Book1 (560502), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

(время наблюдения) T_наб= 1/ΔF_фк, время обзора Т_обз = N Т_наб =

После введения (1.5) и решения уравнения модели относительно
показателей качества приемопередатчика окончательно получим

По условиям задачи правая часть является постоянной величиной

PN=A = const.

В дальнейшем будем считать, что А = 100 Вт.

3. Составление электрической структурной схемы
приемопередатчика

В качестве первого варианта приемопередатчика рассмотрим одноканальную структуру с поиском по частоте. Электрическая структурная схема одноканального приемопередатчика приведена на рис. 1.3.

Принимаем решение строить передатчик на основе электровакуумных приборов (ЭВП), поскольку на полупроводниковой элементной базе трудно получить требуемую мощность передатчика.

Рис. 1.3. Электрическая структурная схема одноканального приемопередатчика бортовой РЛС.

30

Приемный тракт приемопередатчика ПРД может быть выполнен на элементной базе радиоаппаратуры IV поколения. В качестве конструктива тракта выбираем микросборку (на схеме рис. 1.3 выделена пунктиром), состоящую из функциональных элементов: смесителя СМ, гетеродина Г, усилителя Ус и фильтра Ф.

Произведем оценку принятого решения, считая, что критерием предпочтения является суммарная масса приемопередатчика. Как показано в [7], для передатчиков на ЭВП удельный коэффициент массы (с учетом вторичного источника питания (ВИП) и коэффициента дезинтеграции) k p = 0,5 кг/Вт.

Функциональным параметром приемника будем считать количество приемных каналов N_прм При выполнении канала в виде микросборки легко определить ее массу т _МСБ = 0,05 кг и, следовательно, удельный коэффициент массы приемника k _N = 0,05 кг/канал.

Таким образом, суммарная масса одноканального приемопередатчика может быть определена как

m₁ =k_pP + k_NN_npu = 0,5•100+0,05•1 =50,05кг .

Поскольку m_доп= 5 кг, требование к массе приемопередатчика при

принятом структурном построении не выполняется. Одновременно не выполняется и требование к надежности. Интенсивность отказов передатчика на ЭВП составляет 10^-4 1/ ч, приемника в виде МСБ 10^-6 1/ ч. Отсюда Λ₁ = 10^-4 + 0,01•10^-4=1,01•10^-4>Λ_доп

Поэтому рассмотрим второй ва-
риант структурной схемы (рис. 1.4) с
многоканальным приемником. Ис-
пользование многоканального при-
емника дает возможность за счет не-
значительного увеличения массы
приемной части существенно сни-
зить массу передатчика. Каждый
приемный канал выполняется в виде
микросборки и содержит гетеродин,
перестраиваемый в пределах
ΔF_ц /N_прм , смеситель, усилитель и

Рис. 1.4. Электрическая

структурная схема

приемопередатчика бортовой РЛС с

многоканальным приемником

фильтр с полосой ΔF_Фк . Как и в первом варианте, для построения
передатчика используем ЭВП.

31

Суммарная масса (критерий предпочтения) приемопередатчика с
многоканальным приемником определяется по уже известной формуле

m=k_PP+k_NN_прм (1.7)

и зависит от числа приемных каналов N_прм .

Оптимальное количество каналов, которому соответствует минимальная суммарная масса приемопередатчика, можно найти простым перебором или с помощью одного из методов нелинейного программирования. Воспользуемся методом множителей Лагранжа [2]. По условию задачи целевая функция (1.7) должна быть минимизирована при ограничении φ = РN_прм - А = 0.

Функция Лагранжа записывается в виде

Ф=k_p+k_NN_прм+β(PN_прм-A) (1.8)

где β— неопределенный множитель Лагранжа.

Условием экстремума функции (1.8) является следующая система
уравнений:

δФ/δР =k_P+βNпрм =0;

δФ / δN_прм = k_N+βP = 0; (1.9)

δФ / δβ = PNпрм-А = 0.

В результате ее решения находим

Требуемая мощность передатчика

Суммарная масса приемопередатчика т₂ = 0,5- 3,3 + 0,05- 30 = 3,15 кг.

Если составить уравнение относительно масс, то нетрудно убедить-
ся, что при многоканальной структуре приемника массы передатчика и приемника разделились поровну.

Проверка ограничений на материальные параметры приемопередатчика показывает, что т ₂ < т _доп , однако ограничение на интенсивность отказов, как и в первом варианте, не выполняется:
Λ₂=10^-4 + 30·10^-6=1,3-10^-41/ч>Λ_доп.

Продолжаем поиск лучшего варианта структурной схемы приемопередатчика. Замечаем, что в приемопередатчике с многоканальным при-

32

емником уровень мощности передачи (Р = 3,3 Вт) позволяет пересмотреть его элементную базу.

Рассмотрим вариант
структурной схемы приемо-
передатчика (рис. 1.5), в ко-
торой передатчик выполнен
по схеме сложения мощно-стей отдельных маломощ-
ных генераторов. Каждый
из них отдает в антенну
мощность Р /N и реализу-

Рис. 1.5. Электрическая структурная схема

приемопередатчика бортовой РЛС

на микросборках СВЧ-модулей

ется в виде СВЧ-микро-

сборки. Для построения передатчика выбираем микросборку типа СВЧ-модуля MERA. Выходная мощность модуля Р_м = 0,7 Вт, удельный коэффициент мощности k_p =0,14 кг/Вт.

Заданная мощность передатчика обеспечивается при количестве модулей N _м = 3,3/0,7 = 4,8 . Однако, принимая во внимание неизбежные потери в схеме сложения и необходимость применения четного количества пар генераторов, полагаем N _м =8.

При выбранных параметрах передатчика суммарная масса приемопередатчика составит

m₃=k_pм·P_M·N_M + k_NN_npu = 0.l4·0.7·8 + 0.05·30 = 2.26 кг.

Следовательно, использование СВЧ-микросборок в передатчике позволяет получить дополнительный выигрыш в массе устройства.

Поскольку интенсивность отказов СВЧ МСБ равна 10~⁶1/ч, интенсивность отказов приемопередатчика

Λ₃ = 8·10^-6 + 30·10^-6 ≈ 0.4∙10^-4 1/ч,

что значительно меньше допустимого значения.

Заметим, что выход из строя одного из каналов в приемнике или передатчике не ведет к нарушению работоспособности устройства в целом. Поэтому фактическая надежность многоканального приемопередатчика, оцениваемая интенсивностью отказов, будет выше расчетной.

33

4. Оценка схемно-конструкторских решений приемопередатчика по комплексному показателю качества

Исходя из назначения и условий эксплуатации приемопередатчика установим весовые коэффициенты показателей качества конструкции.Поскольку масса приемопередатчика рассматривалась в качестве критерия предпочтения, полагаем φ_т = 1,0. Весовой коэффициент интен-
сивности отказов принимаем равным 0,8. Тогда комплексные показатели качества, соответствующие трем вариантам построения приемопередатчика, будут иметь следующие значения:

Ввиду того что уменьшение суммарной массы т и интенсивности отказов Λ приемопередатчика способствует повышению его качества, лучший вариант определяется по меньшему значению комплексного показателя.Таким образом, выбирается третий вариант приемопередатчика.

1.3. Ограничения на показатели качества конструкций РЭС

Часть показателей качества по тем или иным причинам может быть переведена в состав ограничений. Каковы же эти причины и какие из показателей качества чаще всего могут попасть в группу ограничений?Рассмотрим некоторые примеры конструкций РЭС разного уровня иерархии системы, начиная с верхнего.

Уровень 5 д — составляющие подсистемы самолета. К ним отно-
сятся планер, двигатель, топливо, полезная нагрузка и бортовое радио- и электрооборудование (РЭО). Масса самолета состоит из суммы масс его составляющих, т.е. т _сам = т _пл + m_ДВ + т _т + т _н + m _рэо . Разделив обе части уравнения на массу самолета, получим так называемое «уравнение существования самолета»: 1 =μ_пл + μ_дв + μ_т + μ_н+ μ_рэо ,где μ_i=m_i/m_сам m_i,- составляющая масса самолета.

34

В табл. 1.2 по зарубежным и отечественным [8] рекламным данным приведены технические характеристики и доли составляющих массы условных тяжелого, среднего и легкого самолетов.

Таблица 1.2

По приведенным данным можно определить в конкретных случаях допустимые массы на РЭО, при которых для самолетов существует возможность подняться в воздух. Любое перераспределение масс составляющих самолета может быть пересчитано в изменения его технических характеристик с помощью формул, приведенных в [8].

Характеристики

Список файлов книги