Тогда число импульсов в пачке принимаемых РЛ при обзоре сигналов будет

, (3.12)

где ] [обозначает ближайшее меньшее целое число.

3.4. Выбор параметров устройств обработки сигналов

При выполнении этого раздела определяются параметры устройст­ва поиска сигнала по дальности (по времени задержки): скорость поиска V_п.д и время поиска Т_R в предложении, что поиск произво­дится в пределах 0 ≤ t_R ≤ Т_п, а также полоса пропускания приемно-усилительного тракта.

Скорость поиска находят из условия (3.1), из которого следу­ет, что максимальное значение искомого параметра

. (3.13)

где радиальная скорость V_r равна сумме радиальной скорости но­сителя радиолокатора V_{рл r} и радиальной скорости цели V_{ц r}, т.е.

. (3.14)

Значение V_п.д рекомендуется выражать в мкс/с.

Минимальное время поиска цели по дельности определяется как

Т_R = T_п/V_п.д. (3.15)

Следует иметь в виду, что из тактических соображений нужно использовать именно максимальное значение V_п.д и минимальное зна­чение Т_R. Поэтому соответствующие индексы у этих величин опу­щены. Кроме того, исходя из многоцелевого назначения РЛ, поиск должен начинаться не с дальности пуска, а с нулевой, а точнее с минимальной дальности. Следует сравнить полученное значение Т_R с длительность пачки импульсов τ_п и определить необходимое время памяти τ_пам схемы захвата (см. § 3.1 и рис. 3.4).

Полоса пропускания приемно-усилительного тракта Δf_пут долж­на быть согласована с шириной спектра сигнала в целях повышения отношения мощностей сигнала и шума q на входе измерителя дальности. Рекомендуется использовать для определения этой полосы со­отношение

. (3.16)

Отметим, что при расчете с помощью (3.16) форма импульсов на выходе приемника будет отличаться от показанной на рис. 3.3, что следует учесть при желании иллюстрировать процессы в измери­теле дальности соответствующими графиками.

3.5. Расчет погрешностей

Точность следящего импульсного радиодальномера (ИРД) характе­ризуется средней квадратической погрешностью

, (3.17)

где σ - флуктуационная, а ΔR_д - динамическая погрешности.

Значения суммарной погрешности σ_Σ определяются как на даль­ности R_п, так и на дальности R_max при оптимизации следящего измерителя времени задержки отраженного сигнала для дальностей R₀ = R₁ = R_п и R₀ = R₂ = R_max· На основании расчета выби­рается тот вариант оптимизации и соответствующая ему полоса про­пускания следящего ИРД ΔF_и, при которых достигается максималь­ная точность на заданной дальности.

Решение поставленной задачи производится при условиях и допу­щениях, изложенных в § 1.5 данного пособия. Критерием оптимизации является минимум суммарной погрешности (1.15). Оптимальная полоса следящего ИРД ΔF_{и опт} определяется из табл. 1.1 с учетом требуемой степени астатизма рассматриваемого ИРД. Входящая в формулы, при­веденные в табл. 1.1, величина G_э представляет собой эквивалент­ную спектральную плотность (на нулевой частоте) флуктуаций на вы­ходе временного дискриминатора (ВД), вызываемых шумом, действую­щим на входе ВД. Величина G_э имеет размерность м²/Гц и в предпо­ложении равномерности спектра флуктуации в пределах полосы пропус­кания следящего измерителя рассчитывается по формуле ([4], § 8.5)

, (3.18)

где при полосе пропускания Δf_пут определяемой соотношением (3.16),

. (3.19)

Для перехода от q_э к q и обратно можно воспользоваться графиком функции q_э(q), показанным на рис. 3.6. Вычисление пог­решностей σ_Σ рекомендуется проводить по методике, изложенной в подразделе "Порядок расчета" § 1.5 данного пособия. Схема "алгоритма" расчета дана на рис. 3.7.

РИС. 3.6

РИС. 3.7

Ниже приведены особенности расче­та σ_Σ при анализе следящего ИРД.

1. Пользуясь материалом § 1.5 следует заменить R_min на дальность пуска R_п.

2. Если в исходных данных задана погрешность σ_Σ на дальнос­ти R_п, то на первом этапе расчета принимается, что σ_Σ1 = σ_Σ; R = R₁; R₀ = R₁; R₁ = R_п и вычисляются значения ΔF_и1 и G_э1, соответствующие дальности R_1, т.е. ΔF_и1 = ΔF_{и опт}(R₁).

3. На втором этапе расчета определяется погрешность σ_Σ2 сле­дящего ИРД, оптимизированного для дальности R₁, на дальности R₂ = R_max. Для нахождения отношения мощностей сигнала и шума на входе временного дискриминатора при R = R₂ служит соотно­шение

, (3.20)

справедливое для РЛ, работающего по отраженному от цели сигналу, где значение q пропорционально R^-4 ([l], п. 3.1.1).

4. На третьем и четвертом этапах рассчитываются погрешности σ_Σ3 и σ_Σ4, имеющие место в оптимизированном для дальности R₂ = R_max измерителе на дальностях R₂ и R₁ соответственно.

Результаты расчета следует представить в виде таблицы, ана­логичной (с учетом указанных особенностей) табл. 1.2.

Расчеты должны иллюстрироваться графиками. На первом из них представляются зависимости σ_Σ от относительной дальности R/R_max, одна из которых соответствует ΔF_и1, а вторая - ΔF_и2, т.е.оптимизации измерителя для дальности R₁ или R₂. Эти графики строятся для V_ц = V_{ц max} или а_ц = а_{ц max} в зависимости от степени астатизма следящего ИРД. На втором графике приводятся зависимости σ_Σ от R/R_max для V_ц=V_{ц max} и V_ц = 0,5V_{ц max} (или а_ц = а_{ц max} и а_ц = 0,5 а_{ц max}) при выбранной полосе пропуска­ния измерителя ΔF_иi.

При построении графиков диапазон дальностей берется в преде­лах от R_min до R_max, где

. (3.21)

При малых значениях R_min/R_max можно принять это значение рав­ным нулю. Дискрет отношения R/R_max рекомендуется брать кратными 0,1. Желательно сопроводить графики таблицами числовых значений величин, используемых для построения соответствующих кривых.

3.6. Расчет энергетических параметров

Под энергетическими параметрами π данном разделе понимаются минимальное значение принимаемой мощности Р_{2 min}, при котором обеспечивается заданная или расчетная точность ИРД, и соответствующее Р_{2 min} значение мощности передатчика Р₁.

Минимальная мощность принимаемого сигнала определяется извест­ным соотношением (см., например, [13], § 2.5), в котором вместо по­рогового отношения мощностей сигнала и шума q_пор, обеспечивающего заданное качество обнаружения сигнала, используется значение q = q_min, при котором достигается требуемая точность:

(3.22)

где q_min - значение отношения мощностей сигнала и шума на даль­ности R_max, равное округленному до ближайшего большего целого числа значению q₂; kT˚= 4.1*10^-21 Вт/Гц - произведение посто­янной Больцмана на стандартную температуру (в градусах Кельвина), при которой определяются шумовые параметры приемного тракта ИРД; ΔF_ф - шумовая полоса пропускания тракта обработки сигнала, рав­ная в рассматриваемом ИРД полосе пропускания Δf_пут приемно-усилительного тракта; N_ш - коэффициент шутила приемника; ζ_Σ - коэф­фициент потерь энергии сигнала при обработке.

Требуемая мощность передатчика ИРД рассчитывается по форму­ле ([I], с. 65 и 73)

(3.23)

где L_Σ - коэффициент потерь энергии во всех высокочастотных элементах РЛ, кроме антенн, потери в которых учтены ранее коэффи­циентом полезного действия η_α; S₀ - эффективная площадь рассея­ния (ЭПР) цели; ν - удельный коэффициент затухания в осадках; R_ос - протяженность зоны осадков. Значения ν берутся из гра­фиков, подобных показанным на рис. 1.5 ([1], с.74), для конкретной интенсивности осадков Q, выраженной в мм/ч (в некоторых литературных источниках интенсивность осадков обозначается I), и полученной при расчетах длине волны зондирующего сигнала.

Следует иметь в виду, что при расчете энергетических парамет­ров ИРД с помощью приведенных выше соотношений все величины, выра­женные в децибелах, подставляются в формулы в абсолютных единицах.

3.7. Расчет вспомогательных параметров

В данном разделе рассчитываются параметры, необходимые при разработке требований к элементам ИРД (см. Приложение П 1). При проектировании ИРД к таким параметрам относятся параметры выдавае­мого каналом дальности двоично-десятичного кода (как в аналоговом, так и в цифровом вариантах ИРД) и параметры основных устройств синтезатора задержки (в цифровом ИРД).

Параметры кода дальности. Информация о дальности поступает внешним потребителям в кодированном виде. Требуемый код формиру­ется в специальном аналого-цифровом преобразователе (в аналого­вом ИРД) или в реверсивном счетчике (в цифровом ИРД). Реверсивный счетчик может быть дополнен преобразователем кодов, если этот счетчик не обеспечивает получение требуемого кода. При использо­вании двоично-десятичного кода для расчета можно воспользоваться методикой, изложенной в § 2.7 данного пособия, заменив полную погрешность σ_п на суммарную погрешность σ_Σ, а ΔΗ, обоз­начающее цену младшего разряда кода, - на ΔR.

Учитывая, что значение управляющего напряжения U_упр (в аналоговом ИРД) или содержимое реверсивного счетчика (в цифровом ИРД) обновляются каждый период повторения импульсов Τ_п, время формирования кода Т_фк не должно превышать Т_п. При этом дискрет по времени определяется из соотношения

. (3.24)

Это соотношение позволяет найти частоту следования тактовых импульсов F_т.и, используемых для аналого-цифрового преобразо­вания.

Параметры синтезатора задержки. При проектировании цифрового ИРД, кроме параметров кода, надо найти емкость счетчиков Сч к РСч и частоту следования счетных импульсов. При вычислении этих пара­метров учитывается, что РЛ может использоваться на дальностях, меньших дальности пуска оружия R_п. Дополнительно считается (см. § 3.4), что R_min ≈ 0.

Тогда емкость счетчика Сч и реверсивного счетчика РСч (см. рис. 3.5)

. (3.25)

Частота следования счетных импульсов определяется допусти­мой погрешностью дискретизации (3.2) и равна

. (3.26)

Если расчетное значение F_с.и имеет порядок сотен мегагерц, следует указать элементную базу, которую рекомендуется применить при реализации цифровых устройств ИРД, или снизить F_с.и. В пос­леднем случае надо включить в ИРД схему уточнения, упомянутую в § 3.1 данного пособия.

4. РАДИОДЛЬНОМЕР С ФАЗОКОДОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ

Рассматриваемое в данной главе РТУ относится к классу пасси­вных радиодальномеров (РД), работающих по фазоманипулированному сигналу (ФМС), излучаемому опорной станцией. Предполагается, что РД входит в состав гипотетической радиосистемы ближней навигации, служащей для определения местоположения дальномерным методом. При этом считается, что опорная станция обслуживает заданный сектор пространства, например, зону захода самолета на посадку и зону под­хода к аэродрому. Подобные РД (в более сложном исполнении) приме­няются в аппаратуре потребителей спутниковых радионавигационных систем [15].

Типовое задание на проектирование радиодальномера с фазоманипулированным сигналом (КП-34) приведено в Приложении II 2.