Расчет требуемой импульсной мощности РЛС.

Задание.

Требуется рассчитать тактико-технические показатели навигационной импульсной радиолокационной системы для определения цели на заданном расстоянии по известным техническим характеристикам РЛС:

1. Требуемую мощность излучения для определения цели на заданном расстоянии.

2. Разрешающую способность РЛС по дальности, скорости и пеленгу.

3. Помехозащищенность РЛС.

Исходные данные:

Вероятность правильного обнаружения:

Вероятность ложной тревоги:

Эффективная площадь рассеивания:

Расстояние до цели:

Шумовая температура антенны:

Коэффициент шума системы:

Интенсивность осадков:

Вычисления проведем на примере импульсной радиолокационной станции кругового обзора, устанавливаемой на судах, FURUNO модель 1623.

MODEL 1623 представляет собой радиолокационную станцию с высококонтрастным ЖКД, разработанную для маломерных прогулочных и рыболовных судов. Радиолокационные эхо-сигналы отображаются 4 оттенками серого цвета на 6-дюймовом серебристом ярком ЖКД.

РЛС обеспечивает детальное отображение береговой линии и целей на малых шкалах благодаря более коротким импульсам и двойной полосе пропускания по промежуточной частоте. Дисплей в водонепроницаемом корпусе идеально подходит для установки на открытом мостике.

Набор стандартных функций включает в себя: ЭВН (электронный визирь направления), ПКД (переменное кольцо дальности), вывод сигнала TLL (широта/долгота цели), индикация широты/долготы курсора, следы эхо-сигналов, предупредительный сигнал охранной зоны, подавление помех от осадков, автоматическую регулировку подстройки и чувствительности.

Эти функции гарантируют оптимальные рабочие характеристики при обнаружении и ранжировании представляющих интерес целей.

Пользователь может выбрать один из следующих режимов отображения: Обычный, Со смещенным центром, режим Увеличения и Вахтовый режим. В Вахтовом режиме антенна останавливается и передача импульсов прекращается, а на экране отображаются только навигационные данные. Через определенные промежутки времени (5, 10 или 20 минут) РЛС активируется и работает в течение минуты. Если какая-либо цель входит в пределы Охранной зоны, раздается звуковой предупредительный сигнал и РЛС возвращается в нормальный режим работы.

Также можно настроить предупредительный сигнал на срабатывание при выходе цели из Охранной зоны.

При подключении РЛС к дополнительному навигационному приемнику GPS на экране отображаются путевые точки.

Путевая точка обозначается выбранной пользователем меткой для облегчения ее идентификации на экране РЛС.

Технические характеристики MODEL 1623:

Выходная мощность: 2,2 кВт

Частота передачи:Х-диапазон: 9410 МГц ± 30 МГц

Частота вращения Ω: 24 об/мин (3...16 морские мили)

Ширина луча: по горизонтали 6,2°, по вертикали 25°

Диапазон дальности: 0.125, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16 морские мили

Расчет технических показателей РЛС кругового обзора.

Расчет требуемой импульсной мощности РЛС.

Дальность действия РЛС в свободном пространстве вычисляется по следующей формуле:

где: – мощность передатчика;

– коэффициент усиления передающей антенны;

– эффективная площадь приемной антенны;

– КПД фидерной линии передатчика;

– КПД фидерной линии приемника;

– ЭПР цели;

– пороговая мощность.

Воспользовавшись связью эффективной площади антенны с коэффициентом усиления , получим:

В качестве антенн судовых РЛС используются остронаправленные антенны, для них коэффициент усиления:

и – ширина диаграммы направленности антенны в радианах на уровне 0,5 по мощности в двух взаимно перпендикулярных областях.

Согласно документации в РЛС M-1623 используется излучатель XN-4A.

Данный излучатель обладает следующими ширинами диаграммы:

Отсюда:

КПД фидерных линий приемника и передатчиков стремятся сделать близким к единице, и на практике это значение достигает 0,9.

Так как в РЛС MODEL 1623 используется всего один излучатель, то , .

Для определения P_MIN воспользуемся формулой

где:

– пороговое отношение сигнал/шум которое рассчитывается по заданным вероятностям правильного обнаружения и ложной тревоги;

L – коэффициент потерь = 5;

– спектральная плотность шума;

– эффективная длительность импульса (для прямоугольного импульса ) для своей дальности действия РЛС.

Поскольку в импульсных морских РЛС в качестве генератора СВЧ используется магнетрон ВЧ радиоимпульсы в пачке будут некогерентными. Действие естественного шума приведет к независимым флуктуациям амплитуды импульсов.

n – количество импульсов в пачке.

Для расчета количества импульсов в пачке n потребуется определить длительность импульса , период повторения импульсов T_П и длительность пачки импульсов .

Дальность действия РЛС связана с используемой длительностью зондирующего импульса и устанавливается исходя из выбранной шкалы дальности РЛС. Частоту следования импульсов закладывают на стадии проектировании РЛС и устанавливается при смене шкал дальности оператором.

Частота повторения импульсов есть обратная величина к периоду следования импульсов:

По условиям задания расстояние до цели , переведем км в морские мили.

По указанному расстоянию определяем частоту повторения импульсов. Согласно технических характеристик выбранной РЛС частота повторения импульсов будет , а время импульса .