Расчет приемника наземной обзорной РЛС (стр. 3 из 8)
Время облучения цели в секундах (длительность пачки импульсов):
Количество импульсов, отраженных от цели:
Для однозначности измерения дальности до объектов период повторения импульсов должен удовлетворять следующему условию:
Тп = 2.5 Dмакс / C.
- условие выполняется.
Эффективная площадь антенны связана с КНД антенны:
Sa = 2 Ga / (4 ).
Длина волны на частоте сигнала (в м):
Эффективная площадь антенны (в км2):
КПД приемо-передающего тракта определяется потерями в высокочастотных цепях; обычно =(0,5...0.9). Принимаем:
Для приемников РЛС можно взять q = (1 … 3) ([1] c. 94).
Коэффициент прм = 1 может быть представлен произведением:
прм = 1 2, где:
1 характеризует потери на неоптимальную обработку одиночного импульса;
2 учитывает потери на неоптимальную обработку при накоплении импульсов пачки.
Чем ближе процесс обработки сигнала в приемном тракте к оптимальному, тем прм ближе к единице. Если приемник построен так, что выделение одиночных импульсов пачки осуществляется за счет согласования полосы приемника с полосой принимаемого сигнала, то 1 = 1.2. При этом Пс = 1.3 / и. Если в качестве накопителя импульсов пачки используется интегрирующее устройство или свойство послесвечения экрана электронно-лучевой трубки индикатора, то
.Берем:
Тогда:
Для определения коэффициента километрового затухания радиоволн в атмосфере в зависимости от длины волны, на которой работает РЛС, следует воспользоваться графиком, показанным ниже.График учитывает влияние различных метеоусловий на прохождение радиоволн.
Рисунок 1. Влияние различных метеоусловий на прохождение радиоволн.
Сплошные кривые на рисунке отображают поглощение в дожде:
1 - мелкий дождь с осадками 0.25 мм/ч;
2 - слабый дождь (1 мм/ч);
3 - средний дождь (4 мм/ч);
4 - сильный дождь (16 мм/ч);
5 - очень сильный дождь (100 мм/ч).
Пунктирные линии определяют поглощение в тумане и облаках:
6 - при плотности конденсированной воды 0.032 г/м3 и видимости ок. 600 м;
7 - при плотности конденсированной воды 0.32 г/м3 и видимости ок. 120 м;
8 - при плотности конденсированной воды 2.3 г/м3 и видимости ок. 30 м.
В наихудшем случае километровое затухание в дБ:
То же в линейных единицах:
Теперь можно найти коэффициент шума радиолокационного приемника, удовлетворяющий заданным условиям:
Рассчитанный коэффициент шума должен быть обеспечен за счет рационального выбора структуры первых каскадов приемника. При этом учитывают их ориентировочные показатели, указанные в таблице 2 ([1] c. 16)
Таблица 2
В таблице 2 обозначены:
Nмин - минимальный коэффициент шума цепи;
Kp - коэффициент передачи цепи по мощности,
Ксв и Копт - принятое и оптимальное значение коэффициента связи,
Тc- относительная шумовая температура смесителя;
Kpпч - коэффициент передачи преобразователя частоты по мощности.
Коэффициент шума супергетеродинного приемника:
, гдеNвц, Nурч, Nпч, Nупч - коэффициенты шума входной цепи, УРЧ, преобразователя частоты и УПЧ соответственно;
Kpвц, Kpурч, Kpпч - коэффициенты передачи мощности входной цепи, УРЧ и преобразователя частоты;
Lф = 10 -0.1 Ч bф Ч lф - коэффициент передачи мощности антенно-фидерного тракта;
bф - погонное затухание;
lф - длина фидера.
Задачей предварительного расчета является подбор такой структуры приемного тракта устройства, при которой наряду с прочими заданными параметрами обеспечивается коэффициент шума не более допустимого, найденного по приведенным выше соотношениям. Найдем величины, входящие в вышеприведенную формулу.
При согласовании антенны со входом приемника Kсв = Kопт. Тогда для входной цепи коэффициент передачи по мощности и коэффициент шума:
Оценим коэффициент шума приемника без УРЧ.
При использовании балансного смесителя на полупроводниковых диодах необходимо знать относительную шумовую температуру смесителя - Тc и коэффициент передачи преобразователя частоты по мощности - Kpпч . В соответствии с рабочей частотой приемника используем в смесителе ТКД типа 3А111Б. Его данные:
Отсюда имеем:
Коэффициент шума выбранного ранее для УПЧ транзистора:
Коэффициент шума первого каскада УПЧ:
Погонное затухание в антенно-фидерном тракте [1] с. 15 в дБ/м:
Зададимся длиной фидера (в м):
Коэффициент передачи мощности антенно-фидерного тракта:
Коэффициент шума приемника без УРЧ:
Рассчитанный коэффициент шума больше допустимого, поэтому рассмотрим вариант преселектора с УРЧ в виде каскодного транзисторного усилителя. Для него из таблицы имеем:
Тогда коэффициент шума приемника с УРЧ:
Рассчитанный коэффициент шума меньше допустимого, поэтому продолжим расчет.
1.7 Расчет требуемой чувствительности приемного тракта
Шумовая полоса приемника:
Чувствительность приемного тракта определим из соотношения:
1.8 Расчет коэффициента усиления приемника до детектора и распределение усиления по трактам
Распределение усиления в приемнике определяется двумя противоречивыми условиями ([2] с. 90):
а) с одной стороны, следует стремиться к увеличению усиления во входных цепях и каскадах приемника, так как чем больше коэффициент усиления по мощности первого и следующих за ним каскадов, тем меньше общий коэффициент шума приемника и лучше его чувствительность;
б) с другой стороны, усиление во входных каскадах приемника с точки зрения многосигнальной избирательности должно быть небольшим, чтобы амплитуда сигнала (полезного и мешающего) не превышала диапазона линейности первого, второго и т. д. каскадов УРЧ, первого преобразователя и т. д. до фильтра основной селекции, относительно слабо защищенных перестраиваемыми по диапазону избирательными системами.
Структура каскадов преселектора определяется требованиями к коэффициенту шума и ясна из предварительного расчета. Теперь найдем количество каскадов в тракте УПЧ.
На основании расчитанных ранее величин, мощность сигнала на входе УПЧ составит:
Напряжение сигнала на входе первого каскада УПЧ при согласовании этого каскада со смесителем и входной проводимости каскада примерно равной проводимости предполагаемого к применению транзистора (проводимость делителя смещения gдел << g11э):
Для нормальной работы импульсного детектора в линейном режиме требуется, чтобы напряжение на его входе Uвх_дет = (0.5 ... 3) В. Возьмем:
ринимаем коэффициент запаса для учета старения электронных приборов в процессе эксплуатации:
Тогда требуемый коэффициент усиления тракта промежуточной частоты: