Измерители скорости (1014416), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Параметры отражающей, поверхности. При расчете мощности пере­датчика ДИС требуется знание ЭПР отражающей поверхности, приходящееся на I м² физической площади этой поверхности, т.е. знание удельной ЭПР S_у.п. Последняя зависит как от типа поверхности, так и от угла падения электромагнитной волны на эту поверхность. В ряде случаев, в том числе и в ДИС, вместо угла падения _п це­лесообразно использовать дополняющий его до 90° угол визирования центра, отражающей площадки в вертикальной плоскости В, равный в ДИС установочному углу луча B₀ .

На рис. 3.7,а показана зависимость S_у.п от B₀ для суши. Циф­рами обозначен вид поверхности: 1- пашня (среднепересеченная без­лесная местность); 2 - лес; 3 - поле с зеленой травой; 4 - пес­чаная пустыня; 5 - поле, покрытое снегом; 6 - ледовая поверх­ность. Графики, представленные на рис. 3.7,б характеризуют изме­нение. S _у.п при отражении от морской поверхности и волнении моря от 1 ( l_м=1) до 6 ( l_м= 6) баллов. Данные заимствованы из рабо­ты ([3] , с. 148) и соответствуют  = 3,2 см. Однако с допусти­мой при оценочных расчетах точностью они действительны и для дру­гих длин волн радиолокационного диапазона. Из графиков следует, что при полете ЛА над морем наихудшие условия (наименьшие значе­ния удельной ЭПР) наблюдаются при малом волнении моря. На эти ус­ловия следует ориентироваться при расчете энергетических парамет­ров ДИС, если в исходных данных не оговорены более жесткие условия.

Рис. 3.7

С производной K_s = dS_у.п(B)/dB, т.е. с изменением S_у.п в пределах луча ДНА, связана погрешность смещения ДИC. Значение величины К_s (в дБ/градус) определяется по графикам рис. 3.7,б для наиболее неблагоприятной ситуации, когда К_s имеет наиболь­шее значение. Для определения К_s следует найти угол наклона ка­сательной к соответствующей заданию кривой S_у.п в точке, где В равно установочному углу луча в проектируемом ДИС.

3.3. Расчет параметров антенной системы

В данном разделе объединены вопросы, связанные с определением недостающих (в исходных данных) установочных углов ДНА, ширины ДНА в различных плоскостях и активной площади антенны. Считается, что в ДИС имеются две идентичные (передающая и приемная) антенны, каждая из которых представляет собой прямоугольную ФАР с размера­ми l_x и l_z (см. рис. 3.2,а), причем эти размеры обычно связаны соотношением

l_x=2l_z. (3.3)

Установочные углы лучей ДНА. Для нахождения угла Г₀ следует воспользоваться указанным в исходных данных отношением коэффици­ентов М_zx = М_z/М_x или задаться этим отношением, исходя из соображений, указанных в разделе 3.1. Используя табл. 3.2, легко показать, что при ⋌-образном расположении лучей ДНА

М_zx = ctg Г₀ . (3.4)

Подобное соотношение можно получить и при других конфигурациях лучей ДНА.

Установочные углы ₀ и ₀ определяются по формулам ([3] , § 3.3), очевидным из рис. 3.2, в,

(3.5)

Ширина ДНА. Расчет следует начать с нахождения размеров l_x антенны. Если эти размеры не заданы, то можно использовать заданную или допустимую относительную погрешность смещения _x = (V_см/V)_x, знание которой позволяет вычислить ширину ДНА в плоскости, параллельной плоскости XOO’ (см. рис. 3,2, в), а по полученному значению _x определить l_x и с помощью (3.3) найти второй размер l_z антенны.

Действительно, как следует из ([3] , §§ 3.3 и 4.7; [8] , § 1.3), относительная погрешность смещения

. (3.6)

Откуда

, (3.7)

где коэффициент 57,3 введен для перевода значений _x из радиан в градусы, а коэффициент K_см, характеризующий отражающую повер­хность, рассчитывается по эмпирической формуле

K_см = 13,2 K_s (B₀), (3.8)

в которую K_s(B₀) подставляется в дБ/градус (см. раздел 3.2).

Размер l_x антенны, от которого зависит _х, находится из соотношения, определяющего ширину ДНА прямоугольной ФАР ([7], т.2, с. 61)

. (3.9)

Аналогичное соотношение служит и для вычисления _z – ширины ДНА в плоскости, параллельной плоскостиZOO’ (см. рис. 3.2, в):

. (3.10)

Обычно _x и _z не превышает 10^о и для расчета ширины ДНА в плоскостях углов ₀, ₀ и В₀ можно воспользоваться приближенными соотношениями ([3], § 3.3):

(3.11)

Активная площадь антенны. Знание значений _ и _, выраженных в градусах, дает возможность рассчитать коэффициент усиления ФАР с помощью соотношения ([7], е.2, с. 56)

, (3.12)

где принято, что КПД антенны ДИС _а = 0,79. При данном G_а активная площадь антенны равна

. (3.13)

3.4. Расчет параметров преобразованного сигнала

В данном разделе рассматриваются параметры преобразованного (доплеровского) сигнала на выходе балансного смесителя БС (см. рис. 3.5 и 3.6) приемно-усилительного тракта (ПУТ): минимальное и максимальное значения доплеровского сдвига частоты и ширина спектра доплеровского сигнала, а также масштабные коэффициенты и требуемое отношение мощностей сигнала и шума на входе измери­теля частоты.

Доплеровский сдвиг частоты. Расчет экстремальных значений доплеровского сдвига частоты F_{д min} и F_{д max} выполняется с помощью соотношения

, (3.14)

которое следует из выражений, описывающих доплеровские сдвиги частоты по лучам ДНА ([1], с.245-246). При этом знак F_д учи­тывается только в вертолетных ДИС, а значения составляющих ско­рости и угла сноса должны соответствовать режиму полета, при ко­тором наблюдаются искомые экстремальные значения F_д.

Результаты расчета рекомендуется представлять в виде табли­цы (вместе с данными, полученными при вычислении ширины спектра доплеровского сигнала):

j	Fдj	Fдx j	Fдz j	Fдxy j	Fдzy j	Fдj
1
2	-
3	-
4		-	-	-	-	-

В этой таблице прочерки соответствуют параметрам, несущест­венным для последующих расчетов.

Ширина спектра доплеровского сигнала. Согласно рекоменда­циям ([3], §3.3; [8], §1.3) считается, что полный спектр доплеровского сигнала F_д формируется в результате геометрического сложения спектров, обусловленных конечной шириной ДНА в плоскостях углов ₀ и ₀ . В общем случае расчетное соотношение имеет вид

, (3.15)

где F_дxj и F_дzj – составляющие этого спектра по осям координат (см. раздел 1.3)

; (3.16)

, (3.17)

а составляющие F_дxyj и F_дzyj характеризуют расширение спектра из-за влияния вертикальной скорости ЛА:

; (3.18)

. (3.19)

В формулах (3.16) - (3.19) значения ширины диаграммы направ­ленности _ или _ подставляется в градусах, что учтено коэф­фициентом 57,3 в знаменателе соответствующих выражений.

При частотно-модулированном зондирующем сигнале спектр преобразованного сигнала (рис. 3.8) содержит, как указывалось в разделе 3.1 ([l], с. 250-251), ряд составляющих на частотах nF_мF_д. Значение F_д, найденное из (3.15), есть ширина спектра любой из этих составляющих.

Рис. 3.8

Масштабные коэффициенты. Необходимые для нахождения точностных параметров ДИС масштабные коэффициенты вычисляются по форму­лам, приведенным в табл. 3.2. Эти формулы справедливы при ⋌ - об­разном расположении лучей ДНА и одинаковой точности измерения F_д по всем лучам. Масштабные коэффициенты при других конфигура­циях лучей имеются в литературе ([б], с. 28) или рассчитываются с использованием зависимостей V_i=f(F_дк), где i=x, у или z , содержащихся в ([3] , § 2.4; [8] , §§ 2.2 и 7.1).

Отношение мощностей сигнала и шума. Расчету подлежат следую­щие значения отношения мощностей сигнала и шума на входе измери­теля частоты: q₁ в максимальном режиме; q₂ - в крейсерском ре жиме и q₃ в режиме МВП. Значение q₁ необходимо для определения требуемой мощности передатчика ДИС, a q₂ и q₃ - для расчета флуктуационной погрешности ДИС в основных режимах полета ЛА.

Если в исходных данных ни одно из значений q_j не задано, то следует воспользоваться заданной или допустимой флуктуационной погрешностью измерения скорости. Допустим, что задана флуктуационная погрешность (_x)₂ измерения составляющей скорости V_x в крейсерском режиме полета ЛА. Из соотношения для , приведенного в табл. 1.2, можно найти связанную с q₂ эквивален­тную спектральную плотность флуктуации на выходе частотного дискриминатора (ЧД) измерителя частоты, используя соотношение (1.21):

, (3.20)

Характеристики

Список файлов книги