, а - напряжение сигнала на входе ЛУПЧ, соответствующее началу логарифмического участка амплитудной характеристики (см.§ 4.1). Уравнение для принимаемой радиолокатором мощности отраженного сигнала показывает, что пропорциональна , поэтому амплитуда этого сигнала пропорциональна , т.е. при прочих равных условиях

.

Так как логарифмическая характеристика (см. рис. 4.4) существует только при , то необходимо выбирать . Тогда последнее соотношение принимает вид

. (4.19)

Рис. 4.4

Таким образом, с уменьшением имеет место рост , a следовательно и увеличение аппаратурной погрешности (4.18) по мере сближения с целью. Погрешность достигает максимального значения на . Именно для этой дальности необходимо рассчитывать , подставляя в (4.18) значение .

Следует иметь в виду, что при подстановке требования к идентичности приемных трактов могут оказаться трудно реализуемыми. В этом случае допускается определять на дальности .

После расчета имеющейся аппаратурной погрешности следует найти относительное ее значение и сравнить его с допустимым значением , указанным в исходных данных. Если полученная относительная погрешность превышает заданную, то это свидетельствует о необходимости применения коррекции неидентичностей. Естественно, что можно сравнивать полученное значение с допустимым значением , которое вычисляется из заданного значения при известной ширине диаграммы направленности антенны .

Если коррекция производится путем изменения коэффициента передачи одного из ПУТ (т.е. путем управления коэффициентом ), то коэффициент рассчитывается по формуле:

, (4.20)

которая следует из (4.3) при .

Максимальное значение коэффициента при коррекции равно

, (4.21)

где - коэффициент запаса; - заданное в исходных данных значение . Результаты расчета и используются при проектировании устройства коррекции.

Полная погрешность. Полная погрешность рассчитывается с помощью соотношения

(4.22)

по результатам определения составляющих этой погрешности, полученным в данном параграфе. Исключение составляет аппаратурная погрешность , значение которой должно соответствовать остаточной аппаратурной погрешности, имеющей место после проведения коррекции. В соотношении (4.22) используется то значение , которое получено при выбранном варианте оптимизации следящего измерителя угла .

Результаты расчета точностных параметров угломерного канала представляются в виде таблицы и графика, построенного с помощью этой таблицы, отображающих зависимость погрешностей от дальности. Головка таблицы должна иметь следующую форму:

где относительная дальность берется с дискретом 0,1, а дальность меняется от до . На графике представляется зависимость относительной погрешности от относительной дальности , меняющейся с дискретом и в пределах, указанных выше.