Московский авиационный институт

(Государственный технический университет) «МАИ»

Факультет радиоэлектроники летательных аппаратов

Кафедра 401 «Радиолокация и радионавигация»

Курсовой проект по дисциплине

«Локационные методы исследования объектов и сред»

Выполнил: студент гр. 04-427

Беляков Л.С.

Проверил: д.т.н., профессор

Гаврилов К.Ю.

Москва, 2009 год

Оглавление

Задание …………………………………………………………………………………………………………………………….….. 3

Расчёт дальности действия РЛС в свободном пространстве …………………………………………….. 4

Расчёт дальности действия РЛС с учётом затухания в атмосфере ……………………………..……… 5

Расчёт дальности действия РЛС с учётом влияния поверхности земли ………………………….. 12

Список литературы ……………………………………………………………………………….……………………….…… 13

1. Расчёт дальности действия РЛС в свободном пространстве

Уравнение дальности действия в свободном пространстве (то есть без учёта влияния Земли и поглощения в атмосфере) для точечной цели устанавливает связь между основными параметрами РЛС.

Где: – мощность передатчика

– коэффициент усиления антенны

– длина волны

- ЭПР цели

– пороговая мощность приёмника

Для расчёта коэффициент усиления антенны необходимо прежде определить коэффициент направленного действия по известной ширине главного луча ДНА.

ширина ДНА в вертикальной плоскости: 80° = 1.396 рад

ширина ДНА в горизонтальной плоскости: 2 = 0.035 рад

При расчёте коэффициента усиления антенны потери будем считать равными 10% от мощности передатчика .

Все параметры, входящие в уравнение определены, рассчитаем :

2. Расчёт дальности действия РЛС с учётом затухания в атмосфере

Затухание радиоволн в атмосфере обусловлено поглощением их энергии свободными молекулами кислорода и водяного пара, а также взвешенными частицами – пылинками и каплями воды. Кроме того, происходит рассеяние радиоволн жидкими и твёрдыми частицами, которые вызывают эффект, аналогичный поглощению энергии.

Влияние постоянного затухания Γ на максимальную дальность действия РЛС определяется выражением:

Где: – дальность действия РЛС с учётом затухания

– дальность действия РЛС в свободном пространстве

Γ – коэффициент затухания, зависящий от длины волны и интенсивности осадков

Данное уравнение является трансцендентным. Решить его можно графически. Для облегчения задачи целесообразно путём логарифмирования привести уравнение к виду:

Зададим . На рис.1 найдём точку пересечения графиков и ,

Следовательно, можно определить дальность действия РЛС с учётом затухания:

Построим зависимость дальности действия от коэффициента затухания . Расчёт будем производить способом указанным выше. Результаты вычислений занесены в таблицу 1. График зависимости дальности действия от коэффициента затухания приведён на рис. 2.

Рис. 1 Относительное уменьшение дальности за счёт затухания в атмосфере

Таблица1.

, дБ/км		, км
20	0.02529	1.535
18	0.02731	1.657
16	0.03034	1.841
14	0.0354	2.148
12	0.03944	2.394
10	0.04551	2.762
8	0.05663	3.437
6	0.06674	4.05
5	0.0718	4.358
4	0.08899	5.401
3	0.10415	6.321
2	0.13954	8.469
1	0.2174	13.194
0.6	0.29323	17.796
0.4	0.35895	21.785
0.2	0.50051	30.376
0.1	0.63903	38.783
0.05	0.76441	46.392
0.01	0.94034	57.069
0.005	0.96764	58.766
0.001	0.99191	60.199
0.0005	0.99641	60.472
0.0001	1	60.69

Рис. 2 Зависимость дальности действия от коэффициента затухания (логарифмический масштаб)

3. Расчёт дальности действия РЛС с учётом влияния поверхности земли.

Влияние земли на дальность действия радиолокатора связано в первую очередь с явлением интерференции радиоволн, распространяющихся между радиолокационной станцией и целью прямолинейно и путём отражения от поверхности земли (рис. 3).

Рис. 3. Интерференция радиоволн, распростра -няющихся до цели и обратно непосредственно (путь АЦ) и с отражением от поверхности земли (путь АСЦ)

Дальность действия возрастает, если прямая и отражённая от земли волны синфазны, и уменьшается, если эти волны противофазны. Сложения прямой и отражённой волн в точке приёма эквивалентно изменению характеристик направленности расположенной над землёй антенны на передачу и приём.

Рис. 4. К определению разности хода прямой и отражённой волны

– разность фаз прямой и отражённой волн (рис. 4)

– высота расположения антенны над землёй

– коэффициент отражения от земли

Для одноантенного радиолокатора имеет место соотношение

Введём упрощение: антенна в вертикальной плоскости имеет слабонаправленную диаграмму направленности.

Таким образом, выражение для максимальной дальности действия РЛС с учётом влияния поверхности земли принимает вид

Построим зависимость дальности действия от угла места в пределах [0, 80] в полярной системе координат для четырёх значений коэффициента отражения 0.1; 0.5; 0.8; 1 (по модулю).

Список литературы

1. 
   Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. Учебное пособие для вузов. – М.: издательство «Советское радио», 1970. – 560 с.: ил.
   
2. 
   Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учебное пособие для вузов. – М.: «Радио и связь», 1992. – 304 с.: ил.
   
3. 
   Курс лекций по радиолокации. Профессор, д.т.н. К.Ю. Гаврилов.