Хомяков Толкалин 12_end_3

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

Рис. 4.16. Работа обеляющего фильтра (∆Fф=2кГц, σfп=20 Гц)

Рис. 4.17. Коэффициенты подавления спектра помехи

отсутствует ограничение сложно. Убедиться в этом можно, если рассмотреть рис. 4.18.

На выходе радиоприемника должен регистрироваться как сигнал,

так и шум (Рис. 4.19). Как же без наличия шумов фильтровать сигналы

141

Дополнительные возможности

и повышать отношение сигнал/шум? Отсутствие видимых шумов приемника говорит о его неработоспособности. Именно на фоне шумов обнаруживаются сигналы на максимальной дальности действия РЛС. Об этом знают инженеры и всегда проверяют выходные сигналы по осциллографу. Эффективный уровень шумового напряжения σuш и является тем минимальным уровнем, к которому привязывается весь канал приема и обработки сигналом.

Рис. 4.18. Динамический диапазон отраженных сигналов

Динамическим диапазоном приемника Dпр называют отношение уровня ограничения Uогр к уровню шума σuш. Его легко оценить, если посмотреть на осциллограмму напряжения на выходе приемника. Dпр записывают в отношениях напряжений и, если надо пересчитывают в отношение мощностей. Практики, обычно, прописывают этот параметр в децибелах.

Для того, чтобы не было ограничения, необходимо, чтобы динамический диапазон приемника был не ниже динамического диапазона

сигналов.
р ≥ с	(4.26)
142

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

Рис. 4.19. Канал приема и обработки сигналов
р [ра ]	р	р[ ]	( р)	(4.25)

Из рис. 4.18, 4.19 и (4.26) следует, что разработать приемник с динамическим диапазоном, позволяющим принимать сигналы без ограничения (D = 70÷100 дб) совсем не просто.

Сигналы по рис. 4.18 это не только от целей, но и пассивных помех. Это значит, если Dпр 80 дб, то и пассивные помехи будут лежать в этом же диапазоне. А в разделе 4.2.2 по второму методу подавления требуется снизить их до уровня шума. То есть коэффициент подавления П си-

стемой СДЦ должен быть не менее динамического диапазона помех.

м ≥ м р (4.27)

Равенство (4.27) реализует так называемое «квазиобеление».

По форме (4.27) и рис. 4.18 требуемое подавление пассивных помех может составлять те же 70-100 дб. Реализовать такое подавление тех-

нически сложно. Необходимы идеальная когерентность СВЧ генераторов и еще более высокое аппаратное подавление по мех. Поэтому, если такое подавление реализовать не удается, то Dпр часто специально занижают, ставя ограничители сигналов. Как было показано выше на рис.

143

Дополнительные возможности

4.7, в приемниках с не нулевой промежуточной частотой при ограничении частично ослабленный полезный доплеровский сигнал все же остается. Он и выделяется на выходе фазового детектора, работающего на промежуточной. В приемниках с нулевой промежуточной частотой и усилителем низкой частоты, ограничения допускать нельзя. Избав-

ляться от мощных пассивных помех надо до момента их аппаратного ограничения: обеляющий фильтр ставить ближе ко входу приемника. Конечно, если это позволяет аппаратная реализация. Тогда процессы ограничения полезного сигнала от цели приведут лишь к превращению синусоиды в меандр с той же частотой Fд. В если уж необходимо сохранить форму, можно применить автоматическую регулировку усиления с задержкой.

Выводы к разделу 4.3.4:

1. Основным элементом подавления пассивных помех является фильтр верхних частот.

2. Самой эффективной процедурой подавления является процесс обеления помехи.

3. АЧХ обеляющего фильтра должна быть адаптивной. Ее характеристика должна перестраиваться по коэффициенту передачи в нулевой области спектра и форме.

4.Работа в режиме обеления стабилизирует уровень ложных тревог

иминимизировать потери полезного сигнала.

5.«Квазиобеления» менее эффективно, но все же позволяет обеспечить работу РЛС в условиях мощных пассивных помех.

Контрольные вопросы к разделу 4.3.

1. Какие негативные физические процессы предотвращает система СДЦ?

144

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

2. Какую роль в системе первичной обработки играют фильтр верхних частот (ФВЧ) и согласованные фильтры?

3. Какая АЧХ у обеляющего фильтра?

4.Как выбирать и как рассчитывать ФВЧ.

V.Инструкции по проектированию

5.1.Проектирования РЛС или комплексов на предприятии

5.1.1. Техническое задание

РЛС проектирует, как правило, организация (НИИ, КБ), имеющая значительный опыт. Она должна иметь необходимое количество специалистов по электронике, микроэлектронике, радиотехнике, программистов, конструкторов, технологов, лаборатории, конструкторские и тех-

нологические отделы, отделы механических и климатических испытаний, экспериментально-производственную базу и много чего другого.

Для того, чтобы приступить к проектированию, нужны соответствующие основания: техническое задание (ТЗ) от заказчика на проектирование, договора с ним о цене, календарный план и большое коли-

чество других документов.

Обычно заказчик объявляет тендер на проектирование РЛС и выставляет предварительное ТЗ и стоимость разработки. Среди пунктов задания в обязательном порядке могут быть такие.

1.Дальность действия по целям, км:

–автомобиль – 10 км;

–человек – 4 км.

2.Вероятности обнаружения Роб и ложной тревоги Рлт за один обзор

пространства лучом антенны;

–Роб ≥0.8; Рлт≤10-3.

3.Среднеквадратичные значения случайных ошибок определения

координат:

145

	Инструкции по проектированию
–	по дальности σr не хуже 25 м;
–	по направлению (азимуту) σα е	е . 0

4.Разрешающие способности:

–по дальности ∆Rр не хуже 50 м;

–по направлению (азимуту) ∆αр не хуже 20

5.Коэффициент подавления пассивных помех не хуже 30 дб.

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

…………………………….

20.Конструктивное исполнение – переносной вариант.

21.Масса комплекса РЛС не более 15 кг.

22.Способ развертывания и работы:

–работа оператора с треноги;

–работа оператора с руки;

–автономная автоматическая работа без оператора

…………………………….

30.Механические воздействия: ГОСТ для переносной аппаратуры.

…………………………….

35.Климатические воздействия:

–диапазон температур -400÷+600 ;

–туман, дождь до 4 мм/час

………………………………

40. Наработка на отказ 1000 час.

……………………………

Количество пунктов ТЗ может доходить до сотен и более. Желающие принять участие в разработке подают документы на уча-

стие в конкурсе. Всем им дается время на проработку возможных вари-

146

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

антов построения изделия (от одного до трех месяцев). Конкурсанты со своими специалистами взвешивают принципиальную возможность создания такого аппарата на радиотехническом, электронном, программ-

ном и конструкторском уровне. Оценивается стоимость разработки и стоимость будущего изделия.

5.1.2.Инженерная записка

Витоге заказчику представляется:

1. Инженерная записка, доказывающая возможность реализации ТЗ:

–общие радиотехнические расчеты СВЧ энергетики, доказывающие возможность получения заданных дальностей действия, точностей определения координат, помехозащищенности от пассивных и активных помех (п.п. 1-7 ТЗ);

–анализ возможности получения заданных в ТЗ габаритно-весовых характеристик (п.п. 20, 21 ТЗ).

–анализ наличия отечественной элементной базы, позволяющей практически создать радиолокационный канал;

–анализ и обоснование элементной базы и материалов, требующих дополнительной разработки силами других предприятий РФ, или заку-

пок за рубежом.

2.Обоснование стоимости разработки, опытного образца и изделия при серийном производстве.

3.Список соисполнителей.

4.………………………..

Количество документов, представляемых на конкурс, определяет заказчик в соответствии с ГОСТ. Выигравшее тендер предприятие и заказчик заключают договор с необходимыми документами. Если исполнитель доказывает, что ряд пунктов ТЗ заказчика не реализуемы или их выполнение дорого и нецелесообразно, то задание корректируется з а-

интересованными сторонами.

147

Инструкции по проектированию

5.1.3. Организация проектирования

Назначается главный конструктор изделия и его заместители по радиотехнической, конструкторской, программному обеспечению, техно-

логии и другие ответственные специалисты. Если на предприятии один главный конструктор, то создается развернутый штат заместителей. Возможны и другие варианты.

На предприятии – разработчике создаются тематические радиотехнический и конструкторский отделы. Они должна вести заказ от начала проекта до завершения полевых испытаниях, корректировки конструкторской документации и освоению в серийном производстве.

В радиотехнический отдел входят опытные специалисты, ранее занимавшиеся аналогичной работой. В отделе выделяются специалисты, которые будут курировать разные вопросы тематики.

1.Специалист по изысканию путей получения основных характеристик РЛС. Он выполняет:

– выбор и обоснование длины волны, и согласование ее со службами распределения частот;

– выбор, обоснование и расчет требуемого отношения сигнал/шум Осш для получения заданных вероятностей обнаружения целей Р об и ложных тревог Рлт;

– выбор, обоснование и расчет типа зондирующего сигнала, обеспечивающего заданные точность определения дальности и разрешающую способность по этой координате;

– выбор, обоснование и расчет канала приема и обработки отраженных сигналов.

– выдачу ТЗ в отраслевые подразделения на проектирования устройств и систем РЛС.

2.Специалист по обработке отраженных сигналов:

148

Непрерывные гармонические сигналы в РЛС

–оценивает реализуемость каналов приема и обработки сигналов в цифровом виде по данным специалиста 1;

–определяет общую архитектуру канала приема и обработки.

–выдает ТЗ специалисту по цифровой обработке сигналов.

3. Специалист по антенно-фидерной системе (АФС):

–определяет структуру АФС по данным расчетов специалиста 1;

–определяет способы управления лучом (лучами) антенны;

–выдает ТЗ в отраслевые подразделения на проектирование АФС и систему управления.

4. Специалист по передающему каналу:

–оценивает реализуемость передающей системы по расчетам специалиста 1;

–выдает ТЗ в отраслевой отдел на проектирования передающего ка-

нала.

5.Специалист по цифровой обработке:

–оценивает требуемые вычислительные ресурсы, определяет архитектуру систем первичной и вторичной обработки;

–определяет объем и стоимость программного обеспечения;

–выдает ТЗ в отраслевые подразделения.

6. ……………………

Конкретные радиотехнические системы создаются в отраслевых лабораториях. Среди них могут быть:

–лаборатория антенных систем;

–лаборатория передающих систем;

–лаборатория приемных систем;

–лаборатория первичной обработки сигналов;

–отдел программирования;

–отдел электропитания

149

Инструкции по проектированию

…………………………

Радиоэлектронные лаборатории разрабатывают принципиальные схемы, проводят макетирование важных узлов и проверяют их работо-

способность в диапазоне температур и разбросов электроэлементов. Опытные радиоинженеры – исследователи знают, что работающие на столе схемы, еще не являются товарной продукцией. В диапазоне температур микросхемы и другие активные и пассивные элементы изменяют свои параметры. Поэтому в итоге аппаратура может выйти из строя. Больше того, резисторы, емкости, поставляемые заводами, имеют разброс значений при одном и том же номинале. И работающая аппаратура в одной комплектации, может не заработать в другой.

Наконец, принципиальные схемы разработаны и проверены в диапазоне -400 +600. Просчитаны на разброс параметров комплектующих.

Теперь самое время выдать ТЗ в конструкторские отделы для проектирования «железа». Там конструктора разрабатывают механические корпуса отдельных систем и пытаются собрать в одну конструкцию РЛС. При этом используются пакеты компьютерных прикладных программ, позволяющие в трехмерном изображении проектировать от-

дельные устройства и собирать из них РЛС. Если происходит нестыковка – блоки переделываются. Эта трудоемкая работа выполняется конструкторами в тесном контакте с радиоинженерами.

5.1.4. От опытного образца к серии

Вот уже все согласовано, имеются принципиальные схемы и черте-

жи конструкций в бумажном или безбумажном электронном виде. Все это передается в опытное производство. Оттуда готовые радиотехнические, микроэлектронные и механические блоки поступают на сборку. Собираются три комплекта изделия. Электронные и механические блоки настраиваются силами инженеров – разработчиков. Один комплект блоков уходит на механические, климатические и ресурсные испыта-

150