трусики женские украина

На головну

 Засоби постановки перешкод і помехозащіти на РЛС - Комунікації і зв'язок

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ

РЯЗАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ РАДІОТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА РАДІОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

Пояснювальна записка

до курсової роботи з дисципліни:

«Теоретичні основи радіоелектронної боротьби»

на тему:

«ЗАСОБИ ПОСТАНОВКИ ПЕРЕШКОД І помехозащіти»

Студент Бєлокуров Євген Вікторович

Рязань 2007

Зміст

Введення

1. Аналіз завдання і її формалізація

2. Розрахунок параметрів помехопостановщіка (потужність передавача перешкод, засобів створення перешкод, параметрів перешкод)

3. Розрахунок зон прикриття перешкодами (пасивними і активними)

4. Розрахунок параметрів засобів помехозащіти (алгоритму помехозащіти, структури і параметрів)

5. Аналіз ефективності застосування комплексу перешкод і засобів помехозащіти

6. Оцінка вимог до апаратно-програмних ресурсів засобів конфліктуючих сторін

7. Вибір і техніко-економічне обгрунтування технологічної бази для реалізації проекту

8. Складання структурної схеми пристрою та опис її роботи

Висновок

Список використаних джерел

Графічні матеріали

Введення

Радіолокаційні станції (РЛС) управління повітряним рухом (УВС) використовуються для управління рухом літаків у повітрі в районі аеродрому та на землі після посадки. Такі станції дозволяють виявляти прибувають літаки, здійснювати їх індивідуальне упізнання, направляти літаки в зони очікування і контролювати рух в цих зонах, послідовно виводити літаки на посадковий курс і спостерігати за виконанням посадки, стежити за пересуванням літаків і автотранспорту по льотному полю.

Основні тактичні вимоги до РЛС формулюються з урахуванням специфіки руху літаків в районі аеродрому. Вважається, що дальність дії РЛС спостереження за повітряною обстановкою в районі аеродрому повинна бути 200-250 км. Така дальність забезпечує можливість отримання необхідної інформації про виявлений літаку за час його наближення до аеродрому. Одночасно подібна дальність дозволяє організувати зону очікування досить великого числа літаків.

Ця курсова робота допоможе докладніше розглянути можливості РЛС в мирний час, що останнім часом стає все актуальнішою, при часті випадки терористичних актів.

1. Аналіз завдання і її формалізація

У цій роботі пропонується провести ескізний розрахунок РЛС, відповідно до параметрів цієї радіолокаційної станції розробити алгоритми роботи і структурні схеми постановника перешкод і пристроїв захисту для цієї РЛС.

Відповідно до ТЗ, подальші міркування проводяться для трикоординатної РЛС управління повітряного руху. Дальність виявлення мети вибирається не менше 230 км (Rmax = 300 км). ЕПР цілі (E = 6.4 м2). Пропонований ТЗ тип перешкод: пасивна, активна шумова.

Перший тип перешкод відноситься до природних перешкод і виникає через наявність у антеною системи РЛС бічних пелюсток в угломестной площині. Головний промінь при цьому безпосередньо землі не стосується, оскільки для РЛС управління повітряного руху (УВС) характерна злегка піднесена ДН. Також до даного виду перешкоди відносяться так звані «місцеві предмети», які виникають через великі кутів закриття на місцевості навколо точки стояння РЛС, при цьому перешкода приходить і по головному променю. Для даної перешкоди характерно нульове доплерівський зсув частоти, отже, для боротьби з нею найкраще використовувати режекторного фільтр.

Боротьба з пасивними перешкодами вимагає, насамперед, ослаблення потужності заважають віддзеркалень, прийнятих антеною радіолокатора, і звуження динамічного діапазону перешкод для попередження перевантаження приймального тракту, що найбільш часто зустрічається в системах УВС.

Другий тип перешкод відноситься до навмисним. Активна перешкода являє собою електромагнітні коливання, які створюються яким-небудь джерелом в діапазоні частот РЛС. Шумові перешкоди - перешкоди засновані на використанні шуму. Можливі два види таких перешкод. При модуляції шумом несучого коливання по якомусь параметру формуються АМ - або ЧС - шумові перешкоди або їх комбінація. Шумові перешкоди маскують або пригнічують корисні сигнали, а також змінюють рівень помилкових тривог в радіолокаційних приймачах. Вони зазвичай є загороджувальними. При безпосередньому випромінюванні шуму генерується прямошумовая перешкода, яка в залежності від ширини спектра може бути як прицільної, так і загороджувальної.

Ескізний розрахунок РЛС.

Для РЛС дальнього виявлення характерний імпульсний режим роботи. Розрахуємо період повторення зондувальних імпульсів виходячи із заданої однозначно вимірюваної дальності Rmax = 300 км:

Для даного виду радіолокаційних станцій характерний метровий діапазон робочих частот від 1 до 10 метрів. Відповідно до атмосферними вікнами прозорості та допустимими розмірами розкриву антеною системи прийнятна несуча частота. Реалізована ширина ДН в азимутальній площині на цих частотах складає від 2.5 до 4 градусів. Достатня ширина ДН. Розрахуємо розкривши антени необхідний для формування заданої ширини ДН:

,

де-коефіцієнт, що враховує величину амплітудних спотворень.

Для визначення радіолокаційною станцією кута місця необхідно забезпечити хитання променя в угломестной площині (послідовний режим огляду). Задамося такою ж шириною ДН що і в азимутальній площині, відповідно таким же буде і еквівалентний розкривши антени в цій площині. Конструктивно антенну систему можна виконати у вигляді двох ФАР, одна з яких, синфазна, забезпечуватиме вузьку ДН в азимутальній площині, а інша, похилого випромінювання, хитання променя в угломестной площині. Вся ж АС буде обертатися в азимутальній площині, забезпечуючи послідовний огляд в секторі від 0 до 360 градусів. Швидкість обертання антени виберемо стандартної для даного типу РЛС:

Розрахуємо коефіцієнт посилення АС:

Кругова частота обертання антени:

Ширина ДН в радіанах:

Розрахуємо тривалість пачки відбитого від цілі сигналу, тобто час протягом якого мета перебувати в головному промені ДН АС:

Кількість імпульсів у пачці:

Задамося дозволом по дальності розрахуємо тривалість імпульсу зондуючого сигналу:

Ефективна ширина спектра сигналу:

Розрахуємо порогове відношення сигнал / шум:

Розрахуємо потужність шуму:

,

де- постійна Больцмана, Кш-коефіцієнт шуму приймального пристрою. Мінімальна потужність сигналу необхідна для його виявлення:

.

Розрахуємо середню потужність РЛС, виходячи із забезпечення необхідної енергетичної дальності, застосувавши основне рівняння радіолокації:

Імпульсна потужність РЛС:

, Де Q-шпаруватість зондуючого сигналу:

Отримані енергетичні характеристики випромінювання відповідають реально допустимим і реалізованим на практиці.

2. Розрахунок параметрів помехопостановщіка (потужність передавача

перешкод, засобів створення перешкод, параметрів перешкод)

Спираючись на отримані вище основні характеристики РЛС, можна перейти до розрахунку параметрів помехопостановщіка. Загальна задача постановки активних перешкод - приховування об'єктів або факту передачі радіосигналу в деякій прикривався області простору. У нашому випадку, оскільки це не обумовлено, може передбачатися дію активних перешкод будь-яких видів.

У загальному випадку мета і постановник активних перешкод можуть перебувати як в одній точці (самопрікритіе об'єкта), так і в різних точках простору. У ситуації самопрікритія ефективність перешкоди тим вище, чим більше відстань від радіолокатора до мети і падає в міру зближення з РЛС.

радіолокаційний помехопостановщік захист

Рис.1

При видаленні мети на відстань більше ніж Rцmin ставлення с / ап зменшується і не достатньо для виявлення мети. При наближенні мети менше ніж на Rцmin від РЛС, с / ап зростає що створює умови для виявлення мети. Важливим фактором тут є співвідношення потужності передавача РЛС і постановника АП.

Діяльність місцезнаходження постановника активних перешкод повинна вибиратися з умови перевищення на 20-50% дальності максимального виявлення РЛС. У той час як потужність передавача активних перешкод повинна становити не більше 1-10% від потужності передавача РЛС.

Відстань постановника АП до РЛС приймемо Rпап = 500 км; потужність передавача активних перешкод P = 20кВт. Враховуючи властивості антен метрових хвиль, великий коефіцієнт посилення постановника отримати не можна, отже задамося значенням Gпап = 10. Необхідно також врахувати, що постановник може працювати як по головному променю, так і по бічних пелюстках ДН АС (рис 1).

В якості пасивних перешкод можуть застосовуватися полуволновой вібратори або диполі розкидаються в атмосфері, а так само широкодіапазонні металізовані стрічки, що створюють відображення в більш широкому спектрі частот.

Для розрахунку дії пасивної завади задамося КНД АС у напрямку бічних пелюсток GПП = G · K = 60.82; Пасивну перешкоду будемо ставити на відстані 250 км. Ставлення ш / п має бути приблизно 60дБ, отже, знайдемо необхідну площу створення перешкоди:

Визначимо кількість диполів в пачці. Для 1 диполя

Sд.мах = 0.17.?2 = 0.17.1.52 = 0,38

Загальна кількість диполів: N = Sпп / Sд.мах = 245.1 / 0.38 = 645 штук.

3. Розрахунок зон прикриття перешкодами (пасивними і активними)

Передавач перешкод несе на собі повітряне судно, це може бути літак АВАКС, літак радіолокаційної розвідки і т.д.

Розрахуємо зони прикриття від відстані від РЛС до постановника активних перешкод. При цьому варто враховувати, як було сказано раніше, що перешкода може приходити як по бічних пелюсток, так і по головному променю ДН РЛС.

Припустимо що ПАП знаходитися на відстані 500 км, із заданою потужністю = 20кВт (що було розраховано раніше). З графіка добре видно, що при дії активної перешкоди по бічних пелюстках ДН антени РЛС, вона буде зменшувати дальність дії РЛС.

Рис. 2 Графік залежності дальності дії РЛС від відстані РЛС-ПАП, при дії ПАП по бічних пелюстках ДН РЛС.

Рис. 3 Графік залежності дальності дії РЛС від відстані РЛС-ПП, при дії ПП по бічних пелюстках ДН РЛС

За графіками видно, що застосування АШП значно знижує дальність виявлення РЛС.

4. Розрахунок параметрів засобів помехозащіти (алгоритму

помехозащіти, структури і параметрів)

Активні перешкоди, прийняті антенами РЛС, змішуються на вході приймача з корисним сигналом і шумом, утворюючи вхідні реалізацію. Основні особливості взаємодій АП та корисних сигналів - повне або часткове їх збіг у часі, перекриття по частоті і відмінність у напрямку приходу радіохвиль. При спільній обробці корисних сигналів і перешкод необхідно враховувати, що і сигнал і перешкода є одночасно функцією часу, частоти, початкових фаз і амплітуд, а також напрямків приходу сигналів і параметрів поляризації хвилі, т. Е. Є просторово-часовими сигналами. Зазвичай алгоритм обробки сигналів активних перешкод поділяють на просторовий і часовий алгоритми. Спочатку проводиться обробка сигналу в просторі за допомогою просторового фільтра, здійснюваного відповідною побудовою антеною системи, потім сигнал піддається обробці в тимчасовій області.

Оптимальна просторова обробка зводиться до множення на комплексний коефіцієнт передачі сигналу з кожного елемента розкриву антени. Для цього необхідно роздільно управляти амплітудою і фазою сигналу в кожній точці розкриву антени, чого можна досягти тільки в ФАР. Позитивними властивостями ФАР є можливість електричного сканування променя, можливість формування декількох променів, швидке переміщення променя ДН, але використання ФАР вимагає істотного ускладнення антеною системи за рахунок введення додаткових елементів. Одним з найбільш ефективних алгоритмів просторового придушення перешкод є використання адаптивних ФАР (в каналі обробці кожного елемента ФАР необхідний ваговій підсилювач або атенюатор і фазовращатель для налаштування на заданий напрямок прийому сигналу). Як пристрій помехозащіти виберемо пристрій придушення з деформацією ДН антени яке в свою чергу дозволяє сформувати мінімум діаграми спрямованості в напрямку на джерело перешкод і вимагає додаткової антени (рис. 4).

Рис. 4- Структурна схема пристрою формування провалу ДН антени.

f0 (Q), f1 (Q) - вихідні ДН основної та компенсаційної антен.

f? (Q) = f0 (Q) + Wf1 (Q) - результуюча ДН антеною системи.

Якщо Q1- кут приходу завади, то для компенсації необхідне виконання умови f? (Q1) = 0, звідки

W = - f0 (Q1) / f1 (Q1).

Підставивши W у вираз для f? (Q), отримаємо

f? (Q) = f0 (Q) - [f0 (Q1) / f1 (Q1)] f1 (Q) [1, стор. 200].

Таким чином, в напрямку на джерело перешкоди утворюється провал в ДНА. При дії декількох перешкод з ряду напрямів необхідне застосування великої кількості компенсуючих антен, щоб антена А0і одна з інших антен Аiобразовалі компенсує пристрій активної перешкоди з i-ого спрямування. Структурна схема пристрою просторової обробки для придушення кількох просторових перешкод наведена на малюнку 5.

Рис. 5 Схема просторової обробки для придушення декількох (N) перешкод.

В якості тимчасового алгоритму застосовуємо пристрій компенсації завад з кореляційними зворотними зв'язками. Основна антена приймає перешкоду, в той час як додаткова (компенсаційна) антена приймає перешкоду від того ж джерела, але відрізняється по фазі. Використовуючи сигнали цих каналів, можна сформувати компенсатор з кореляційними зворотними зв'язками, в якому буде компенсуватися перешкода. Такий пристрій забезпечує мінімум середнього квадрата напруги (потужності) перешкоди на виході фільтра (рис. 6).

Для придушення пасивних перешкод, що діють на нашу РЛС (у ролі яких можуть виступати дипольні відбивачі) будемо застосовувати режекторного фільтр, а саме лінійний режекторного фільтр з симетричними ваговими коефіцієнтами, який реалізуємо за допомогою пакету "Стріла 2.0".

Режекторного фільтр повинен пригнічувати перешкоду до рівня шумів, отже коефіцієнт придушення перешкоди повинен становити близько -60 дБ.

Рис. 6 Структурна схема компенсатора активної перешкоди з кореляційними зворотними зв'язками.

На рис 7 представлено діалогове вікно програми в якому задамо вид фільтра - СС (КИХ) фільтр-ЧПК, відносну частоту зрізу 0,1. Порядок фільтра задаємо з міркування, щоб число імпульсів у пачці було не менше ніж порядок фільтра +1. Ставлення с / (ш + п):

-58.39 ДБ

На рис 7 представлено діалогове вікно програми в якому задаємо відносну ширину спектра сигналу рівною 0,2; вид перешкоди - з гауссовской формою спектра, відносну ширину спектра флуктуації перешкоди, як було зазначено вище, рівної 0,1; відносну фазу перешкоди рівною 0. Енергетичні співвідношення будемо задавати на основі отриманих раніше, а саме:

відношення сигнал / (завада + шум) = -58,39 дБ;

ставлення шум / перешкода = -60 дБ;

кількість імпульсів у пачці рівне 42

Рис. 7

Коефіцієнт придушення перешкоди виходить рівним 57,25 дБ, що прийнятно, враховуючи подальше накопичення. Симетричність ж коефіцієнтів щодо центрального гарантуватиме лінійність фазової частотної характеристики фільтра.

Структурна схема цифрового режекторного фільтра, в спрощеній формі, має такий вигляд:

Рис. 8

Щоб спростити апаратну реалізацію пристрою скоротимо кількість умножителей грунтуючись на симетричності коефіцієнтів фільтра.

Для того щоб фільтр нормально працював необхідно, щоб на його вхід надходило не менше N відліків, (де N порядок режекторного фільтра). За допомогою інших 11-6 = 5 відліків можна провести когерентне накопичення.

5. Аналіз ефективності застосування комплексу перешкод і засобів

помехозащіти

Мірою ефективності режекторного фільтра служить досягнутий, коефіцієнт придушення. У нашому випадку він дорівнює 57.25 дБ, тобто сигнал перешкоди фільтр придушує до рівня шумів. Таким чином, перешкода практично повністю виключається з подальшої обробки.

Також критерієм ефективності служить коефіцієнт поліпшення відносини з / п, в спроектованому фільтрі він становить 39.59 дБ, що означає перевищення відносини з / п на виході над з / п на вході на значну величину.

6. Оцінка вимог до програмно-апаратних ресурсів засобів

конфліктуючих сторін

Обробка РЛІ у розглянутій РЛС, як і обробка разведінформациі в пристрої постановки перешкод, повинна здійснюватися в режимі реального часу, це передбачає пред'явлення відповідних вимог до швидкодії пристроїв здійснюють цю обробку.

Цифрові режекторние гребенчатие фільтри (ЦРГФ) придушення перешкод вимагають попереднього перетворення сигналів в цифрову форму за допомогою АЦП. У таких пристроях проводитися дискретизація за часом, з дискретом. Швидкодія АЦП визначається витратами на перетворення, які повинні бути менше тривалості тимчасового дискрета, де m- число розрядів АЦП. Якщо швидкодії АЦП не вистачає, то переходять до ЦРГФ у вигляді комплексних фільтрів з двома квадратурними каналами, в яких включені два АЦП.

Аналогічні вимоги пред'являються і до швидкодії АЦП РПрУ пристрої постановки перешкод.

Вимоги до пристроїв ВОІ менш жорсткі, так як, наприклад, індикатор кругового огляду (ІКО) повинен оновлювати інформацію через час огляду.

7. Вибір і техніко-економічне обгрунтування технологічної бази

для реалізації проекту

Технічна реалізація фільтрових пристроїв можлива на фільтрах з швидким перетворенням Фур'є (ШПФ), а також на мікропроцесорах DSP. Все більшу роль в цифровій обробці РЛІ починають грати програмовані логічні інтегральні мікросхеми (ПЛІС), які володіють гнучкою структурою і можливістю зміни програми, на відміну, наприклад від мікропроцесорів.

Кілька слів про АЦП. В даний час швидкодію використовуються зразків характеризується частотою дискретизації, наприклад, АЦП AD 6644 фірми Analog Device (США) має, при 14 розрядах коду, динамічному діапазоні 73 дБ і частоті вхідного сигналу до 39 МГц.

Рис. 9

Типова реалізація пристрою обнаружителя рухомих цілей (ОДЦ) багатоканальної по дальності (m = 2000 каналів), рис.9. Після придушення перешкод використовується оптимальна, междуперіодная обробка сигналу на тлі білого шуму. Зазвичай застосовують когерентне накопичення залишків віднімання. При цьому вводиться поправка в фазу сигналу для компенсації руху мети.

Канали дальності реалізуються або за допомогою селекторів дальності в ППЧ, або за допомогою комутації осередків ОЗУ.

Селектори дальності (СД) забезпечують надходження в кожен з m каналів сигналів тільки з одного елемента дозволу по дальності. З придушенням перешкод в ЦРГФ інформація записується в ОЗУ, а потім фільтрується на основі n-точкового алгоритму ШПФ, нехай навіть з неоднозначністю по швидкості. Причому n = N-Kф = 42-6 = 36, де N- кількість імпульсів у пачці, а Кф - порядок режекторного фільтра.

8. Складання структурної схеми пристрою та опис її роботи.

Структурну схему пристрою постановки активних шумових перешкод представимо у спрощеному вигляді, так як перед нами не лежить конкретна задача розробки передавача і антеною системи. Дана схема зображена на малюнку 10:

Рис. 10

Дана схема використовує додавання потужностей і роботу на одну антену. ФАР дозволяє сконцентрувати всю енергію в вузькому промені і направити його на пригноблювана РЕЗ. Це найбільш перспективна схема, до переваг якої можна віднести простоту виготовлення і застосування а також дешевизну конструкції якщо стоїть питання про велику кількість виготовлених передавачів.

На основі наведених вище міркувань і розрахунків нам відомо що необхідно застосовувати когерентну систему. Нижче наведемо один з можливих варіантів побудови псевдокогерентного радіолокатора високою скважности (рис. 11). Така побудова когерентно- імпульсних радіолокаторів [5, стор. 169] характерно при використанні однокаскадних передавачів. Генератор ВЧ працює в режимі самозбудження при модуляції імпульсами високої шпаруватості. Опорний когерентний сигнал формується когерентним гетеродином, який синхронізується по фазі імпульсами генератора високої частоти, попередньо перетвореними на пч, так як когерентний генератор працює на проміжній частоті. Прийняті сигнали порівнюються з опорним на пч в детекторі. РГФ здійснює селекцію сигналів рухомих цілей. Після цього проводиться обчислення параметрів цілей, потім селекція помилкових цілей. Після посилення в підсилювачі сигнали рухомих цілей подаються на індикатор.

Рис. 11. Структурна схема псевдокогерентного радіолокатора високою скважности.

Висновок

У ході виконання курсової роботи були отримані цінні навички розрахунку параметрів РЕЗ різних сторін РЕ конфлікту, а також навички аналізу ефективності придушення і помехозащіти. Був проведений ескізний розрахунок РЛС і параметрів помехозащіти. Визначено структуру коштів помехопостановкі і помехозащіти.

Таким чином, курсова робота досягла всіх поставлених цілей і завдань.

Список використаних джерел

1. Бакулев П.А. Радіолокаційні системи. - М.,: Радіотехніка, 2004

2. Радзієвський В.Г. Сирота А.А. Теоретичні основи радіоелектронної розвідки. - М.,: Радіотехніка, 2004

3. Гоноровський І.С. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. - М .: Радио и связь, 1986 р

4. Кузьмін С.З. Цифрова обробка РЛІ. - М .: Радянське радіо, 1967

5. Воскресенський Д.І. Антени та пристрої НВЧ. - М .: Радио и связь, 1981

6. Фінкельштейн М.І. Основи радіолокації: Підручник для вузів. - 2-е вид., Перераб. і доп. - М .: Радио и связь, 1983. - 536 с., Іл.

7. Основи системного проектування радіолокаційних систем і пристроїв: Методичні вказівки по курсовому проектування з дисципліни «Основи теорії радіотехнічних систем»: Рязан. держ. радіотехн. акад .; Упоряд .: В.І. Кошелев, В.А. Федоров, Н.Д. Шестаков. Рязань, 1995, 60 с.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка