Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Поэтому наилучшим методом является исследование различных типов антенных решеток и выбор наиболее экономичного. Количество исследуемых типов зависит от возможности получения проверенных узлов н деталей и от их стоимости Процесс минимизации стоимости лля данной функциональной схемы заключается в выборе оптимального числа передатчиков и приемников н установления уровня средней мощности. Этот процесс повторяется для каждой функциональной схемы, после чего производится сравнение стоимостей. Такой процесс используется на этапе эскизного проек. тирования в качестве основы для принятия ряда решений„ например, по выбору узлов и деталей, системы управления лучом, применения одного усилителя мощности на каждый элемент антенны или олного усилителя на М элементов, общей антенной решетки на передачу и прием или раздельных антенных решеток и пр.
Упрощенное уравнение стоимости антенной решетки имеет вид С =Сд йгв+ Сг !Уг-тСр Рат +С1!. ьв (14) илн С=С„Л„+ Сг)цг+СрЛг(ра(д)+ СО„„, где Сл — стоимость не только одного приемного элемента антенны, но и соответствующих пропорциональных частей опорной структуры, кабелей, системы управления лучом и других элементов, стоимость которых зависит от количества приемных элементов; Ст — стоимость одного передающего элемента„ аналогичная стоимости Св, в которую однако не должна входить стоимость- элементов, пропорциональная средней мощности. Если один усилитель мошности используется для возбуждения М отдельных передатчиков, то Ст заменяется См(М+Сг, где См — стоимость усилителя мощности; Ср — стоимость на ! Вт излучаемой средней мощности, в которую входит стоимость источни- КОВ Пятаиня, МОдуЛятОрОВ, СИСТЕМЫ ОХЛаждЕНИя, ПОдетаНцИИ И Прд Соазв— фиксированные расходы, включая регулировку РЛС, стоимость индикаторов, устройств обработки сигнала и данных и другие фиксированные расходы.
159 Гл. 4. Радиолокационные станции наблюдения зо ИСЗ Если имеется желание минимизировать расходы не только на установку оборудования, но и за определенный период работы, то в стоимости Ся, Ст н Ср следует также включить эксплуатационные расходы за какой-либо овредезеиный период, например за 5 или 10 лет.
Стоимость равных типов систем может быть различной и должна быть рассчитана для каждой функциональной схемы, в которую могут входить другие типы передаюших устройств илн систем управления лучом. Могут быть выведены более подробные уравнения стоимости, в которых составлиюшне, пропорциональные Ит или Уя (например, число рядов или столбцов 1!3 1/2 антенной решетки или число приемных лучей) выражены в явной форме, а не включены в фиксированные стоимости, Однако, если в явной форме выражено слишком большое количество факторов, уравнения становятся довольно гро.
мозлкими, и во многих случаях сомнительно, чтобы увеличение точности расчета оказалось оправданным, особенно на этапе эскизного проектирования. При большом количестве возможных вариантов илн прн включении в расчет повышенного количества переменных факторов может оказаться более целесообразным разработать для всего процесса оптимизации стоимости программы для ЭВМ. Кроме того, необходимо иметь в виду, что результаты оптимизации стоимости можно использовать для сравнения различных вариантов разработки только для данной организации, так как методы разработки, опыт и стоимость в разных организациях различны. Единственным ограничением, накладываемым на переменные в (!4), является уравнение мошностн в плоскости апертуры [см.
(13)]. Для решения уравнения минимальной стоимости мы исключаем из него одну из переменных с помощью (!3). Удобнее всего исключить переменную ИгРе(д, что дает к, к С=С!! У!1+ Ст. Ут + Ср у + уч у + С!шее, (15] д дг1 Затем берутся частные производные по Ив и Ит, которые приравниваются к нулю, и решаются два совместных уравнения относительно Уя и Ит. Это дает оптимальные значения Ил и Ит, выраженные через константы стоимоотн и энергетические требования, оптимальное значение Р)г( находится путем подстановки значений Ил и Ит в уравнение для мощности в плоскости апер.
туры, а минимальная стоимость — подстановкой найденных оптимальных значений в уравнение стоимости. Полученные в результате формулы приведены в табл 2, причем дается танже формула для случая, когда количество Иа ограничено н равно Иг, как это имеет место, например, в антенных решетках с кваэиоптическим облучением. Приведенные выше выводы сделаны при следуюших допущениях 1см. (13)]: 1) ширина диаграммы поиемкого устройства является переменной величиной, пропорциональной Уа /3 2) антенная решетка передаюшего устройства облучена равномерно, а чис.ло приемных лучей (равное отношению площади сечения луча на передачу к плошади сечения луча на прием) рассчитано на полное использование энергии передатчика.
В приведенных выше выражениях в качестве переменных были использованы величины Ил, Иг и скеажность импульсов Ф. Выбор в качестве переменной, прн заданной мошности, скважности импульсов, а не импульсной нли средней мошности на один элемент антенны (Ро или РзЩ логически более оправдан, так как импульсная мошность на один элемент не является непрерывной переменной и обычно определяется примененными лампой или фаэоврашателем.
При этом подразумевается, что всегда лучше использовать эти приборы на номинальной импульсной мошности, так как номинальное значение определяется (среди ряда других факторов) требуемой надежностью. (60 4.8. Универсальные РЛС обнаружения В сопровождения Таблица 2 Уравнения оптимизации стоимости 1. Оптимальная средняя мощность на элемент антенны: где а=!гКг/Кю 2.
Оптимальное число приемников; Ке Ср (1+2а ~IСгКСг) С 3. Оптимальное число передатчиков: 4. Минимальная стоимость: г — ~" .ГС,~ Сю!в=2 КеСр Сц !+ 2а ~уг ~ +С~шее. Р' С, У' Ь. При ограниченном числе УП, равном У~ .. Общее заключение ио формулам стоимости. Хотя приведенные выше формулы дают оптимальные решения с точки зрения экономичности, оии могут привести к таким значениям параметров, которые практически невозможно будет реализовать. В связи с этим полученные значения необходимо тшэ. тельно проверить.
В частности, особое внимание нужна уделить следующему: 1 Мощность на олин элемент антенны Ре1и может оказаться слишком большой о~носитеиьно допустимой номинальной мощности лампы, либо скважпость импульсов будет настолько большой, что потребуется чрезмерная ширипа полосы пропускания схемы. 2. Отношение Ия114г может оказаться таким, что потребуется чрезмерно большое устройство обработки сигналов многоканального приемника.
3. Значения ширины диаграммы направленности могут оказаться спиш«ем большими или слишком малыми, затрудняющими выполнение других требований, предъявляемых к системе, например, по уровню боковых лепестков лли по разрешающей способности. Действительные значения констант в формулах стоимости зависят от того или иного выполнения, однако можно привести некоторые характерные значения и отметить возможный диапазон их изменения. Стоимость 1 Вт средней ыогдности Ср является константой, иаимеяее изменяющейся в очень широком диапазоне изменения уровня мощности усилителя. К моменту написания этого справочника типичным значением было 5 долл.
за 1 Вт с колебаниями шббьй. Следующий по диапазону возможных изменений является стоимость ва один приемный элемент Се Характерным значением является примерно 500 долл. па элемент с диапазоном изменений от 100 до 2000 долл. Более высокие цепы 161 Гд 4. Радиолокационные станцив наблюдения за ИСЗ относятся к случаю, когда требуется полный прием ортогональных поляризаций.
Стоимость на один передающий элемент Сг подвержена, как и можне было ожидать, наибольшим изменениям. Стоимости изменяются от небольшого значения порядка 200 долл. на элемент до 10 000 долл. на канал. Следует однако отметить, что минимальная стоимость системы изменяется приблизительно пропорционально корню четвертой степени из Сг. 4.4. Специализированные системы наблюдения Исторически специализированные системы наблюдения, предназначенные для сопровождения сяутнинов, появились раньше используемых в настоящее время универсальных систем. Имеется много случаев, когда для получения более полных (либо более точных) орбитальных данных для выполнения других заданий желательно иметь специализированное устройство, функцией которого является сопровождение небольшого числа объектов или объектов специального класса.
В ряде систем обнаружение и сопровождение являются функциями вспомогательными к основному заданию по управлению спутников с помощью команд или приему телеметрических сигналов. Большей частью специализированные системы, рассчитанные на специальные орбиты или полезные части спутников, весьма экономичны. Обычно это системы, выполняющие функции только сопровождения, для которых необходимы некоторые априорные сведения об орбите. Хотя имеется возможность использовать непосредственное обнаружение отраженного эхо-сигнала, ббльшая часть таких систем работает с ответчиком и (или) с различными устройствами, усаливающими сигнал, например с отражателями, благодаря чему зничительно уменьшается требуемая мощность.
Существует класс космических объектов, для которых специализирован. ные системы почти обязательны. К ним относятся объекты, находящиеся на очень больших высотах, например, спутники на синхронной экваториальной орбите или ракеты для зондирования глубокого космоса, так как универсальная система обнаружения и сопровождения при таких чрезвычайно больших расстояниях экономичесни нецелесообразна (см. З4.6). Для сопровождения ракеты, запущенной в сторону Луны, или межпланетной ракеты необходимы сравнительно большие зеркальные антенны даже при наличии ответчика.
В силу самого харантера специализированных систем диапазон используемого в них оборудования чрезвычайно велик. Параметры многих систем определяются факторами, не связанными с сопровождением. Подробный обзор методов выбора аппаратуры выходит за рамки этого справочника. Первой уста. нонкой электронного сопровождения специального назначения была система М1пйгасй [10), разработанная сначала для проекта Напииагб. Иа спугни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
