Радиолокационный приемник сантиметрового диапазона (стр. 1 из 10)

Содержание

Введение....................................................................................................................................................................... 1

2.Выбор и обоснование функциональной схемы РЛС........................................................ 2

2.1.Амплитудная моноимпульсная система............................................................................................. 3

2.2. Определение параметров сигнала.......................................................................................................... 4

3.Выбор и обоснование структурной схемы приёмника............................................... 9

Структурная схема моноимпульсной РЛС сопровождения............................................................ 11

4. Расчёт и определение параметров структурной схемы РПРУ............................ 11

4.1. Определение эквивалентных параметров антенны..................................................................... 11

4.2. Расчет полосы пропускания линейного тракта РПрУ.............................................................. 12

4.3. Определение структуры радиотракта............................................................................................... 13

4.4. Выбор гетеродина......................................................................................................................................... 14

4.5. Обеспечение необходимого усиления трактом ВЧ...................................................................... 14

4.6. Расчет селективности................................................................................................................................. 15

4.7. Распределение искажений....................................................................................................................... 16

4.8. Структурная схема РПрУ......................................................................................................................... 17

4.9. Выбор элементной базы. Задания на разработку каскадов..................................................... 19

5.Расчет элементов принципиальной схемы приемника........................................... 23

5.1. Антенный переключатель......................................................................................................................... 23

5.2. Разрядники защиты приемника............................................................................................................ 24

5.3. Входная цепь................................................................................................................................................. 25

5.4. Преобразователь частоты (смеситель)................................................................................................ 27

5.5. Усилитель промежуточной частоты (УПЧ)....................................................................................... 29

Расчет УПЧ на ЭВМ.............................................................................................................................................. 32

5.6. Расчёт детектора........................................................................................................................................... 33

5.7. Проверочный расчёт..................................................................................................................................... 35

Принципиальная схема приемника............................................................................................................. 35

Спецификация элементов................................................................................................................................ 36

6.Технико-экономическое обоснование..................................................................................... 37

6.1. ТЭО выбора элементной базы................................................................................................................. 37

6.2. Расчет технико-экономических показателей блока ПЧ............................................................ 37

7.Охрана труда при работе с радиолокационной станцией................................... 43

7.1. Биологическое действие СВЧ - излучения на организм человека........................................ 43

7.2. Защита обслуживающего персонала от СВЧ излучений........................................................... 46

Список литературы :....................................................................................................................................... 49

Приложение............................................................................................................................................................. 50

Листинг программы WinЛАХ........................................................................................................................... 50

Введение

Радиолокационный приёмник ( РЛП ) является составной частью радиолокационных станций (РЛС), предназначенных для обнаружения, определения координат и параметров движения удаленных объектов (радиолокационных целей). Для извлечения информации используется зондирование пространства радиосигналами, с последующим приемом отражённой от целей электромагнитной энергии, причем информация о целях может содержаться в изменении во времени амплитуды (или отношении амплитуд) и частоты (или спектра) сигналов. Такой способ носит название активной радиолокации с пассивным ответом. Передатчик и приёмник в таких системах, как правило, работают на общую антенну.

В рамках данного проекта рассматривается приемное устройство одноцелевой РЛС сопровождения, осуществляющей непрерывное слежение за перемещением цели. Такая РЛС представляет собой наземную систему, у которой антенна с иглообразным лучом смонтирована на поворотном устройстве со следящим приводом, которое, изменяя положение антенны по азимуту и углу места, позволяет следить за целью. Путем измерения угла прихода фронта волны эхо-сигнала и корректирования положения антенны таким образом, чтобы цель удерживалась в центре луча, определяется ошибка ориентирования антенны.

РЛС сопровождения применяются в основном для управления оружием, а также для полигонных измерений траекторий полетов ракет. Производится измерение азимута, угла места и дальности цели (а в ряде случаев и доплеровского сдвига частоты), по скорости изменения этих параметров вычисляется вектор скорости цели и производится прогнозирование ее положения. По этой информации осуществляется, например, наведение зенитных орудий и устанавливается момент разрыва снарядов. Аналогичные функции РЛС сопровождения выполняются для выработки данных по наведению и команд управления зенитными ракетами.

Различают РЛС импульсного и непрерывного излучения. В РЛС с непрерывным излучением используются немодулированные и ЧМ колебания. Однако наибольшее применение нашли импульсные приемопередающие радиолокационные станции, излучающие в направлении цели короткие зондирующие СВЧ-радиоимпульсы с фиксированным периодом следования, длительностью импульсов, амплитудой и несущей частотой (рис.1.1,а), что обеспечивает высокую разрешающую способность и точность при измерении дальности. Радиоприемные устройства (РПрУ) таких станций служат для приема части энергии излучаемых радиоимпульсов, отраженной от цели. Отраженные импульсы (рис.1.1,б) поступают на вход приемника с временным сдвигом Dt_D = 2R/c, где R – расстояние до объекта. Измеряя Dt_D, ìîæíî ñóäèòü î ðàññòîÿíèè äî öåëè, а уçêàÿ äèàãðàììà íàïðàâëåííîñòè àíòåííû ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå íà îáúåêò.

Рис. 1.1 Огибающие радиоимпульсов:

а) излучаемых антенной; б) отраженных от цели

2.Выбор и обоснование функциональной схемы РЛС

В следящих системах РЛС сопровождения наиболее широко используют методы сравнения сигналов по амплитуде или фазе ВЧ колебаний, принятых на два (и более) разнесённых в пространстве луча антенны при одновременном сравнении сигналов, либо однолучевую сканирующую антенну при последовательном сравнении сигналов. Первый способ применяется в моноимпульсных следящих измерителях, второй - в амплитудном методе сравнения при коническом сканировании луча .

Чувствительность методов сканирования и переключения луча к флуктуациям амплитуды эхо-сигналов явилась основной причиной разработки РЛС сопровождения, обеспечивающей одновременное наличие всех лучей, необходимых для выявления угловой ошибки. Выходные сигналы всех лучей, соответствующие одному зондирующему импульсу, могут быть одновременно сравнены, благодаря чему исключается влияние изменения амплитуды эхо-сигнала во времени. Такой метод называется моноимпульсным (полная информация об угловых ошибках извлекается из одного импульса).

Моноимпульсной аппаратуре присуща высокая точность угловых измерений, т.к. система облучателей жестко смонтирована и не имеет движущихся деталей.

2.1.Амплитудная моноимпульсная система

Эхо сигнал фокусируется в виде “пятна”, поперечное сечение которого в случае антенны с круговой апертурой имеет вид J₁(x)/x ( J₁(x) функция Бесселя 1^го порядка). Пятно находится в фокальной плоскости, если цель расположена на оси антенны, и смещается относительно центра, когда цель отходит от оси. Облучатель антенны расположен в фокальной точке, так что принимаемая энергия максимальна в том случае, когда цель находится на оси.

Облучатель сконструирован таким образом, что он реагирует на любое боковое смещение пятна относительно фокальной плоскости. При использовании облучателя в виде квадрата, образованного четырьмя рупорами, полная симметрия обеспечивается когда пятно находится точно в центре (на каждый из четырех рупоров попадает одинаковое количество энергии. При отклонении цели от оси антенны и , следовательно, смещении пятна относительно центра, равенство энергий, принимаемых рупорами нарушается. РЛС регистрирует отклонение цели от оси антенны, сравнивая амплитуды эхо-сигналов, появляющихся в каждом из рупоров. Это осуществляется с помощью СВЧ мостовых соединений, формирующих разности сигналов каждой пары двойных рупоров. Для выявления ошибки по азимуту, производится вычитание выходного сигнала левой пары рупоров из выходного сигнала правой пары. Сигнал верхней пары вычитается из выходного сигнала нижней пары.

Сигналы, полученные в результате вычитания (разности), равные нулю для цели, находящийся на оси антенны, и возрастающими по амплитуде по мере удаления цели от оси антенны. Фаза разностных сигналов меняется на 180⁰ при переходе цели через ось с одной стороны на другую. Суммарный сигнал всех четырех рупоров используется в качестве опорного сигнала схемы детектора угловой ошибки, который позволяет использовать изменения фазы разностного сигнала для определения направления отклонения цели от оси антенны. Суммарный сигнал используется также в схеме сопровождения по дальности и для установления опорного уровня в схеме АРУ.