Радиолокационная станция обнаружения воздушных целей (стр. 2 из 4)
- стандартная температура.Мощность шума на входе приёмника (в полосе
) рассчитывается по формуле:
(1.18)где
- эффективная ширина полосы пропускания линейного тракта приёмника включающего согласованный фильтр.При согласованой обработке:
, (1.19)где
- эффективная ширина спектра сигнала.Ширина спектра сигнала в одном периоде повторения -
равна:
, (1.20)тогда:
Вт.Для совмещенной антенны связь между эффективной площадью антенны Апр и коэффициентом усиления Gcsc определяется соотношением:
. (1.21)Зададимся начальным значением длины волны зондирующего сигнала l = 0,1 м. В дальнейшем, после оптимизации, эта длина волны будет скорректирована.
Тогда получим:
м2.Определим значение максимальной дальности обнаружения Dmax которую должна иметь РЛС в свободном пространстве, чтобы ее дальность действия при наличии поглощения радиоволн в атмосфере была равна заданному значению Dmax п.
, (1.22)где a(l) - коэффициент потерь энергии радиоволн в атмосфере, определяемый по графику в [ ]
дБ/км.Тогда
км.Находим произведение средней мощности передатчика на эффективную площадь антенны:
, (1.23)где
- эффективная отражающая площадь поверхности цели. 
Вт*м2.Найдем значение средней мощности передатчика:
Вт. (1.24)Найдем стоимость РЛС:
. (1.25)Определим значение средней мощности передатчика и эффективную площадь антенны по критерию минимума стоимости РЛС на первой итерации:
Вт, (1.26) 
м2. (1.27)Определим теперь значение длины волны, соответствующее рассчитанным величинам. Так как в нашей РЛС используется совмещенная антенна, то
и 
связаны соотношением: 
. (1.28)и следовательно:
м. (1.29)Проверим выполнение условия:
, (1.30) 
. (1.31)где
. 
Так как ни одно из условий не выполняется, проведем оптимизацию параметров на ЭВМ. Значение стоимости РЛС и длины волны на каждой итерации сведены в табл. 1.1.
Результаты расчетов до оптимизации и параметров РЛС после проведения оптимизации на ЭВМ приведены в приложении 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 С1 понимают взвешенную сумму 1 Вт мощности передатчика и 1 м2 антенны. В результате оптимизации стоимость РЛС уменьшилась с 67564 до 42252, была получена оптимальная длина волны l = 0,124 м, которая больше длины волны до оптимизации (l = 0,1 м). Это приводит к тому, что при фиксированном коэффициенте усиления антенны произошло увеличение ее эффективной площади. Энергетический потенциал станции фиксирован, следовательно при увеличении эффективной площади антенны происходит уменьшение средней мощности передатчика.
2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЗОНДИРУЮЩИГО СИГНАЛА
После оптимизации мы получили базу сигнала равную В = 8. Из-за того, что база сигнала больше единицы возникает противоречие между максимальной дальностью и разрешающей способности по дальности. При использовании простого сигнала это противоречие невозможно обойти, однако использование сложных сигналов позволяет обеспечить требуемые параметры. Наиболее известными сложными сигналами являются фазоманипулированные сигналы (ФМ) и сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Из курса лекций М.Б.Свердлика и А.Н.Мелешкевича известно, что при базе сигнала меньше 20 предпочтительней использовать ФМ сигнал.
Аналитическое описание фазоманипулированного сигнала имеет вид:
, (2.1)где
Свойство фазоманипулированных сигналов при заданных М и Т0 полностью описываются кодовой последовательностью:
(2.2)Среди фазоманипулированных сигналов наибольшее распространение получили бифазные сигналы
, которые строятся на базе кодовых последовательностей максимальной длины (КМД) или М-последовательностей 
. Между значениями Ym и значениями Xm М-последовательности, имеется однозначное соответствие: 
Рассмотрим ФМ сигнал для нашей РЛС.
ГГц 
мксМ-последовательность является переодической с периодом
, который должен быть не меньше базы сигнала. Таким образом В = 7.51 @ 8, и следовательно, М ³ 8. При m = 4 получим М = 15, где m – степень порождающего полинома М-последовательности.Сгенерируем М-последовательность с минимальным уровнем боковых лепестков функции автокорреляции. Величина боковых лепестков зависит от вида порождающего полинома и от начальной комбинации. Воспользуемся таблицами, приведенными в методических указаниях [4].
(2.3)Согласно этому полиному (2.3) и для начальной комбинации 1000, построим структурную схему генератора ФМ сигнала:
 |
Рис.2.1 Структурная схема генератора ФМ сигнала
Построим М-последовательность, реализованную схемой изображенной на рис.2.1. Результаты сведем в табл.2.1.
Таблица 2.1
| Х4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| Х3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| Х2 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| Х1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| Х0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | |||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | ||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | |||||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | ||||||||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | |||||||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | ||||||||||||
| 0 | 1 | 1 | |||||||||||||
| 0 | 1 | ||||||||||||||
| 1 | 0 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 0 | 1 | 0 | 3 | 2 | 1 | 0 | 15 |
Рис. 2.2 Построение огибающей ФМ сигнала на выходе согласованного фильтра