Хомяков Толкалин 12_end_3

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

ния. После двух других блоков собираются два изделие и настраиваются с привлечением всех разработчиков. Вторая РЛС проходит контроль на работоспособность в камерах тепла и холода, на брызгозащиту, ме-

ханические и другие воздействия. Первая работающая РЛС уходит на предварительные полевые испытания. Оценивает их комиссия из состава разработчика и заказчика.

После предварительных испытаний РЛС доделывается, корректируется конструкторская документация для серийного производства. Далее изделие уходит на государственные испытания. Государственные испытания проводит заказчик со своим экипажем. После их успешного проведения документация снова корректируется. Ей присваивается литера для серийного производства.

Документация передается на завод – изготовитель серийной продук-

ции. Завод тесно работает с разработчиками, осваивая новую для себя продукцию. Снова корректировка документации, помощь заводу в настройке. И так до полного освоения в серии. На этом роль инженера

– разработчика не кончается. Он продолжает отслеживать свои разр а- ботки у потребителей. Если надо – выезжает в другие города, страны,

полигоны.

Конечно, для менее сложных радиолокационных систем цикл разработка – испытание – производство – освоение у потребителя может быть и короче. Выше изложенная схема разработки приведена лишь для того, чтобы ученик понимал, насколько непроста работа инженера

– разработчика и насколько важен его труд.

5.2. Проектирование РЛС студентами 5.2.1. Место студента в цикле

Основой курсовой работы, курсового или дипломного проекта тоже является задание на проект. Оно, в определенной степени, соответству-

ет техническому заданию – ТЗ для предприятия, но в ограниченно объ151

Инструкции по проектированию

еме и сокращенном цикле. Объем и содержание проекта определяется стандартами, а также документами вуза.

Где место студента в цикле проектирования? Задача проектирования в вузе – дать возможность ученику раскрыть свой потенциал знаний в конкретном деле создания РЛС. Конечно, он еще не может пройти весь трудоемкий путь опытного инженера - разработчика. Но попытаться выполнить выбор, обоснование и расчет общей сигнальной энергетики станции. Найти способы увязки достаточно противоречивых требований: минимально возможной мощности передатчика, рациональных параметров антенн, реализуемых методов обработки отраженных сигналов, способов подавления помех и т.д. В результате проектирования возникают первые ощущения комплексного подхода и применения тех знаний, которые были получены по целому ряду отдельных дисциплин. Появляется понимание того, как работают отдельные устройства в общей системе под названием РЛС. В самом деле, станция включает в себе антенны, передатчики, приемники, фильтры, автоматические обнаружители и др. Если говорить о месте студента в циклах работ по разработке, то, скорее всего, он – специалист №1 в тематическом отделе разработчиков.

Если в задании на проект будет обозначен дополнительный пункт по разработке устройства, например антенны или приемника, то это перенесет его в роль инженера отраслевой лаборатории, разрабатывающего радиотехническое устройство или систему для РЛС. Ну а если ему з а- дадут еще и дать конструкцию РЛС, то эта уже роль инженера конструктора. Таким образом, студент побудет во всех ролях инженеров – разработчиков.

5.2.2. Примеры основных пунктов заданий на разработку РЛС

В зависимости от уровня проекта задание может содержать различный объем и степень детализации. Обычно, тематика работы обсужда-

152

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

ется со студентом с учетом его предпочтений. Содержание проекта, объем теоретического и графического материала согласовывается в установленном порядке. В задание целесообразно включать практиче-

ские работы по разработке, изготовлению и настройке радиотехнических устройств и исследования в пакетах прикладных компьютерных программ. В составе задания имеются пункты основных тактикотехнических характеристик (ТТХ), которые студент обязан выполнить. Рассмотрим некоторые примеры основные ТТХ РЛС различного назна-

чения.

Примерные варианты ТЗ на проектирование:

1. Разработать РЛС для инспектора ГИБДД

Основные ТТХ станции:

1.Дальность действия по легковому автомобилю R=500 м

2.Скорости целей от 20 до 150 км/час.

3.Вероятности обнаружения Роб цели и ложной тревоги Рлт на максимальной дальности: Роб ≥0.8; Рлт ≤10-3.

4.Среднеквадратичные значения случайных ошибок определения координат:

–по дальности: не выполнять;

5. Разрешающие способности:

–по дальности: не выполнять;

–по направлению (азимуту) ∆αр не хуже 50

5.Коэффициент подавления пассивных помех не хуже 30 дб.

7.Точность измерения скоростей сближения (удаления) целей: не хуже 3%.

8.Конструктивное исполнение комплекта – переносной вариант.

9.Масса модуля РЛС в руке не более 1,5 кг.

10.Способ развертывания и работы:

153

Инструкции по проектированию

–работа оператора с руки;

11.Механические воздействия: ГОСТ для переносной аппаратуры.

12.Климатические воздействия:

–диапазон температур -400÷+600 ;

–туман, дождь до 4 мм/час

13.Наработка на отказ 4000 час.

Дополнение:

1.С целью противодействия работам антирадаров, предусмотреть режим кратковременного включения РЛС при измерении скорости.

2.Разработать схему (структуру) канала фильтров и СДЦ и выполнить обоснование и расчет.

2. Разработать РЛС для автоматической регистрации нарушения скоростного режима водителями автомобилей

Основные ТТХ станции:

1.Дальность действия по легковому автомобилю R=500 м

2.Скорости целей от 30 до 200 км/час.

3.Вероятности обнаружения Роб цели и ложной тревоги Рлт на мак-

–по дальности: не выполнять;

–по направлению (азимуту) ∆αр не хуже 30

6. Точность измерения скоростей сближения (удаления) целей: не хуже 3%.

154

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

7. Конструктивное исполнение – автономный переносной вариант. 8. Масса комплекта РЛС не более 15 кг.

9. Способ развертывания и работы:

– без оператора с треноги; 10. Механические воздействия: ГОСТ для переносной аппаратуры. 11. Климатические воздействия:

–диапазон температур -400÷+600 ;

–туман, дождь до 4 мм/час

12. Наработка на отказ 4000 час.

Дополнение:

1.С целью противодействия работам антирадаров, предусмотреть режим кратковременного циклического режима включения РЛС (квазиимпульсный режим).

2.Защитить станцию от пассивных помех. Коэффициент подавления обосновать.

3.Предусмотреть совмещение РЛС с видео регистратором.

4.Сделать эскиз внешнего вида всего комплекса.

3. Разработать систему охранной сигнализации

Основные ТТХ станции:

1.Дальность действия по человеку R=50 м.

2.Скорости целей от 3 до 80 км/час.

3.Вероятности обнаружения Роб цели и ложной тревоги Рлт на максимальной дальности: Роб ≥0.9; Рлт ≤10-5.

4.Среднеквадратичные значения случайных ошибок определения координат:

–по дальности: не выполнять;

Инструкции по проектированию

–по дальности: не выполнять;

–по направлению: не выполнять

6. Регистрировать движение человека со скоростей V≤2 км/час

7. Конструктивное исполнение – автономный переносной вариант.

8. Масса комплекта РЛС не более 15 кг.

9. Способ развертывания и работы:

– без оператора с треноги; 10. Механические воздействия: ГОСТ для переносной аппаратуры. 11. Климатические воздействия:

–диапазон температур -400÷+600 ;

–туман, дождь до 2 мм/час

12. Наработка на отказ 4000 час.

Дополнение:

1.Предусмотреть канал сигнализации.

2.Защитить станцию от пассивных помех. Коэффициент подавления обосновать.

3.Предусмотреть совмещение РЛС с видео регистратором.

4.Сделать эскиз внешнего вида всего комплекса.

4. Разработать систему охранной сигнализации автомобиля

Основные ТТХ станции:

1.Дальность действия по человеку R=10 м.

2.Скорости целей от 2 до 15 км/час.

3.Вероятности обнаружения Роб цели и ложной тревоги Рлт на максимальной дальности: Роб ≥0.9; Рлт ≤10-5.

4.Среднеквадратичные значения случайных ошибок определения координат:

– по дальности: не выполнять;

156

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

5. Разрешающие способности:

–по дальности: не выполнять;

–по направлению: не выполнять;

–по скорости 3 км/час.

6.Коэффициент подавления пассивных помех не хуже 30 дб.

7. Конструктивное исполнение – автономный вариант с питанием от прикуривателя автомобиля.

8. Масса комплекта РЛС не более 200 г.

9. Способ развертывания и работы:

– установка внутри автомобиля, работа автономная; 10. Механические воздействия: ГОСТ для переносной аппаратуры. 11. Климатические воздействия:

– диапазон температур -400÷+600 ; 12. Наработка на отказ 4000 час. Дополнение:

1.Предусмотреть канал сигнализации и связи с водителем.

2.Предусмотреть совмещение РЛС с видео регистратором.

3.Сделать эскиз внешнего вида всего комплекса.

5. Разработать индивидуальную РЛС для пограничника

Основные ТТХ станции:

1.Дальность действия:

–по легковому автомобилю R=≥500 м;

–по человеку R≥200 м.

2.Скорости целей от 3 до 100 км/час.

3.Вероятности обнаружения Роб цели и ложной тревоги Рлт на максимальной дальности: Роб ≥0.8; Рлт ≤10-3.

4.Среднеквадратичные значения случайных ошибок определения координат:

157

Инструкции по проектированию

5. Разрешающие способности:

–по дальности: не выполнять;

–по направлению (азимуту) ∆αр не хуже 20

6.Коэффициент подавления пассивных помех не хуже 30 дб.

7.Конструктивное исполнение – носимый вариант.

8.Масса РЛС не более 5 кг, блока в руке не более 1,5 кг.

9.Способ развертывания и работы:

–работа с руки;

10.Механические воздействия: ГОСТ для переносной аппаратуры.

11.Климатические воздействия:

–диапазон температур -400÷+600 ;

–туман, дождь до 4 мм/час

12.Наработка на отказ 4000 час.

Дополнение:

1.Разработать схему (структуру) канала фильтров и СДЦ и выполнить обоснование и расчет.

2.Предусмотреть возможность распознавания классов целей.

3.Сделать эскиз внешнего вида всего комплекса.

6. Разработать РЛС для погранзастав

Основные ТТХ станции:

1.Дальность действия:

–по автомобилю R≥5000 м;

–по человеку R≥1 км.

2.Скорости целей от 3 до 120 км/час.

3.Вероятности обнаружения Роб цели и ложной тревоги Рлт на максимальной дальности: Роб ≥0.8; Рлт ≤10-3.

158

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

4. Среднеквадратичные значения случайных ошибок определения координат:

– по дальности не более: σr ≤= 50 м;

– по направлению (азимуту) не более: σα ≤ 0

5. Разрешающие способности:

–по дальности: ∆Rр≤60 м;

–по направлению (азимуту) ∆αр ≤ 20

6.Коэффициент подавления пассивных помех не хуже 30 дб.

7.Конструктивное исполнение – переносной вариант.

8.Масса комплекта РЛС не более 15 кг.

9.Способ развертывания и работы:

–работа оператора с треноги;

10.Механические воздействия: ГОСТ для переносной аппаратуры.

11.Климатические воздействия:

–диапазон температур -400÷+600 ;

–туман, дождь до 4 мм/час

12.Наработка на отказ 4000 час.

Дополнение:

1. Предусмотреть измерение дальности за счет маркера непрерыв-

ного излучения или двух антенного варианта.

2.Разработать схему (структуру) канала фильтров и СДЦ и выполнить обоснование и расчет.

3.Сделать эскиз внешнего вида всего комплекса.

5.2.3. Порядок выбора и расчета общих характеристик РЛС Пример для РЛС по заданию №2

Обосновывать и рассчитывать основные характеристики РЛС достаточно сложно. Дело в том, что они взаимосвязаны и изменение или корректировка одного ведет к изменению других. Кроме того , необхо-

159

Инструкции по проектированию

димо помнить о приоритетах. Так, при проектировании дешевых станций, необходимо искать простые решения. Например, РЛС для ГИБДД требует точного измерения скоростей автомобилей. А она зависит, в

первую очередь, от частоты излучения. Это значит, что долговременной стабильности СВЧ генераторов в диапазоне температур окружающей среды надо уделить особое внимание. Для погранзастав важны сразу несколько ТТХ, в том числе дальности действия и точности измерения координат целей. Общего подхода к проектированию не суще-

ствует. Можно лишь рекомендовать один из них, который и будет изложен ниже.

1. Определяемся с длинной волны (частотой излучения)

1.1. Ограничения

Во-первых, выбор длины волны ограничивается возможностями ее согласования с государственными службами частот. Частотные диапазоны давно распределены и заняты системами, излучающими в пространство СВЧ сигналы. Вам могут предложить частотные окна за исключением тех, что уже заняты станциями данного типа. Если варианты частотных окон определены, можно выбирать те, что лучше всего подходят для выполнения конкретных задач.

Во-вторых, разработчику проекта надо предварительно выяснить, имеются ли в данном частотной диапазоне готовые товарные СВЧ генераторы. Те, что он будет готов применить. Разумеется, мощнос ти этих генераторов и способности излучать нужный вид зондирующего сигнала будут уточняться после проведения расчетов.

1.2. Выбор диапазона радиоволн

При выборе диапазона следует учитывать следующее:

– при одной и той же ширине ДНА и коэффициенте усиления, в более длинноволновом диапазоне размеры антенны больше;

160