Измерители скорости (1014416), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

. (1.15)

Усилитель доплеровских частот представляет собой обычно усилитель низких частот и должен иметь полосу пропускания

. (1.16)

Схема поиска. Основным параметром схемы поиска является время поиска, т.е. то время, которое требуется для обнаружения сигнала схемой поиска и захвата СПЗ (см. рис. 1.4). поиск сигнала по скорости осуществляется в пределах участка частот F_п.с (диапазон поиска), который, как следует из рис. 1.2, в и предыдущих расчетов, равен

. (1.17)

Известно ([1], с. 158-159), что скорость поиска по частоте

, (1.18)

где F_упф – заданное или рассчитанное значение полосы пропускания УПФ следящего измерителя частоты.

Тогда время поиска

. (1.19)

1.5. Расчет погрешностей

В данном разделе рассчитываются погрешности канала скорости при оптимизации измерителя частоты для дальности R₀=R₁=R_min или R₀=R₂=R_п, где R_п – дальность до цели, при достижении которой производится пуск оружия, и выбирается тот вариант оптимизации и соответствующая ему полоса пропускания F_и измерителя частоты, при которых достигается максимальная точность на заданной дальности. Точность измерения скорости оценивается как на R_п, так и на максимальной дальности R_max.

При решении указанной задачи считается, что:

1. используется следящий измеритель частоты (СИЧ), степень астатизма которого определяется динамическими параметрами цели, указанными в табл. 1.1;

2. структура СИЧ задана и на устойчивость не проверяется;

3. закон движения цели - детерминированный с известными и постоянными значениями первой (а) и второй (J) производных скорости по времени;

4. оптимизация СИЧ производится на основе критерия минимума дисперсии суммарной погрешности _, т.е. минимума суммы дис­персии флуктуационной  и динамической V_д погрешностей:

. (1.20)

Основные соотношения. При расчете точностных параметров СИЧ используются соотношения, приведенные в табл. 1.2 ( [4], гл.6; [5], гл. 5 и 6). Аббревиатура “СА” в таблице означает степень астатизма СИЧ, а обозначения Н(р) и F_{и опт} соответствуют оператор­ному коэффициенту передачи фильтра в цепи слежения измерителя и оптимальной полосе пропускания СИЧ, найденное использованием критерия (1.20). Принято, что в СИЧ с астатизмом I порядка имеет­ся интегратор с коэффициентом передачи К_и и пропорционально-ин­тегрирующий фильтр. Постоянные времени форсирующего и инерционно­го звеньев этого фильтра обозначены T₁ и Т₂ соответственно. Рекомендуется считать, что Т₂=1с.

Таблица 1.2

СА	H(p)		Vд	Fи опт
I
II

В СИЧ с астатизмом II порядка функцию сглаживания флуктуацией выполняет обычно двойной интегратор с коэффициентом передачи К_и2 и корректирующее звено с постоянной времени Т_к.

Входящая в приведенные в табл. 1.2 соотношения величина G_э представляет собой эквивалентную спектральную плотность (на нуле­вой частоте) флуктуаций на выходе частотного дискриминатора (ЧД), вызываемых шумом, действующим на входе ЧД. Величина G_э при из­мерении скорости имеет размерность (м/с)²/Гц и рассчитывается по формуле ( [2] , с. 533)

, (1.21)

где Μ - масштабный коэффициент; F_фл=F_упф - ширина спектра флуктуации на входе ЧД, а F(q) - функция, характеризующая зави­симость G_э от отношения мощностей сигнала и шума q на входе ЧД.

Масштабный коэффициент в (1.21) отображает тот факт, что проникший на выход ЧД шум воспринимается как случайное изменение скорости и является источником флуктуационной погрешности  по скорости. В общем случае этот коэффициент связывает средние квадратические погрешности измерения информативного параметра сигна­ла  и определения геометрического параметра W:

.

При измерении скорости, когда W=V, информативный параметр сигнала =F_д и

. (1.22)

Масштабный коэффициент здесь имеет размерность (м/с)/Гц и определяется соотношением

. (1.23)

Формула (1.21) справедлива для СИЧ, оптимального с точки зрения точности оценки, в предположении, что спектральная плотность сигнала соответствует спектру белого шума, прошедшего через RC – фильтр. В этом случае выражение для G_э имеет наиболее простую форму, а функция F(q) записывается как

. (1.24)

График функции F(q) приведен на рис. 1.5.

Рис. 1.5

Порядок расчета. Решение поставленной в данном разделе задачи рекомендуется разделить на четыре основных этапа. Схема “алгоритма”, используемого на этих этапах, показана на рис. 1.6.

На первом этапе вычисляются следующие величины: оптимальная полоса пропускания СИЧ F_и1=F_{и опт} при оптимизации для дальности R₀=R₁=R_max (табл. 1.2); эквивалентная спектральная плот­ность G_э1 (I.2I), при которой обеспечивается заданное значение флуктуационной погрешности =₁; отношение мощностей сиг­нала и шума q₁ (1.24), соответствующее G_э1 , а также масштаб­ный коэффициент Μ (1.23)^*). Для получения флуктуационной ₁ и динамической V_д1 погрешностей служит соотношение

, (1.25)

справедливое при указанных в табл. 1.2 формах Н(p), и считает­ся, что минимальное значение ₁ может быть достигнуто при опти­мизации СИЧ для соответствующей этому значению дальности R_max.

На втором этапе по полученному значению q₁ находится q₂, соответствующее дальности пуска R₂ = R_п. Для этого использует­ся соотношение

, (1.26)

справедливое для радиолокаторов, работающих по отраженному от цели сигналу, в которых значение q пропорционально R^-4 ([1], с.65). С помощью указанных выше соотношений последовательно оп­ределяются: эквивалентная спектральная плотность G_э2, соответ­ствующая дальности R₂ = R_п; флуктуационная ₂ и динамическая \/_д2 погрешности на этой дальности, а также суммарная погрешность _2=(₂²+V_д2²)^1/2. При этом считается, что полоса про­пускания СИЧ не изменяется. Естественно, что значение F_и1 уже не является оптимальным для дальности R_п.

На третьем этапе по вычисленному значению G_э2 определяется полоса пропускания F_и2, оптимальная для дальности R₂ = R_п, и вычисляются погрешности ₃, V_д3 и _3 соответствующие дальности R_п при оптимизации СИЧ для этой дальности.

На четвертом этапе рассчитываются погрешности ₄, V_д4 и _4 для дальности R_max в предположении, что СИЧ оптимизиро­ван для дальности R₂=R_п. При этом используется найденная на третьем этапе F_и2 и соответствующее дальности R₁ = R_max зна­чение G_э1 .

Путем сравнения полученных результатов (операция сравнения показана на рис. 1.6 символом " ≷ ") определяется та дальность R_i, для которой целесообразно оптимизировать СИЧ в заданной тактической ситуации. Соответствующие этой дальности F_иi и точностные параметры используются для последующих расчетов и для характеристики канала измерения скорости.

Результаты выполняемых в данном разделе расчетов удобно пред­ставлять в виде таблицы, форма которой приведена ниже.

N	R0	R	q	Gэ	Fи		Vд	
1	R1=Rmax	R1
2		R2
3	R2=Rп	R3
4		R4

Расчеты должны иллюстрироваться графиками. На первом из них представляются, зависимости _ от относительной дальности R / R _max, одна из которых соответствует ΔF_и1 , а вторая – ΔF_и2, т.е. оптимизации СИЧ для дальностей R_max или R_п. Графики строятся для R_minRR_max, где R_min=0,5c_и.

1.6. Расчет энергетических параметров

Под энергетическими параметрами в данном разделе понимаются минимальная мощность принимаемого сигнала, необходимая для дости­жения расчетной точности, и соответствующая ей мощность передатчика РЛ. Для упрощения принято, что коэффициент потерь L_п вклю­чает потери энергии сигнала как в высокочастотных элементах РЛ (кроме потерь в антенно-волноводной системе), так и при обработ­ке сигнала.

Минимальная мощность принимаемого сигнала. Для расчета этого параметра используется соотношение

, (1.27)

где q_min = q₁ - минимальное значение отношения мощностей сигна­ла и шума, соответствующее дальности R_max , на которой обес­печивается расчетная точность измерения скорости; кТ^o=4,1·10^-21 Вт/Гц - произведение постоянной Больцмана на стандар­тную температуру (в градусах Кельвина), при которой определяются шумовые параметры ПУТ; δ F_yпф - шумовая полоса пропускания трак­та обработки сигналов, равная в рассматриваемом канале полосе пропускания УПФ; N_ш - коэффициент шума приемника.

Мощность передатчика. Этот параметр следует рассчитывать по формуле ([l], с. 65 и 73)

, (1.28)

где Р₁₀ - мощность передатчика без учета потерь при распростра­нении радиоволн;  - удельный коэффициент затухания в осадках; R_ос - протяженность зоны осадков. Значение  берется из графиков, подобных показанным на рис. 1.7 ([1] , с. 74), для конк­ретной интенсивности осадков Q , выраженной в мм/ч (в некоторых литературных источниках интенсивность осадков обозначается I).

Рис. 1.7

Характеристики

Список файлов книги