Корелятор для РЛС з шумоподібним зондуючим сигналом

Розробка принципіальної схеми приведена на плакаті.

3. Моделювання роботи радіолокатора

З шумоподібним зондувальним сигналом

За основну структурну схему радіолокатора ми приймаємо схему , яка зображена на рисунку 3. Ця схема наглядно показує кореляційний канал обробки сигналу. Принцип роботи нашого приладу можна показати і обгрунтувати наепюрах моделей сигналу, які знаходяться на виходах систем радіолокатора.

3.1 Розробка алгоритмів функціонування радіолокатора

Суть моделювання в даних лабораторних роботах полягає в створенні на ПК, використовуючи мову TurboBasіc, програмного пакету згідно інформації з блок-схеми алгоритму роботи (рис.2) складових частин радіолокатора, а також із структурної схеми самого радіолокатора (рис. 3).

Проведемо моделювання зондувального радіосигналу.



Рисунок. 3.1 Блок-схема алгоритму моделювання режимів роботи радіолокатор

Згідно блок-схеми, представленої на рис. 2, необхідно масиви з виходів генераторів a(t) і b(t) об'ємом по 1000 елементів кожний, за допомогою математичних операцій заповнити цифрованими значеннями сигналів. Треба відмітити особливість заповнення масиву a(t) - він повинен містити підряд по 10 однакових значень (моделювання як би більш “повільного” сигналу).

Після цього треба одержати результуючий масив с(t), що імітує випромінюваний сигнал. Розмах шумоподібного сигналу треба задати на рівні k1 = 1.



Проведемо моделювання прийнятого радіосигналу. З огляду на те, що має місце затримка tЗ сигналу за рахунок розповсюдження зондувального радіосигналу до об'єкту і назад, що пропорційна подвійній відстані 2DОБ = c tЗ до нього, заповнити масив d(t) елементами з масиву с(t), розташувавши їх пізніше на величину, наприклад, z = 100 елементів. Одночасно з цим у тім же циклі до елементів масиву d(t) додати адитивний шум завад, задавши розмах шумоподобного сигналу на рівні k2 = 0.1.

Проведемо моделювання кореляційної обробки радіосигналу.

Відповідно до функціональної схеми на рис. 2 і блок-схеми на рис. 3 реалізувати процедуру обчислення взаємнокореляційной функції k(ф) між елементами масиву d(t) випроміненого (опорного) і масиву е(t) прийнятого (затриманого) сигналів. Для цього для кожного змінюваного значення ф, наприклад, від 0 до 200, яке в цілому повинно перекривати величину затримки z, необхідно провести наступне:

- перезаписати значення елементів з масиву с(t) в масив е(t+ф);

- для виділених числових рядів в масивах е(t) і d(t) в межах tПОЧ і tКІН обчислити ординати взаємнокореляційной функції шляхом перемножування елементів масивів і статистичного накопичення результатів у масив k(ф).

Проведемо розрахунок дальності до об'єкту Dоб при аналізі форми обчисленої взаємнокореляційної функції k(ф) радіосигналу.

Для розрахунку дальності у масиві k(ф) відшукати максимальний викид і зафіксувати при цьому номер затримки цього елементу tЗАТ. Використовуючи формулу Dоб=сфЗАТ/2, обчислити дальність до об'єкту, з огляду на те, що ординати в масиві k(ф) одержані з кроком 10 мкс.

Всі одержані вище масиви в кольорі вивести на екран ПК, розташувавши їх аналогічно зі зразком, представленим на рис. 4.

Проведемо дослідження ефективності дії радіолокатора по можливості визначення дальності до об'єкту.

З метою аналізу точності і вірогідності розрахунків дальності, варіюючи для цього режимами РЛС (параметрами z, k1, k2, tПОЧ і tКІН), оцінити ефективність такого кореляційного методу обробки, що використовує радіолокатор з шумоподібним зондувальним сигналом.

Текст програми на ПК на язиці програмування по моделюванню процедур випромінювання, прийому й обробки радіосигналу згідно блок-схеми приведено в Додатку 1

3.2 Розрахунок показників надійності корелятора

Метою розрахунку показників надійності є визначення імовірності безвідмовної роботи за 2000ч роботи корелятора .

Критеріями відмовлень є збій функціонування:

1) по функції перетворення вхідних аналогових сигналів;

2) по функції програмного включення і вимикання технологічного устаткування;

3) по функції програмного включення і вимикання сигнального устаткування і ручного устаткування;

4) по функції введення параметрів.

Закон розподілу часу безвідмовної роботи приймається експонентний.

Імовірність безвідмовної роботи для етапу нормальної експлуатації, коли не позначається знос, старіння, утома елементів визначається по формулі [24,25]:

,

де t - час роботи, рівне 2000 г;

n - кількість елементів схеми розрахунку;

эi - інтенсивність відмовлень i-го елемента в умовах експлуатації.

Інтенсивність відмовлень в умовах експлуатації відповідно до галузевої методики Мінелектронпрома визначається вираженням:

э = о * Кр * Кэ * Ку ,

де o - інтенсивність відмовлень виробів при іспитах у режимі номінальних значень (гранично припустимих) електричного навантаження і температури навколишнього повітря;

Кр - коефіцієнт режиму, що характеризує залежність надійності від робочих значень електричного навантаження і температури навколишнього середовища;

Ке - експлуатаційний коефіцієнт, що враховує вплив комплексу зовнішніх факторів, що впливають;

Ку - коефіцієнт росту надійності, що враховує зменшення величини o результаті систематичних робіт з підвищення якості і надійності (на три роки Ку=0.7).

Значення о, Кр, Ке, Ку приймаються по довідкових матеріалах Мінелектронпрома, а також враховуються дані і рекомендації ДСТ 25 160-81, РТМ 25.446.81 і СТП 3РО-098-81.

Для досягнення розрахункових показників в умовах експлуатації поряд з дотриманням регламенту технічного обслуговування необхідно забезпечити технологічне приробляння виробу на підприємстві-виготовлювачі для виявлення неякісних елементів.

Необхідний час приробляння tпр визначається по формулі:

tпр = tg (1+1/2+1/3+...+1/ng) ,

де tg - середній наробіток на відмовлення кожного з дефектних елементів;

ng - середня кількість дефектних елементів корелятора а частоти по функції, що розраховується.

Таблиця 2.3 - Розрахунок показників надійності.

Найменування елементів	o*106 1/г	Ку	Ке	Кр	е*106 1/г	n,шт	n*е*106 1/г
1. Транзистори КТ	0.15	0.7	1	0.2	0.021	7	0.189
3. Резистори МЛТ	0.04	0.7	1	0.03	0.00084	30	0.0109
4. Конденсатори КМ-5	0.04	0.7	1	0.03	0.00084	4	0.0109
6. Мікросхеми К537	0.2	0.7	1	0.2	0.028	3	0.084
7. Мікросхеми К155	0.2	0.7	1	0.2	0.028	3	0.084
9. Контакти і з'єднання РПП, РГIН-1-5	0.013	-	0.5	0.2	0.0013	60	0.72
10. Пайка елементів до плати	0.0004	-	0.5	1.0	0.0002	250	0.05

Розрахунок показників надійності корелятора а частоти виробляється за логічною схемою мал.4.2 і даним, приведеним у табл.4.1:

Рисунок4.1 Логічна схема розрахунку надійності корелятора

де 1...8 - по пунктах табл.2.3 відповідно.

У розрахунку не враховуються конденсатори, установлені між шинами харчування.

Імовірність безвідмовної роботи корелятора а частоти Р(t) за 2000 годину дорівнює

,

тому

.

Середній наробіток на відмовлення при цьому дорівнює

годин

Така висока надійність, безумовно, задовольняє споживача. При правильній експлуатації пристрій має достатню надійність і не вимагає повсякденного обслуговування. Для забезпечення нормальної тривалої роботи корелятора необхідне проведення регламентних робіт.

3.3 Технологічний розділ

3.3.1 Технологія зборки корелятора

Технологічний процес зборки корелятора являє собою сукупність операцій, спрямованих на одержання закінченого функціонального вузла у виді субблока, призначеного для установки в каркас. Сам синтезатор виготовлений на друкованій платі. Застосування друкованого монтажу в радіоелектронній апаратурі і приладах підвищує їхня надійність і забезпечує повторюваність параметрів від зразка до зразка.

Для даного пристрою розроблена двостороння друкована плата. В даний час для виготовлення таких плат застосовується комбінований метод, що містить у собі два способи виготовлення: негативний і позитивний. Для виготовлення застосовується комбінований негативний спосіб. Технологічний процес одержання двосторонньої друкованої плати комбінованим негативним способом складається з наступних етапів:

- одержання заготівель і підготовка поверхні фольги;

- нанесення на плату захисного покриття (фоторезисту);

одержання зображення друкованих провідників експонуванням і проявом;

видалення незахищених ділянок фольги травленням;

видалення фоторезисту з провідників;

нанесення на підставу захисного покриття;

обробка отворів;

гальванічна металізація отворів і друкованих провідників;

покриття друкованих провідників сплавом олово-свинець;

механічна обробка контурів плати.

Вимоги до основних технологічних операцій одержання друкованих плат визначені ДСТ 23752-79; ДСТ 23663-79; ДСТ 23664-79; ДСТ 23665-79.

При зборці корелятора особлива увага необхідно приділити монтажу транзисторів.

Загальні технічні вимоги

1. Роботи з виготовлення корелятора - лудіння, пайка, очищення від залишків флюсу робити на робочих місцях, обладнаних витяжною вентиляцією.

2. На робочому місці повинні знаходяться матеріали, інструмент, документація, необхідні для виконання роботи відповідно до технологічних операцій.

3. Операції, виконувані з напівпровідниковими приладами і вузлами на їхній основі, виконувати тільки при наявності браслета що заземлює, надягнутого на зап'ястя руки виконавця.

4. Монтаж елементів робити електропаяльником з терморегулятором типу 92.02.33.007 36 В 45 Вт чи ЭПЦН 40/36 В чи паяльником без терморегулятора за умови забезпечення постійної температури стрижня.

5. Перевірку температури робочої частини стрижня електропаяльника, припоя у ванні для лудіння робити до початку роботи.

6. Стрижень електропаяльника повинний бути заземлений.

7. Робоча частина стрижня електропаяльника повинна бути полуджена і мати рівну поверхню без заусенців і раковин.

8. Робочу частину стрижня електропаяльника в процесі пайки очищати від нагару об бавовняну серветку ДСТ 11680-76. Очищення робочої частини струшуванням заборонене.

9. Використовувати припой ПОС-40 (ПОС-60) ДСТ 21931-76 із застосуванням бескислотного флюсу.

10. Демонтаж елементів синтезатора робити тільки з дозволу ОТК і з наступною здачею ОТК.

11. При демонтажі радіоелемента не повинні бути ушкоджені поруч розташовані радіоелементи.

12. Маркірування радіоелементів повинне бути видимої.

13. Пайку напівпровідникових приладів і конденсаторів робити за допомогою теплоотводів. Знімати теплоотвід не раніше 5 секунд після пайки.

14. При установці радіоелементів підігнуті кінці розташовувати уздовж провідників.

15. Висновки діаметром 0,7 мм, а також висновки багатовивідних елементів більш 4-х не підгинати.

16. Електромонтаж елементів на субблоке робити тільки в рамці поворотного пристосування монтажного столу.

17. Пайка повинна бути кістякової, без пір, забруднень, сторонніх включень і патьоків припоя, гострих виступів і перемичок припоя.

18. Межопераціону транспортування субблока робити в рукавичках трикотажних.

3.3.2 Технологія перевірки корелятора

У разі потреби виміру напруг, струмів, видаваних окремими елементами, необхідно користатися для підключення генераторів, вольтметра, амперметра, осцилографа гострими щупами, тому що замикання поруч розташованих контактів може викликати несправність пристрою.

При нормальній експлуатації корелятора забезпечує сталість параметрів, не потребуючі регулювання в процесі роботи протягом часу всього ресурсу.

3.3.3 Технологія виготовлення деталей міжперіодного корелятора

Конструктивно задає пристрій радара НР розміщено в декількох стандартних стійках, у яких убудовані модулі і субблоки під розроблені друковані плати. При виготовленні пристрою витримані вимоги ДСТ 25123-82 "Порядок побудови обчислювальних машин і систем" і ДСТ 24750-81 "Загальні вимоги технічної естетики". Для виключення деформації друкованої плати використовуємо каркасну конструкцію блоку. Основу конструкції складають литі алюмінієві рамки. Рамки скріплені між собою фігурними планками з вирізами для індивідуальних направляючих, що дозволяють уставляти друковані плати. На напрямних знаходяться качани електричних з'єднувачів і елементи кодування, що запобігають неправильну установку друкованих плат. Особлива увага варто приділити утворенню твердих кутових з'єднань. Зі смугової сталі виготовляється скоба, що згодом полірується. Кронштейн для ручки і ручка виготовляються зі сталевих прутків механічною обробкою. Підстава і кришка виготовляються механічною обробкою.

Крім друкованих плат у блоці знаходяться додаткові конструктивні елементи, розташовувані на передній і задній панелях (елементи індикації, перемикачі, рознімання). Внутріблокова комутація виконується за допомогою об'єднавчих чи проводів накруткой. Для захисту від теплових впливів застосовується природне повітряне охолодження.

Для захисту від впливів вологи застосовуються малогигроскопичні і корозійно-стійкі матеріали.

3.3.5 Порядок установки

Шафи із субблоками встановлюються в закритому опалювальному приміщенні, у якому підтримуються нормальні кліматичні умови відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 16325-76:

- температура навколишнього повітря, ос 20+-1%

- відносна вологість повітря при плюс 30ос,% 65+-10%

- атмосферний тиск,кпа (мм.рт.ст) 84-106,7(630-800)

Забороняється експлуатація в приміщеннях з хімічно агресивним середовищем.

Вібрація підстави субблоков можлива з частотою до 25 Гц і амплітудою не більш 0,1 мм.

3.3.6 Використання джерел живлення

Для живлення логічних схем корелятора потрібно напруга "+5" при максимальному струмі в навантаженні - до 1 А. Для цієї мети не обов'язково розробляти додаткові схеми, що забезпечували б вироблення живлячих напруга. Скористаємося наявними в складі системи, що задає, двома стандартними джерелами харчування типу БПСП-6/2А, з'єднавши їхній у такий спосіб:

Опис схем і роботи блоків харчування приведено в "Блок харчування стабілізований прецизійний БПСП. Інструкції з експлуатації. 3102.087.000 ИЭ. - Харків, ПО "Оргтехніка", 1985.-28с." і "Блок харчування стабілізований БПС6-1. Паспорт 2.087.082 ПС. Додаток до технічного опису. Експлуатаційні документи. - Центральний науково-дослідний інститут "Електроніка", 1979. - 156 с."

Висновок

У дипломному проекті розроблений корелятор, що містить комп'ютер та мікропроцесорний адаптер зв'язку, призначений для здійснення інтерфейсного програмного зв'язку між цим персональним комп'ютером, виділеним для кореляції сигналів, і спеціалізованим обчислювачем. Він створений на базі засобів мікроелектроніки з застосуванням восьмирозрядного паралельного мікропроцесорного контролера і призначений для процесу накопичення, складання й обробки іоносферної інформації в системі радіолокаційної станції.

Проект містить функціональну і принципову схеми мікропроцесорного адаптера на базі мікросхем серій К155ІР13, К155КП1, що використовуються для передачі кореляційних сигналів на комп'ютер радіолокаційної станції під час проведення на ньому контрольних робіт.

Додаток А

dim a(2000),b(2000),c(2000), d(2000), e(2000), k(2000), w(1000)

screen 9

sdvig=100

99 pp=0

100 cls

if o=11 then gosub 700

color 14:locate 1,1

print "

for i=0 to 1000' step 10

a(i)=rnd(i)-0.5

' a(i+1)=a(i)

' a(i+2)=a(i)

' a(i+3)=a(i)

' a(i+4)=a(i)

' a(i+5)=a(i)

' a(i+6)=a(i)

' a(i+7)=a(i)

' a(i+8)=a(i)

' a(i+9)=a(i)

next i

for i=0 to 1000 w(i)=rnd(i)-0.5

if o<>11 then k(i)=0

d(i)=0

next i

for i=0 to 1000

b(i)=sin (i*3.14/4+0)

c(i)=a(i)*b(i)

' c(i)=sgn(a(i)*b(i))

d(i+sdvig)=c(i)+ sn*w(i) 'ЋЎа §гҐ¬ ЇаЁ­пвл© бЁЈ­ «

for i=0 to 1000

' c(i)=sgn(c(i))

' d(i)=sgn(d(i))

next i

line (0,10)-(0,200)

line (0,50)-(630,50)

line (0,100)-(630,100)

line (0,140)-(630,140)

line (0,180)-(630,180)

line (0,320)-(200,320)

for i=0 to 720

line (i,50-50*a(i))-(i+1,50-50*a(i+1)),10

line (i,100-20*b(i))-(i+1,100-20*b(i+1)),14

q=12:if i>200 then if i<(300+100*pp) then q=15

line (i,140-20*c(i))-(i+1,140-20*c(i+1)),q

q1=13:if i>200 then if i<(300+100*pp) then q1=15

line (i,180-20*d(i))-(i+1,180-20*d(i+1)),q1

next i

locate 17,28

print 100+pp*100;

print using "#.##";(100+pp*100)/10000;

print " ᥪ";

for zad=0 to 200

for i=0 to 300

e(i+zad)=c(i)

next i

for H=200 to 300

k(zad)=k(zad)+e(H)*d(H)

next H,zad

gosub 700

locate 25,9

print "Esc - бв®«

line (300,342)-(310,342)

line (355,342)-(365,342)

line (390,337)-(390,349)

line (390,337)-(387,342)

line (390,337)-(393,342)

line (387,346)-(390,349)

line (393,346)-(390,349)

key (12) on:on key (12) gosub 400

key (13) on:on key (13) gosub 300

key (14) on:on key (14) gosub 660

key (11) on:on key (11) gosub 650 'S/N+1

key 17,chr$(&H0)+chr$(&H01)

key (17) on:on key (17) gosub 500

key 16,chr$(&H0)+chr$(&H51)

key (1) on:on key (1) gosub 600 'Static

200 if o=1 then o=0:goto 99

if o=11 then pp=pp+1: goto 100

goto 200

300 o=1:sdvig=sdvig+50:if sdvig>200 then sdvig=200

return

400 o=1:sdvig=sdvig-50:if sdvig<0 then sdvig=0

return

600 o=11

return

650 o=1:sn=sn+1:if sn>50 then sn=50

return

660 o=1:sn=sn-1:if sn<0 then sn=0

return

500 stop

700 max=0

for i=0 to 500

if k(i)>max then max=k(i):km=i

next i

d=80

for i=0 to 200

if max=0 then max=1000

line (i,320-d*k(i)/max)-(i+1,320-d*k(i+1)/max)

next i

locate 16,1

print "Dж = ";

print using "###";km*0.00001*300000/2;:print " km"

locate 23,49

if sn>0 then print "S/N =";:print using "###";1/(sn+1)*100;:print "%";

color 10

locate 17,28

print 100+pp*100;

print using "#.##";(100+pp*100)/10000;

print " ᥪ";

color 14

locate 25,9

print “Esc”

line (300,342)-(310,342)

line (355,342)-(365,342)

line (390,337)-(390,349)

line (390,337)-(387,342)

line (390,337)-(393,342)

line (387,346)-(390,349)

line (393,346)-(390,349)

return

Размещено на Allbest.ru