Радиотехнические системы

Однако поверхность воды в море редко бывает спокойной и эффективная отражающая поверхность воды во много раз меньше, следовательно количество импульсов необходимо меньшее количество и в проектируемой РЛС они как бы получаются с запасом.Определим время полного сканирования пространства по азимуту:(26)Таким образом получается, что антенна должна делать полный оборот за 0,09 секунды. Это практически нереализуемо при размерах антенны, которые были определены для проектируемой РЛС. Выберем скорость вращения антенны 12 оборотов в минуту, то есть в секунду она должна повернуться на 72 градуса. Определим тогда, сколько будет накапливаться импульсов при обнаружении цели:(27)(28)С таким увеличением количества импульсов при сканировании одного градуса по азимуту увеличивается вероятность верного обнаружения цели на максимальной дальности.6 Энергетический расчет РТС: структура приемника, его чувствительность, излучаемая мощность. Расчет динамического диапазона входных сигналов и выбор структурной схемы приемника, обеспечивающей требуемый динамический диапазонЗная все необходимые параметры сигнала и дальность действия, определим необходимую мощность излучения. Выше мы рассчитали значение излучаемой энергии в одном импульсе. Зная это значение и найдем мощность:(29)Необходимо также учесть то, что на дальность действия РЛС будет сказываться влияние интерференции волны луча с отраженной от поверхности воды. Это будет особенно сильно сказываться на дальность при полном штиле и спокойной поверхности воды, что на море является очень редким явлением (спокойствие поверхности воды). Также можно учесть тот факт, что антенна поднята над уровнем моря на 15 м и главный лепесток диаграммы направленности будет сильно прижат к поверхности воды, а так как нам необходимо обнаруживать цели с максимальной высотой 3 м, которые как раз попадают в главный лепесток, то увеличение мощности излучения практически не требуется. Для случая неблагоприятных обстоятельств, увеличим мощность излучения до 500 Вт.Определим теперь динамический диапазон изменения сигнала на входе приемника:(30)(31)Тогда динамический диапазон входных сигналов приемника:(32)Для нормальной работы приемника динамический диапазон сигнала на входе не должен превышать 5 дБ. Необходимо поставить временную регулировку усиления. Определим еще значение средней излучаемой мощности:(33)7 Описание функциональной схемы разработанной РТС, включающие в себя вопросы синхронизации и получения разверток индикаторов, цифровой обработки информацииНа основании проведенных выше расчетов, составим схему проектируемой РЛС:Рисунок 4 – Схема РЛСРабота РЛС начинается с того, что с блока синхронизации начинают поступать управляющие импульсы, которые обеспечивают следующее: антенный переключатель (АП) переключается в режим передачи; модулятор модулирует несущую частоту, поступающую с генератора высокой частоты (ГВЧ), прямоугольным импульсом заданной длительности; происходит установки схемы временной автоматической регулировки (ВАРУ) на начало регулирования коэффициента усиления усилителя промежуточной частоты (УПЧ); ЭВМ, получив синхронизирующий импульс готовится к приему и обработке радиолокационной информации.После того как импульс был излучен в пространство, приходит с блока синхронизации сигнала переключения АП в режим приема. Принятый сигнал усиливается усилителем высокой частоты (УВЧ), несущая частота сигнала преобразуется балансным смесителем в промежуточную частоту и усиливается усилителем промежуточной частоты. Коэффициент усиления УПЧ в начале очень маленький – это схема ВАРУ обеспечивает изменение коэффициента усиления УПЧ с очень малого (в начале – на минимальной дальности) до максимального (в конце – на максимальной дальности). После УПЧ сигнал попадает в амплитудный детектор, которые преобразовывает его в огибающую сигнала (радиоимпульс в видеоимпульс), которая поступает на аналого-цифровой преобразователь, работающий как пороговое устройство с регулируемым порогом. Если сигнал превысит порог, то на выходе АЦП появляется единица. После излучения радиоимпульса, в ЭВМ начинает вести счет специальный счетчик, измеряющий эквивалент времени задержки. Рассчитаем его разрядность:(37)Счетчик должен считать до 59, что в двоичной системе равно 111011. Значит разрядность счетчика 6 бит.При приходе сигнала от цели в буфере (в ОЗУ) запоминается значение счетчика и снимается показание с измерителя азимута цели, сигнал с выхода которого преобразуется в код блоком ПК и этот код запоминается вместе с информацией о дальности. Код азимута кодируется также 6 битным числом.Определим размер буфера для одного импульса сканирования пространства:(38)Обнаружение проводится по критерию прохождения через пороговое устройство N импульсов из M. M в данном случае 20. Найдем оптимальной количество импульсов N:(39)Значит в буфере должна храниться информация минимум за 7 зондирующих импульсов, тогда его общий объем будет равен:(40)Для современных ЭВМ это очень маленький объем памяти, поэтому сложности с его реализацией возникать не будет.После обработки информации в буфере и вынесении решения о наличии цели, ЭВМ заносит эту информацию в буфер полного обзора заданного сектора. Найдем размер этого буфера:(41)Наличие цели кодируется единицей.Так как необходимо, чтобы ЭВМ еще могла определить курс цели и приблизительную скорость, то она должна хранить информацию о целях за несколько полных периодов сканирования сектора. Возьмем буфер для хранения информации за три периода, тогда размер буфера 15930 бит или 1992 байта. Физическая реализуемость не представляет особой сложности.В блоке ПЗУ (постоянного запоминающего устройства) хранится набор программ обработки радиолокационной информации. Его можно будет менять, заменяя старые программы на новые, предназначенные для решения каких-то других задач.Затем обработанная информация выводится на экран индикатора кругового обзора. Определим погрешность вывода информации на мониторе с разрешающей способностью 1200 на 1200 точек (для вывода цели выберем ее размер 2х2 пикселя):(42)Для более точного вывода информации можно применить второй монитор с таким же разрежением, только с выводом указанного сектора, тогда ошибка вывода информации не превысит 10 м на 2 пикселя.ЗаключениеПодведем итоги проектирования судовой навигационной радиолокационной станции:1) Дальность действия, заданная в задании обеспечивается. Максимальная дальность действия 6 км.2) Полный обзор сектора обеспечивается вращением антенны.3) Заданные вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги обеспечены с небольшим запасом.4) Минимальная дальность действия 100 м обеспечивается за счет быстродействующего антенного переключателя на p-i-n диоде.5) Заданные разрешающие способности обеспечиваются без учета потенциальных ошибок обработки и измерения радиолокационной информации.6) Для более точного вывода информации на экран применен второй монитор с указанием компьютеру необходимого сектора вывода информации на экран.7) Предусмотрена возможность замены программного обеспечения обработки радиолокационной информации.Практически, с учетом оговорок об ошибках измерения, мы обеспечили все заданные параметры радиолокационной станции. В дальнейшем для увеличения дальности можно порекомендовать поднять антенну выше там, где это возможно, тогда с учетом введенного запаса по мощности можно будет обеспечить более высокую дальность действия.Список использованных источников1.Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория: справочник / под ред. Я. Д. Ширмана. — М. : ЗАО «Маквис»,1998.2.Справочник по радиолокации / под ред. М. Сколника. —М. : Советское радио, 1976—1978. — Т. 1—4.3. Васин В. В. Справочник-задачник по радиолокации / В. В. Васин, Б. Н.Степанов. — М. : Советское радио, 1977.4.Сколник М. Введение в технику радиолокационных систем / под ред. Трофимова К.Н. – М.: МИР, 1965.5.Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. – М.: Энергия, 1966.