1. Обоснованные требования к основным эксплуатационным и техническим характеристикам

Дальность действия РЛС является основным эксплуатационным параметром РЛС. Обнаружение встречного судна должно быть своевременным, чтобы был обеспечен необходимый запас рабочего времени на анализ обстановки, выполнение расчетов, принятие решения и его реализацию для выполнения безопасного маневра на расхождение в соответствии с МППСС-72. Исходя из анализа ситуации сближения двух судов можно записать, что необходимая дальность действия должна быть равна

где - дистанция начала маневра на расхождение;

, - скорость своего судна и встречной цели соответственно;

, - курсовые углы с судна цель и с цели на судно.

,

где - время, затрачиваемое на принятие решения об обнаружении цели;

, - время, затрачиваемое на изменение координат цели первый второй и т.д. раз;

- время, затрачиваемое на определение условий расхождения и параметров движения цели;

- время выполнения расчетов необходимого для расхождения;

- время прохождения необходимых команд;

- время исполнения команды на маневрирование для расхождения.

Полагаем, что суммарное работное время составляет около 10 мин.

Так как значения иаприорно неизвестны, будем исходить из наиболее жестких условий, когда суда сближаются встречными курсами:. Таким образом, необходимая дальность действия РЛС должна быть не менее

(1)

2. Обоснование частоты излучаемых колебаний (длины волны)

Частота измеряемых колебаний влияет одновременно на несколько эксплуатационных параметров, поэтому необходимо учитывать связь длины волны с этими параметрами для поиска оптимального значения рабочей частоты.

При заданных геометрических размерах антенны длины волны определяет ширину диаграммы направленности антенны. Для зеркальных антенн справедливо соотношение:

(2)

где - ширина диаграммы направленности на уровне половинной мощности, град.;

- размер раскрыва антенны в соответствующей плоскости;

- длина волны, связана с рабочей частотой f отношением

(3)

где - скорость распространения радиоволн.

Для волноводно-щелевых антенн горизонтальные размеры определяют количество щелевых элементов антенны , располагаемых на расстояниидруг от друга:, от которого в свою очередь зависит ширина диаграммы направленности [3]

(4)

Необходимо учитывать, что длина волны в волноводе отличается от длины волны в свободном пространстве и для волны типаможет быть определена по формуле [1,3]

(5)

где - размер широкой стенки волновода прямоугольного сечения (2,8 см для трехсантиметрового диапазона и 8,7см для десятисантиметрового диапазона).

Ширина диаграммы направленности влияет на потенциальную разрешающую способность по направлению и точность измерения угловых координат [3]

(6)

где - потенциальная разрешающая способность по направлению, град;

- потенциальная среднеквадратическая погрешность измерения направления, град;

- отношение амплитуды сигнала к среднему квадратичному значению шума; для слабых сигналов (в момент обнаружения цели) , по мере сближения с целью значения а возрастает;

- количество импульсов в пачке за один обзор (за время облучения).

Однако на практике при определении длины волны РЛС в первую очередь необходимо исходить из требований, связанных с выбором энергетических показателей станции, определяющих дальность действия РЛС. Разрешающая же способность обеспечивается постольку, поскольку это оказывается возможным. С учетом положения энергии радиоволн в тропосфере дальность действия РЛС выражается формулой

где - импульсная мощность излучения;

- длительность излучаемых импульсов;

- эффективная площадь антенны;

- эффективная поверхность рассеяния цели;

- коэффициент шума приемника;

- постоянная Больцмана;

- абсолютная температура приемника;

- коэффициент различимости, определяемый отношением энергии сигнала к спектральной плотности шума в момент принятия решения об обнаружении;

- коэффициент поглощения, характеризующий уменьшения плотности потока энергии, распространяющейся волны, дБ/км.

В эту формулу длина волны входит не только в качестве множителя в знаменателе подкоренного выражения, но и косвенным образом влияет на значения некоторых других параметров, используемых в данном выражении, особенно коэффициента поглощения . Поэтому зависимость требуемой энергии передатчика от частоты излучения или длины волны весьма сложна. Как показали исследования, эта зависимость носит экстремальный характер и имеет минимум при некотором значении длины волны, которое будем считать оптимальным. Оптимальная частота излучения, при которой требуемая излучаемая энергия будет иметь минимум, может быть оценена с помощью эмпирической формулы, справедливой в области дальностей от 40 до 500 км:

(7)

где - дальность до цели в км;

- рабочая частота в МГц.

При f5000 МГц (6 см) целесообразно в основу проектируемой РЛС положить диапазон длины волны 3,2 см, в противном случае диапазон длины волны 10 см. Необходимо учитывать, что если длину волны брать больше оптимальной, то необходимая энергия увеличивается относительно медленно, а при уменьшении длины волны по давлению с оптимальной необходимая энергия излучения будет возрастать очень быстро, особенно в условиях сильного дождя и плотного тумана. Однако, с другой стороны, увеличение длины волны неблагоприятно скажется на точностных характеристиках РЛС.