КУРСОВАЯ РАБОТА
Моделирование полотна АФАР моноимпульсной БРЛС
Содержание
Введение
1. Характеристики и параметры моноимпульсной БРЛС и её антенной системы
2. Моделирование полотна АФАР
3. Анализ результатов моделирования
Заключение
Используемая литература
Введение
Данная работа направлена на моделирование полотна активной фазированной антенной решетки (АФАР) и оценки параметров её работы в составе бортовой радиолокационной станции.
Фазированные антенные решетки являются наиболее эффективными и перспективными антенными системами, которые позволяют осуществлять быстрый обзор пространства, многофункциональный режим работы, комплексирование радиосредств, адаптацию к конкретной радиообстановке, предварительную обработку сверхвысокочастотных сигналов, обеспечение электромагнитной совместимости.
Применение АФАР для построения сканирующих остронаправленных антенн позволяет реализовать высокую скорость обзора пространства и способствует увеличению объёма информации о распределении источников излучения или отражения электромагнитных волн в окружающем пространстве, что является весомым фактором при современном уровне развития авиационного РЭО.
Дальнейшее улучшение характеристик систем с АФАР можно обеспечить, совершенствуя методы обработки сигналов, излучаемых и принимаемых антенной. Антенные системы в скорм будущем должны решать задачи получения внекоординатной информации о цели, т.е. кроме дальности и угловых координат объекта обеспечивать получение информации о его массе, размерах, параметрах движения и осуществлять распознавание образов.
Таким образом характеристики антенны предопределяют ряд основных характеристик бортовых радиоэлектронных комплексов и систем, так как разрешающая способность и точность определения угловых координат, скорость перемещения луча в пространстве, помехозашищенность, сектор обзора и т.д. зависят от характеристик антенной системы.
Характеристики и параметры моноимпульсной БРЛС и её антенной системы
Радиолокацией называется совокупность методов и технических средств, предназначенных для обнаружения различных объектов в пространстве, измерения их координат и параметров движения посредством приема и анализа электромагнитных волн, излучаемых или переизлучаемых объектами.
Радиолокация как научно-техническое направление в радиотехнике зародилось 30-х годах. Достижения авиационной техники обусловили необходимость разработки новых средств обнаружения самолетов, обладающих высокими характеристиками (дальностью, точностью). Такими средствами оказались радиолокационные системы.
Выдающийся вклад в развитие радиолокации внесли русские ученые и инженеры П.К. Ощепков, М.М. Лобанов, Ю.К. Коровин, Б.К. Шембель. В советском союзе первые успешные эксперименты обнаружения самолетов с помощью радиолокационных устройств были проведены еще в 1934/36 гг. В 1939 г. на вооружение войск ПВО поступили первые серийные отечественные радиолокаторы. Существенным шагом в развитии радиолокации было создание в 1940/41 гг. под руководством Ю.Б. Кобзарева импульсного радиолокатора. В настоящее время радиолокация одна из наиболее прогрессирующих областей радиотехники.
Получение информации в радиолокации сопряжено с наблюдением некоторой области пространства. Технические средства, с помощью которых ведется радиолокационное наблюдение, называются радиолокационными станциями (РЛС), а наблюдаемые объекты – радиолокационными целями. Типичными целями являются самолеты, ракеты, корабли, наземные инженерные сооружения.
Радиолокационные системы имеют следующие преимущества перед визуальными: работа РЛС не зависит от наличия оптической видимости и эффективна не только в дневные, но и в ночные часы, в тумане, при дожде и снегопаде. Они обеспечивают большую дальность действия и точность измерения координат цели.
Решающую роль при проектировании и эксплуатации бортовых авиационных РЛС имеют их технические характеристики, и характеристики их антенных систем.
Каждая бортовая РЛС военного назначения обладает двумя видами характеристик: тактическими и техническими.
Тактические характеристики бортовых РЛС представляют совокупность параметров, определяющих возможности их использования для решения поставленных перед самолетом задач. Эти характеристики задаются на этапе начала проектирования РЛС при всестороннем учете условий и особенностей решаемой задачи, требуемых вероятностей их выполнения, экономических, эксплуатационных и других факторов на основе методов системотехники.
Технические характеристики РЛС определяются теми инженерными решениями, которые принимаются при разработке РЛС в обеспечении тактических требований.
К тактическим характеристикам РЛС обзора земной поверхности относят:
1. Назначение и место установки РЛС: РЛС бомбометания, РЛС разведки, РЛС бокового обзора, РЛС обзора и облета препятствий, многофункциональные РЛС и т.д.
2. Зона обзора определяется как область земной поверхности, где требуется решение тактических задач с заданными характеристиками. Параметрами зоны обзора являются:
- дальность обзора, т.е. удаление зоны обзора от РСА;
- углы наблюдения, т.е. положение зоны обзора относительно вектора путевой скорости носителя РСА;
- полоса одновременного обзора по дальности;
- полоса обзора по азимуту;
- время обзора.
Максимальную дальность обнаружения Дmах объектов с определенными ЭПО (удельными ЭПО) и заданными вероятностями правильного обнаружения. При обнаружении наземных объектов и боевой техники на входе РЛС действуют внутренние шумы приемника и отражения от фона местности. Для обнаружения целей с заданными характеристиками необходимо, чтобы отраженный от целей сигнал в заданное число раз превышал уровень фона местности, а фон местности должен превышать уровень внутреннего шума приемника.
Дальность обзора ударных авиационных комплексов обычно составляет 80...160 км
Угол наблюдения для разведывательных систем задается близкий к боковому, а для ударных – любой.
Время обзора зоны. Это время, в течение которого луч антенны РЛС производит однократный обзор заданной зоны. Наиболее жёсткие требования к времени обзора заданной зоны предъявляют РЛС обхода-облёта препятствий и РЛС ударных самолётов.
3. Разрешающая способность РЛС
Разрешающая способность РЛС определяет качество радиолокационного изображения при картографировании. Кроме того, разрешающая способность в значительной степени определяет эффективность решения задач обнаружения малоразмерных целей, распознавания групповых и сосредоточенных целей, а также определения их координат и сопровождения.
Количественной мерой разрешающей способности является ширина изображения точечной цели на определенном уровне, обычно на уровне - 3 дБ от максимума, что соответствует уровню 0,5 по интенсивности изображения. Для устранения влияния искажений формы изображения вследствие ограничения сигнала, уровень сигнала выбирается таким образом, чтобы изображение находилось в линейной части амплитудной характеристики выходного устройства (процессора, индикатора).
В качестве точечной цели обычно используются уголковые отражатели, расположенные на слабоотражающем фоне для исключения влияния фона и соседних объектов. Группа отдельно расположенных отражателей, имеющих ЭПР с различием 5 дБ друг от друга, позволяет использовать их изображение для оценки линейности тракта.
4. Точность измерения координат. Она задается допустимыми ошибками (погрешностями) оценки координат и параметров взаимного движения. Величина ошибок измерения определяется назначением РЛС. В РЛС бомбометания измеряются азимут цели и дальность до нее с очень высокой точностью. В РЛС бокового обзора, предназначенной для ведения воздушной разведки, точности измерения несколько ниже.
5. Помехозащищенность
Возможность работы РЛС в условиях радиоэлектронной борьбы характеризуется скрытностью работы и помехоустойчивостью. Скрытность работы РЛС задается максимальной дальностью, на которой противник может обнаружить сигналы РЛС и определить их параметры.
Помехоустойчивость определяет работоспособность РЛС в конкретной помеховой обстановке, которая задается в виде набора методов и средств РЭБ.
К тактическим характеристикам относят также надежность, массу, габариты, ремонтопригодность и т.п.
Технические характеристики бортовых РЛС определяются теми инженерными решениями, которые принимаются при разработке РЛС в обеспечении тактических требований.
Основными техническими характеристиками РЛС обзора земли являются:
- длина волны, длительность зондирующего сигнала и вид внутриимпульсной модуляции;
- период повторения импульсов, средняя (импульсная) мощность передатчика РЛС;
- метод обзора пространства и форма ДНА;
- коэффициент шума и полоса пропускания приемника, время когерентного и некогерентного накопления сигнала;
- объем памяти, разрядность АЦП и быстродействие системы цифровой обработки;
- методы измерения координат, алгоритмы помехозащиты и тип устройства отображения.
Технические решения, принимаемые в процессе проектирования РЛС, обеспечивают выполнение тактических требований. Поэтому между техническими и тактическими характеристиками существует тесная взаимосвязь.
Обоснование, выбор и расчет технических характеристик по заданной совокупности тактических требований - сложная научно-техническая задача в силу многозначности функциональных связей и влияния статистических факторов.
При обосновании и выборе технических параметров РЛС выявляются противоречия, разрешить которые возможно путем компромиссов или поиском принципиально новых технических решений.
В классической бортовой радиолокационной станции, выполненной на традиционной антенной системе с параболическим рефлектором, сигнал передатчика через переключатель прием-передача поступает на облучатель антенны. Зеркало антенны через систему приводов механически соединено с фюзеляжем или корпусом летательного аппарата. Для стабилизации положения оси антенны при колебаниях корпуса летательного аппарата на двигатели приводов подаются специальные сигналы с системы стабилизации антенны.