Радиолокационные и радионавигационные измерители угловых координат, страница 4

Этап 2( ) . Расчет начинается с определения , имеющего место на дальности , по формуле

, (1.31)

которая справедлива для радиолокатора, работающего по отраженному от точечной цели сигналу, в котором пропорционально ( [l] , с.65). Затем следует найти эквивалентную спектральную плотность флуктуаций на дальности с помощью (1.29). После этого рассчитываются погрешности , и в предположении, что полоса не изменилась.

Этап 3( ). На этом этапе производится оптимизация следящего измерителя для дальности , т.е. определяется оптимальная для этой дальности полоса пропускания измерителя по найденному ранее значению . Затем по формулам табл. 1.1 рассчитываются погрешности и . Соотношение (1.21) используется для нахождения суммарной погрешности .

Этап 4 ( ). По полученным на предыдущих этапах значениям и рассчитываются с помощью табл. 1.1 и соотношения (1.21) погрешности , и в предположении, что измеритель оптимизирован для дальности , а дальность до цели равна .

Расчеты должны иллюстрироваться графиком, на котором представляются зависимости от относительной дальности , одна из которых соответствует , а вторая - , т.е. оптимизации измерителя для дальности или соответственно.

Рис. 1.9

Погрешность углового шума. Погрешность рассчитывается в предположении, что максимальный размер цели , меньше линейной тангенциальной разрешающей способности РЛ, цель находится на расстоянии от РЛ и на оси ДНА. Многоточечная структура отражающей поверхности цели приводит к флуктуациям наклона фазового фронта отраженной волны при изменении положения и дальности цели в процессе определения угла . Вызываемая этими флуктуациями погрешность определяется (в радианах) соотношением

. (1.32)

При переходе к угловым секундам (1.32) принимает вид

. (1.33)

Тропосферная погрешность. Погрешность , которая вызывается рефракцией радиоволн в тропосфере, носит систематический характер и определяется по графику, приведенному на рис. 1.10. Как следует из графика погрешность зависит от высоты полета цели и угла места (а следовательно, и от наклонной дальности до цели ). По показанным на рис. 1.10 кривым можно сразу определить зависимость погрешности от дальности до цели . Для этого, следуя по штриховой линии, соответствующей заданному значению высоты полета цели , находят на пересечениях со сплошными линиями ( =const) точки, ординаты которых - искомые значения , а абсциссы -соответствующие им дальности . Погрешность определяется при углах места , лежащих в пределах рабочей зоны РЛ (см. рис. 1.1). С целью облегчения нахождения полной погрешности рекомендуется построить график , используя указания, приведенные в § 1.2 данного пособия.

Рис. 1.10

Аппаратурная погрешность. Расчет выполняется с помощью соотношения (1.7), которое можно использовать непосредственно или привести к более привычному виду:

. (1.34)

Рекомендуется следовать следующему порядку расчета:

- рассчитать при заданных значениях фазовых неидентичностей приемных трактов и ;

- найти относительную аппаратурную погрешность и сравнить полученный результат с допустимым значением , указанным в исходных данных ;

-если полученная погрешность превышает заданную, то это свидетельствует о необходимости применения коррекции неидентичностей. В этом случае надо найти допустимое максимальное значение , при котором точность будет в заданных пределах, используя формулу

. (1.35)

Если коррекция осуществляется введением фазового сдвига , компенсирующего фазовые неидентичности и , то допустимое значение этого сдвига

. (1.36)

Значения или используются при проектировании устройства коррекции.

Полная погрешность. Погрешность рассчитывается с помощью (1.22) по результатам определения составляющих этой погрешности, полученным в данном параграфе. Исключение составляет только аппаратурная погрешность , значение которой должно соответствовать остаточной аппаратурной погрешности, имеющей место после проведения коррекции. В соотношении (1.22) используется то значение , которое получено при выбранном варианте оптимизации следящего измерителя угла .

Результаты расчета точностных параметров угломерного канала представляются в виде таблицы и графика, построенного с помощью этой таблицы, отображающих зависимость погрешностей от дальности. Головка таблицы должна иметь следующую форму:

где относительная дальность берется с дискретом, равным 0,1, а дальность меняется в пределах от до . На графике представляется зависимость относительной полной погрешности от относительной дальности , меняющейся с дискретом и в пределах, указанных выше.

1.7. Расчет энергетических параметров

Под энергетическими параметрами в данном разделе понимаются минимальное значение принимаемой мощности , при котором обеспечивается заданная или расчетная точность угломерного канала, и соответствующее значение мощности передатчика .

Минимальная мощность принимаемого сигнала определяется известным соотношением, в котором вместо порогового отношения мощностей сигнала и шума , обеспечивающего заданное качество обнаружения сигнала, используется значение , при котором достигается требуемая точность:

, (1.37)

где - значение отношения мощностей сигнала и шума на дальности , равное округленному до ближайшего большего целого числа значению ; Вт/Гц - произведение постоянной Больцмана на стандартную температуру (в градусах Кельвина),при которой определяются шумовые параметры приемного тракта угломерного капала; - шумовая полоса пропускания тракта обработки сигнала, равная в рассматриваемом радиопеленгаторе полосе пропускания УПЧ; - коэффициент шума приемника; - коэффициент потерь энергии сигнала при обработке.

Требуемая мощность передатчика РЛ рассчитывается по формуле

, (1.38)

где - коэффициент потерь энергии во всех высокочастотных элементах РЛ, кроме антенной решетки, потери в которой учтены ранее коэффициентом полезного действия ; - эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цели; - удельный коэффициент затухания в осадках; - протяженность зоны осадков.

Расчет энергетических параметров требует учета следующих особенностей:

1. Коэффициенты, характеризующие потери энергии сигнала в аппаратуре РЛ, подставляются в формулы (1.37) и (1.38) в абсолютных единицах.

2. В исходных данных даны ориентировочные значения и . Поэтому требуется уточнение этих значений в процессе проектирования с использованием или других литературных источников. Особое внимание следует обратить на коэффициент потерь энергии в высокочастотных элементах РЛ , который учитывает потери в передающем и приемном волноводных трактах (т.е. коэффициенты полезного действия и ) и потери при делении мощности ( ) принимаемого сигнала между несколькими приемными каналами. В рассматриваемом фазовом РЛ (см. рис. 1.5), в котором каждый ПУТ питается от половины ФАР, мощность принимаемого сигнала уменьшается в два раза по сравнению с РЛ, в котором используется вся апертура ФАР для приема сигнала (последняя ситуация соответствует формуле(1.38), где учтен коэффициент усиления всей ФАР). Кроме того в должны входить потери в радиочастотном сумматоре РЧС (см. рис. 1.3).

3. Потери энергии сигнала при распространении, характеризуемые коэффициентом

рассчитываются следующим образом. Во-первых, определяется значение с помощью (1.1), куда вместо следует подставить =8 км, где - верхняя граница тропосферы. Полученное значение соответствует наиболее сложной метеорологической ситуации, когда вся трасса распространения радиоволн находится в зоне осадков.

Во-вторых, необходимо задаться значением удельного коэффициента затухания в осадках , зависящим от длины волны и интенсивности осадков . Если принять за опорное то значение коэффициента , которое соответствует справочным данным, и учесть, что пропорционально , то

. (1.39)

Рекомендуется принять дБ/км, что соответствует =15 мм/ч и =10 см.

В соотношение (1.38) значения и подставляются в дБ/км и в км соответственно.

1.8. Расчет вспомогательных параметров

В данном разделе рассчитываются параметры, необходимые при разработке требований к элементам угломерного канала. При проектировании фазового РЛ к таким параметрам относятся параметры выдаваемого угломерным каналом двоичного кода сигнала рассогласования по углу места и параметры устройства коррекции неидентичностей приемных трактов.

Параметры кода угла рассогласования. Для управления ФАР целесообразно применять цифровой сигнал, т.е. сигнал рассогласования по углу , записанный в виде кода. При использовании двоичного кода определению подлежат следующие параметры: цена младшего разряда и число разрядов . Значение находят в предположении, что погрешность дискретизации

, (1.40)

т.е. не превышает 0,1 от рассчитанной ранее минимальной угломерной погрешности. Так как

, (1.41)