Бакулев (560825), страница 19
Текст из файла (страница 19)
В РЛС испояьзуюгся прямоугольные ЛЧМ-импульсы длительностью 1О мкс, частота заполнения которых меняется по линейному закону от 9,95 до 10,05 1Тц. Определите разрешающие способности по дальности и скорости. 4.!7. Сигнал с внугриимпульспой линейной частотной людуляцисй имеет дли- тельность т„=5 мкс и /г?'=! 0 мГц. Найдите коэффициент сжатия сигналю разре- шающую способность по дальности. 4.13. Постройте частотную характеристику фильтра подавления боковых лепест- ков Хэммингж Постройте выходной импульс, сравните с входным.
4.19. Основание кода т=?, длительность одного дискрета т„=0,1 мкс. Определи- те количество знаков кода. длительность сформированной последовательности, ширину спектра, уровень боковых ле!зестков одиночной и периодической по- следовательностей. 4.20. В схеме рис. 4.22 определите период сформированной последовательности, а также саму кодовую последовательность, если начальная ус гановка триггеров (011). Глава 5. Дальность действия и точность РПС 5.1.
Дальность действия РЛС . Одна из основных задач при проектировании РЛС вЂ” расчет максимальной дальности обнаружения, когда от цели с ЭПР У, принимается сигнал мощностью Р „, при которой цель обнаруживается с заданными вероятностями правильного обнаружения сЗ и ложной трево~и Р, а элементы И; характеризующие положение и движение объекта, измеряются с заданными точностью и вероятностью. б.1.1. Дальность действия РЛС в свободнои пространстве На входе приемника активного радиолокатора действует отраженный сигнал, мощность которого (см. рис.
2.7) (5.!) где Р, — мощность передатчика; Ом — коэффициент усиления передающей антенны; г!, и и — КПД антенно-фидерного тракта передатчика и приемника; Я„з — активная площадь приемной антенны; Яя — ЭПР цели; Я вЂ” расстояние от радиолокатора до цели. С помощью выражения (5. !) можно найти дальность действия радиолокатора в свободном пространстве как при обнаружении цели, так и при измерении ее координат и скорости. При обнаружении цели (Ур) в (5.!) следует Рж заменить на (Р „„„),в=р„,р, где Є— пороговая мощность, т.е.
минимальная мощность сигнала на входе приемника, при которой принятый отраженный сигнал обнаруживается с заданными 0 и Е В режиме измерения следует вместо Р„использовать значение (Рз,„,„)„, при котором погрешность измерения не превышает заданного значения с определенной доверительной вероятностью. Как правило, (Рз„,в)„> Р„,р, и в режиме измерения дальность действия радиолокатора оказывается меньше, чем в режиме обнаружения цели.
С учетом ска- 116 занного дальность действия радиолокатора при обнаружении цели (максимальная дальность обнаружения или измерения) определяется как (5.2) или (5.3) где учтено, что Са = 4л(Я, И~), а индекс «О» означает, что обнаружение происходит в свободном пространстве. В частном случае, когда радиолокатор работает в импульсном режиме и одна и та же антенна используется как при излучении, так и при приеме сигналов, выражения (5.2) и (5.3) принимают вид па то я пор В активном радиолокаторе с активным ответом дальности действия ответчика (й,„,„„,) и запросчика (й„,„,) рассчитывают по формулам (5.4) (5.5) При )(>Лп,з „, сигнал не может быть принят ответчиком, а при Р)й,„, — запросчиком.
Поэтому целесообразен вариант активной системы с активным ответом, у которой ла„„, = Нп„,, для чего необходимо обеспечить равенство Р!зРчзз(Саззрйз/СаззрР2з) Рз Ра рот(Са(от%от/Сатотпзот) а при работе в импульсном режиме (одна прнемопередающая антенна на ответчике и одна на запросчике) РР =Р, Р, Если радиолокатор„установленный на ЛА, имеет индикатор кругового или секторного обзора с яркостной отметкой, в котором яркость 116 изображений на экране пропорциональна мощности Рь то для правильного воспроизведения характера местности на экране индикатора ставится условие; изображение местности одного и того же вида (з„=сопа1) вне зависимости от )7 и (3 при полете на постоянной высоте Н должно иметь одинаковую яркость на экране индикатора, т.е, при Н=сопа необходимо обеспечить Р =сопз1.
Поскольку С„, = С,з =С(а.(3)Са/ ((3) и л=Н(з1п(3) ' (рис. 5.1), на основании (5.2) РС~ог7г7,2~за(се / 2)з1п~ б )ам з з 7' ((3)=сопзг. (4л) Н соа(3 Нормируя ДНА (в максимуме С;-!), получаем Щ) = созес(3~4(соа(3 м секес(3. Таким образом, для наилучшей наблюдаемости земной поверхности навигационный радиолокатор должен иметь ДНА косекансной формы (рис.
5.!,а). В системе УВД при обнаружении ЛА в верхней полусфере с одинаковыми Уо и Н для улучшения наблюдаемости целей следует обеспечить одинаковую яркость отметок на экране индикатора, не зависяшУю от и н (3. В этом случае Рос. вл. Диаграмма напраааеоноегн коееканс- ДНА должна иметь форму ноя ФоРмы. а — РЛС на Ллн л — РЛС на ноаерк- 1 (77) = секес(3 (рис. 5.1,6). Дальность обнаружении в пассивных РЛС. Когда принимается сигнал, излучаемый целью, дальность обнаружения зависит от чувствительности приемников пассивной РЛС (ПРЛС) и мощности сигнала, излучаемого целью. В том случае, когда на объекте (цели) имеется передатчик, соотношения для определения Я,„о совпадают с выражением (5.4), полученным для ответчика.
При отсутствии на объекте аппаратуры, излучаюшей сигнал, можно решить задачу обнаружения этого объекта по его радиотепловому излучению. Известно, что при отличии термодинамической температуры Т, объекта от абсолютного нуля он является источником излучения. Диапазон частот такого излучения простирается от нуля до бесконечности, а его интенсивность неравномерна в этом диапазоне и связана с температурой, формой, материалом и степенью ше- 117 роховатости поверхности. Часть энергии при этом излучается в диапазоне радиоволн.
Интенсивность излучения задается формулой Планка: .У = 2с 'а)у'(ехр()у" IяТ,) — 1) ', (5.6) где Ь = 6,26 10см Вт с — постоянная Планка; я=1,38. 1Осо Вт Гц '. град '— постоянная Больцмана; /'- частота (Гц); с — степень черноты тела или излучательная способность. Максимум излучения приходится на длину волны )лм, значение которой в микрометрах определяется из соотношения Вина: Лл, =3.!О !Т,.
В диапазоне миллиметровых и сантиметровых волн справедливо неравенство ф'» )сТ„, поэтому экспоненту в знаменателе (5.6) можно разложить в степенной ряд и ограничиться двумя членами разложения, тогда (5.6) перейдет в соотношения вида л 2 )Т)2 Зависимость (5.6), показанная на рис5.2 штриховой линией, определяет интенсивность радиотеплового излучения и носит название формулы Рэлея-Дясписа.
Формально она позволяет при расчетах пользоваться не интенсивностью (яркостью) излучения, а температурой объекта Т,. С учетом степени черноты по- верхности объекта вводят так назы- РМС. 5.2, ЗОВПСПМОССЛ,д)л), ПОСтрОСПНяя Васыую ярхеетиуЮ тсынсратуру по формуяом 15.б) и (5.7) Т =аТ,. Полное излучение тела складывается из двух компонентов: собственного радиоизлучения и переизлученных обьектом радиоволн, попадающих на него извне.
Для непрозрачных предметов излучательная способность в и коэффициент отражения К, связаны соотношением е+К, =1, поэтому эффективная яркостная температура Т =аТ,+К Т,, где Т, — температура внешнего облучения. При отсутствии внешнего облучения тела Т, = О, поэтому Те = аТ„= Т,. При одинаковой термодинамической температуре объектов их излучения различаются из-за разной излучательной способности е, н обнаружение объектов возможно по контрасту излучений или яркостных температур ЬТ = Т, — Т, = (к, -аз)Т,. Если объект точечный, т.е.
118 угловой размер источника излучения Ф„меньше ширины диаграммы Ф, антенны ПРЛС, а Т(а,!)) — распределение эффективной температуры по углам а и б, то температура антенны, согласованной с нагрузкой, Т, = Ф, ' ЦТ(а,!)) Т(а,/3)Иа~ф ТО„Ф,' = ТК„, «л Т,= ТКзп+ Ть(1-К„)г!+ Ти(1-ц). Протяженные цели на границе раздела имеют контраст эквивалентных антенных температур, равный ЬТ, = г(К,ЬТ. Для расчета контраста температуры точечных целей следует знать коэффициент заполнения луча антенны К„, поэтому ЬТ„= К,иК„Ь Т. Радиотепловой сигнал, принятый антенной, представляет собой шум, обозначаемый далее и, а дисперсии помехи и сигнала сг, и а„.
прог порциональны полной температуре Т„, учитывающей как температуру антенны Т„так и эквивалентную температуру Т,„„собственных шумов приемника; Т„= Т, + Т „. Это выражение можно привести к обычному, введя коэффициент шума я приемника: Т„= Т, (1+ Т „1Т,)=~ Т,. Когда входная реализация задается и выборочными значениями, то плотности распределения вероятностей радиотеплового шума (сигнала) с шумом приемника и одного шума приемника представляют собой и-мерные гауссовские распределения вероятностей, отличающиеся лишь дисперсиями: и, 1 1г„(иг.и„) = ехр /2ла„,! 2а~ Н и 2(а~ + а~) 1 и„, (и,...и„) = ехр 2я(аз ьа,) гдеУ (а, б) — ДНА; К„- коэффициент заполнения луча. Для распределенных источников радиоизлучения К„=! и Т,=Т. В этом случае необходимо учесть использование площади антенны (КПД антенны) К„, КПД фидерного тракта ~1 и собственные шумы антенно-фидерного тракта Т„= ТК,г1+ Ти (1- «), где Т,— температура окружающей среды.
Кроме того, следует добавить составляющую Т,, соответствующую излучению, принятому по боковым лепесткам антенны Та=(1-К,) д. Следовательно, Следовательно, отношение правдоподобия м г,н...гг ) ~ о ия(ггн'лг ) ~Д+а я от я), из ~ы о„) о„+о,| Отсюда следует, что решение о наличии сигнала можно принимать, сравнивая с порогом накопленное значение его мощности: ~-~~„-2ьз)1 и(Е) = -ехр од, /2л ~ 2о; где Е, (или лл) — среднее значение; сгл,,ол — дисперсия случайных з величин л.,(лз), действующих на входе радиометрического приемника.
Вероятность правильного обнаружения отличия Ы = 2~ — 2з и вероятность ложной тревоги при обнаружении Ы определяется по формулам 120 где 0„,а — пороговое напряжение; К- масштабный коэффициент. Оптимальный обнаружитель радиотеплового сигнала (рис. 5.3) состоит из линейного тракта приемника ЛТП (УРЧ, преобразователь частоты, Рис. а.э. СтРУлтУРнла слома олтималммго оанаРУжитслл Ра- УПЧ), квадратичного лиотснлоаого сигнала детектора КвД, накопителя Е и порогового устройства ПУ. Приемные устройства, используемые для обнаружения радиотепловых сигналов, называются радио- метрическими. Чувствительность таких приемников при обнаружении теплового контраста двух объектов по выходному эффекту ЛТП слЯ=У,-Уь который представляет собой случайную величину, имеющую при больших значениях л или Т„(время накопления) гауссовский закон распределения вероятностей, определяется статистиками помех и сигнала, а также структурой приемника.
Выражение для плотностей вероятностей величин У~ (или Уз) имеет вид, Р = Р(г, > У„, ) = Ф н .т где Ф(х) = — з! ехр(-х /2)й. ч'2~г Полагая У„,ран получаем алгоритм обнаружения контраста ЛУ,О, где ЛЕ имеет гауссовское распределение вероятностей с параметрами Ы и стет при наличии источника излучения О, при его отсут- 2! = и ' Я Хп = К,!г~ или Т = п ~ ~ 2„= К„ггз ю=! адисперсии и„' =2л 'К„'~! и !г~г, =2л 'К„'~з убываютсувелнчениемп. Следовательно, с ростом интервала накопления разброс шумов относительно среднего значения уменьшается, а контраст увеличивается. Поскольку сг~ = Т„, !т — — я(, ' к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
