200 Гц, что соответствует разрешению по скорости 3 м/с

Исходя из необходимого времени контакта с целью можно, получить требуемую скорость вращения антенны.

Скорость вращения должна быть равная почти =4 оборота в минуту.

Полученный тем обзора является допустимым для обнаружения медленных целей, так как при скорости цели 0.5 м/с за пятнадцать секунд она переместится только на 7.5 м , то есть не выйдет из элемента разрешения, и конечно такой темп обзора недопустим при обнаружении цели двигающейся со скоростью 340 м/с, так за время между оборотами антенны , а это 15 с цель пройдет расстояние 5.1 км.

Определим требуемый период обзора. Период обзора равен (*). В качестве критерия для оценки возьмем требования траекторной обработки. Для построения траектории цели необходимо 10-20 отметок. Исходя из этого время наблюдения (время нахождения цели в зоне действия РЛС) To должно быть:

. (**)

Примем минимальное время наблюдения, равное времени, за которое цель, двигающаяся с максимальной определяемой скоростью (Vmax) преодолеет расстояние от максимальной расчетной дальности обнаружения до РЛС:

, учитывая (* и **), получим:

.

Так же необходимо учитывать, что если время контакта с целью меньше, чем время нахождения цели в элементе разрешения по дальности, то разрешение по скорости будет определяться последним. Это происходит из-за того, накопление сигнала происходит отдельно в каждом дальностном канале. Таким образом, время контакта для скоростных целей не будет превышать: .

Характеристики антенны выбираются исходя из назначения РЛС, примем ,что РЛС предназначена для навигационных целей, поэтому ее антенная будет соответствовать навигационной РЛС.

• ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости = 20 градусов;

• ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости =1 градуса.

- примем скорость вращения антенны = 24 оборота в минуту

3 Расчет импульсной мощности передатчика

При проектировании приемопередающего тракта и обработки сигнала следует определить необходимые вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги, при однократном просмотре пространства.

В данном случае они заданы в техническом задании, но, как правило, их конкретные значения следуют из назначения радиолокационной станции.

Информация потребителю передается один раз за обзор, поэтому вероятностные характеристики устанавливаются в зависимости от требований к радарному изображению либо количеству шумовых отметок не приводящих к сбою системы сопровождения цели.

Это вероятность правильного обнаружения цели за один просмотр и количество ложных отметок за один просмотр (либо вероятность ложной тревоги за один просмотр). Будем считать, что цель сосредоточена по дальности ,углу и скорости – то есть целиком попадает в один дальностно –азимутальный–скоростной канал.

Для того чтобы рассчитать характеристики РЛС необходимо перейти от вероятностных характеристик за просмотр к вероятностным характеристикам одного пространтсвенно–скоростного канала.

С вероятностью правильного обнаружения все просто, цель может быть обнаружена только в том канале, где она находится, поэтому вероятность правильного обнаружения для всего обзора равна вероятности правильного обнаружения для одного канала.

Из-за шумов помеха может возникнуть в любом пространственно скоростном канале. Вероятность ложной тревоги может быть оценено по частоте появления помехи, которая равна отношению количества ложных отметок к числу испытаний, то есть к количеству пространственно скоростных каналов за просмотр.

, (1)

Оценим суммарное число пространственно –скоростных каналов.

Число каналов по дальности равно

Число каналов по азимуту

где - угол, на который повернется антенна за время равное длительности сигнала (или все-таки разрешающая способность по азимуту?).

Число каналов по скорости

Суммарное число каналов рано произведению каналов по дальности, углу и скорости, так как каждому азимутальному каналу соответствует каналов по дальности, а каждому дальностному каналу каналов по скорости.

Теперь можно оценить вероятность ложной тревоги для одного пространтсвенно-скоростного канала обнаружения по формуле 1.

Ширина диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости град. и горизонтальной плоскости град. Расчетный коэффициент усиления антенны равен

. (2)

Цель медленно флюктуирующая с Релевским распределением амплитуды отраженного сигнала и с минимальным среднем ЭПР . Вероятность правильного обнаружения D=0.9. Вероятность ложной тревоги .

Для медленно флюктуирующей цели с релеевским распределением амплитуды отношение сигнал/(шум+помеха) - , вероятность ложной тревоги - F, вероятность правильного обнаружения D, связаны соотношением

. (3+)

По заданным вероятностям ложной тревоги и правильного обнаружения определим соотношение сигнал/(шум+помеха) на выходе устройства обработки перед пороговой схемой

(4)

Рассчитаем мощность шумов на входе приемника в полосе приема, которая определяется по формуле

(5)

где k = 3 - коэффициент шума приемника;

- постоянная Больцмана;

Т =290 К - абсолютная температура входного усилителя;

- полоса накопительного фильтра устройства обработки сигнала.

. (6)

При отсутствии пассивных помех от подстилающей поверхности, для обеспечения заданной вероятности правильного обнаружения мощность сигнала на выходе устройства обработки должна быть равна

. (7)

По основному уравнению радиолокации рассчитаем среднюю излучаемую мощность

(9)

где - мощность сигнала на входе приемника;

R=10 Км расстояние до цели;

G=1600 - коэффициент усиления антенны;

м - длина волны РЛС.

- ЭПР цели

0.45 Вт

Перейдем от средней мощности к импульсной

(11)

Учитывая ограничение на максимальную импульсную мощность, рассчитаем скважность:

.

Выше приведенные расчеты приведены без учета потерь при обработке, потерь в антенно-волноводных трактах и при распространении радиоволн в пространстве.

Выбор сигнала

В курсовом проекте будем использовать амплитудно-фазоманипулированные сложные дискретно-кодированные сигналы, амплитуда и фаза несущей частоты которых могут изменяться только через строго определенные интервалы времени Δ. Комплексная огибающая такого сигнала имеет вид:

,

где S0(t) – комплексная огибающая радиоимпульса,

Y={yi} – дискретно-кодированная последовательность, задающая закон изменения амплитуды и фазы,

Δ – длительность дискрета времени.

Существует несколько различных типов дискретно-кодированных последовательностей, различающихся алфавитом, к которому принадлежат элементы {yi}. В курсовом проекте остановимся на троичных последовательностях: : yi=0 означает, что излучения сигнала не происходит (РЛС работает на прием), , указывает на излучение сигнала с начальной фазой несущей частоты соответственно. Как правило, троичные сигналы являются составными т.е. для их синтеза используется две последовательности, одна определяет амплитудную манипуляцию, другая ­– фазовую. Рассмотрим сначала требования к амплитудной модуляции.

Сформулируем требования в предложении, что выход передатчика коммутируется двоичной последовательностью развязки X, а выход приемника – .

1. Коэффициент приема.

Характеризует, какая часть излученного сигнала, распределенного на определенном интервале времени, попадает в приемник.

Kпр(τ)=K-1

как и для ПСП, постоянен во всем диапазоне изменения задержек, но при

достаточно больших N близок к единице.

2. Коэффициент согласования Kс(τк).

ДПР с просматриваемым элементом дальности (заданной задержкой), который показывает, во сколько раз коэффициент приема для просматриваемого элемента дальности выше среднего его значения для выше среднего его значения для остальных элементов

Kс(τк)=Kпр(τк)/Kпр(τ)=1

постоянен во всем диапазоне просматриваемых дальностей.

3. Коэффициент потерь Kп(τк).

Определяет величину потерь при квазинепрервном режиме работы по отношению к непрерывному излучению.

Kп(τк)=1-ν1-1 Kпр(τк)=1-(K-1)/(K(K-1))=(K-1)/K≈1

возрастает с увеличением скважности и при достаточно больших K близок к единице.

4. Коэффициент эффективности Kэ(τк).

Определяется отношением суммарной длительности импульсов, принятых за период ДПР, ко времени в течение, которого приемник открыт. Он определяет отношение сигнал / шум.

Kэ(τк)= ν2 /ν1 Kпр(τк)=K(K-1)/(N-K)K=(K-1)/(N-K)=(K-1)/K(K-2)

обратно пропорционален K . Таким образом, эффективность работы приемника прямо пропорциональна скважности ДПР приемника и обратно пропорциональна скважности ДПР передатчика. Учитывая, что излучение большего числа импульсов, чем попадает в приемник, нецелесообразно, то наилучшим соотношением скважностей ДПР является их равенство ν2=ν1. В этом случае численные значения Kэ и Kп совпадают.

5. Коэффициент наложения Kн(τк, τ).

Характеризует число импульсов в сигналах, отраженных от целей в просматриваемом или непросматриваемом элементах дальности, одновременно поступающих на вход приемника за период ДПР, отнесенное к числу импульсов, принятых от просматриваемой дальности. Этот показатель важен при большом динамическом диапазоне значений эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) цели и больших дальностях, так как мощные сигналы, отраженные от ближних целей попадая в приемник с нелинейностями, могут полностью подавить слабые сигналы, отраженные от дальних целей. Поскольку необходимо стремиться к минимизации Kн(τк, τ), то возможные направления его уменьшения связаны с уменьшением скважности ДПР передатчика и увеличением коэффициента приема.

Kн(τк, τ)= / = /(K-1).

Таким образом, особенностями ДПР на основе НИП являются:

1. Постоянство значений всех показателей (коэффициентов) во всем

диапазоне изменения задержек.

2. Высокая скважность ν1≈K-1

3. Близкий к единице коэффициент приема Kпр(τк)≈1

4. Одинаковая согласованность сигнала со всеми элементами дальности Kс(τк)=1.

5. Большие потери Kп(τк)≈(K-1)/K

6. Близкий к оптимальному коэффициент наложения.