Измерители скорости Примеры расчета (Радиолокационные измерители скорости. Примеры расчета), страница 4

1) Ширина диаграммы направленности ФАР

е = 0,45° (по ус­ловию) .

2) Коэффициент усиления ФАР Gа=158000 (1.6).

3) Активная площадь ФАР Sа = 0,805 м (1.7) и (2.5) .

4) Размер базы антенной системы Б=0,45 м (2.6).

2.3.Параметры сигналов

I)Длина волны зондирующего сигнала  = 0,008 м.

Примечание: При определении Л следует учесть, что в рассматриваемом НРЛ несущая частота f₀ полу­чается умножением в n раз (n - целое число) частоты когерентного генератора f_к.г = 10 МГц. Поэтому полученное при расчете значение n= 3760,35 следует округлить и принять n=3760. Тогда 0= 37,6 ГГц, а = 7,978* м. Для упрощения расчетов можно принять =0,008 м.

2)Номинальное значение несущей частоты принимаемого ответного сигнала (ПОС) f_0Пр = 40,11 ГГц (2.4).

3) Частота амплитудной модуляции зондирующего сигнала
F_M= 9,1 кГц (2.7,6).

4) Максимальное значение доплеровского сдвига частоты ПОС
(при = 2,29°) = 26,65 кГц (2.8).

5) Минимальное значение доплеровского сдвига частоты ПОС
= 0 (при движении БПЛА перпендикулярно линии визирования).

2.4.Параметры устройств обработки сигналов

I) Полоса пропускания первого УПЧ = 5 МГц (2.10). (Желательно, чтобы , где - минималь­ное значение полосы : пропускания, которое можно получить с помо­щью простых колебательных цепей на частоте ).

2) Первая промежуточная частота =100 МГц.

(Для ориентировки можно считать, что =(20.. .30) ).

1. Полоса пропускания второго УПЧ =72 кГц (2.II).

2. Вторая промежуточная частота = =10 МГц.

3. Полоса пропускания УДЧ =2F_дmax=53,3 кГц (2.12).

4. Частота подставки =500 кГц.

(Значение выбрано с учетом того, что УДЧ настраивается на частоту и должен обеспечивать узкополосную фильтрацию допле­ровского сигнала. При =500 кГц сравнительно просто реализо­вать фильтр сосредоточенной селекции и удовлетворяется условие(2.9)).

1. Диапазон поиска по скорости (частоте) =59 кГц (2.13).

2. Скорость поиска по скорости V_n._c=2,510 Гц/с (I.I8).

3. Время поиска по скорости T_v = 235 мс (I.19).

2.5.Погрешности следящего измерителя частоты

Расчет следует начать с определения степени астатизма сле­дящего измерителя частоты (СИЧ.). Поскольку в исходных данных за­дано только ускорение цели, то следует выбрать СИЧ с астатизмом 1 порядка и использовать формулы, приведенные в верхней строке табл. 1.2 работы [1] .

Исходным является предположение, что минимальное значение суммарной погрешности на дальности R_maх может быть дос­тигнуто только при оптимизации СИЧ для дальности . Это предположение позволяет, используя (1.25) и (1.20), найти флуктуационную и динамическую погрешности на дальности Rmax и произвести полный расчет погрешностей СИЧ.

Задача заключается в определении точности на всех дальностях от R_min до Rmax и выборе того варианта оптимизации, при котором точность СИЧ на дальности R_min (наиболее важной при испытаниях БПЛА.) будет максимальной. При этом допустимо некоторое снижение точности на Rmax по сравнению с заданным значением.

Расчет выполняется в четыре этапа, в соответствии с номерами которых производится индексация погрешностей. Алгоритм расчета дан на рис. 1.5, где дальность R_n следует заменить на R_min. Ин­дексы при других параметрах соответствуют дальности оптимизации СИЧ: индекс "1" соответствует R₀₁=Rmax=15км, а индекс "2" -- R₀₂⁼R_min⁼ 1200м.

На первом этапе расчета, исходя из сказанного выше, прини­мается R₀₁=R₁=Rmax и рассчитываются параметры СИЧ на дальнос­ти R=Rmax.

Динамическая погрешность = 0,447 м/с [(1.20) при = =1 м/с и (1.25)] .

Флуктуационная погрешность = 0,894 м/с (1.25).

Полоса пропускания СИЧ = 2,36Гц(табл.1.2 [I]).

Масштабный: коэффициент М = 0,004 (м/с)/Гц (1.23).

Эквивалентная спектральная плотность шума на выходе частот­ного дискриминатора Gэ1=0,1695(м/с /Гц (формула для из табл. 1.2[l]).

Отношение мощностей сигнала и шума на входе частотного дискриминатора =1 [(I.24) и график функции F приведенный на рис. 1.5 [1] при F( )=21,2 (формула для из табл. 1.2 [1] ).

На втором этапе расчета определяется точность СИЧ, оптимизи­рованного для дальности R , т.е. имеющего полосу пропускания , на дальности R =R_min. Для этого рассчитывается значение ₂ = 156(2.14) и функция F(q₂)= =1,28 (1.24). На этом и следую­щих этапах используются указанные выше соотношения и Формулы табл. 1.2 из работы [l]. Результаты расчета сведены в таблицу:

Для оценки точности СИЧ на всех дальностях от R_mim до R следует построить графики зависимости суммарной погрешности от относительной дальности R/R . При построении графиков целе­сообразно учесть, что при данной полосе пропускания СИЧ динамичес­кая погрешность не зависит от дальности, а флуктуационная погреш­ность (R) на дальности R, как следует из расчетных соотноше­ний, связана с флуктуационной погрешностью (R ) на максималь­ной дальности формулой

Эта формула при =2,36 Гц; (R )= = 0,864 м/с и = 21,2 имеет вид

(R)=0,1877 ,

а при = 4,14 Гц; (R ) = = 1,18 м/с

(R)=0,2563

Следует иметь ввиду, что соотношение (1.24) применимо при . Когда >100 для расчета можно использовать формулу

Характер зависимости от R /R аналогичен показанному на рис. 1.6 данного пособия. На малых дальностях (при R /R меньше 0,6) применение СИЧ с полосой пропускания = 4,14 Гц дает большую точность, чем при =2,36 Гц. Это обстоятельство свидетельствует о том, что в проектируемом СИЧ следует использовать по­лосу пропускания, равную 4,14 Гц. Снижением точности на дальнос­тях R > 0,6 R_mах невелико и может считаться допустимым.

2.6.Энергетические параметры

I) Минимальная мощность принимаемого запросчиком (HPJI) сигна­ла, при которой обеспечивается расчетная точность, = 1,0510^-17 Вт (1.27).

2) Мощность передатчика запросчика (НРЛ) при отсутствии по­терь в атмосфере и с учетом потерь в обтекателе антенны НРЛ ( = 0,7) составляет = 0,0176 Вт (2.18).

3) Потери в атмосфере определяются с учетом потерь из-за по­глощения в кислороде и в парах воды (соответствующие зависимости коэффициентов поглощения от длины волны показаны на рис. 1.7 данного пособия). Значения коэффициентов поглощения для =0,008 м составляют для кислорода = 0,06 дБ/км, а для паров воды = 0,3 дБ/км. При этом общие потери будут

4) Требуемая мощность передатчика НРЛ =0,061 Вт (2.17).

5) Требуемая мощность передатчика ответчика (на БПЛА) при наиболее экономичной в энергетическом смысле активной радиолокационной системе (2.15) составляет P_1от = 6,4 10 Вт (2.16).

2.7.Вспомогательные параметры

1) Допустимая нестабильность частоты при = = 0,325 м/с ( ) = 2,1510^-10 (1,30). Это значение не­обходимо обеспечить на интервале 0,1 мс.

2) Частоты гетеродинов с учетом результатов раздела 2.4 и условия = , где - коэффициент умножения частоты, a = 10 МГц, составляют: = 40,01 ГГц ; = 90 МГц ; = 9,5 МГц.

2.8.Технические требования к радиолокатору

Измеряемые величины: дальность, угловые координаты и скорость цели

Диапазон измерения;

дальности, км ......... ………………………………... 1,2...15

азимута, градусы ………………………………...360

угла. места, градусы ………………………….… 0...30

скорости, м/с ………………………………….…±100

Допустимая средняя квадратичная погрешность:

по дальности, м …………….................................... —

по азимуту, градус ……………………….…………—

по углу места, градус………………………………. –