Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970)), страница 3

Даже при остронаправленном облучении цели от ее поверхности отражается незначительная часть излучаемой энергии. Еше в большей степени рассеяние энергии проявляется на пути от цели до приемной антенны в силу слабой направленности вторичного излучения. Приходяшие сигналы, особенно на больших дальностях, оказываются слабыми и нужно принять ряд мер, чтобы выделить их на фоне помех (собственных шумов приемника, шумов космического происхождения, помех от других радиоустройств и т. п.).

К числу этих мер относятся: увеличение средней мошности зондирующих колебаний, габаритов антенн, применение высоко- чувствительных (малошумящих) элементов приемника. Наряду с этим должна предусматриваться такая обработка смеси слабых сигналов и помех, при которой обеспечивается наилучшее использование взаимных различий сигнала и помех для решения задач радиолокаиии. Взаимные различия должны наилучшим образом использоваться и при разрешении сигналов от нескольких целей.

Большинство современных радиолокаторов вырабатывает попюк информации о целях в участке пространства, содержащем весьма большое число разрешаемых объемов. При этом могут использоваться принципы последовательного, параллельного и параллельно- последовательного составления потоков информации. Эти принципы закладываются в основу построения отдельного радиолокатора и системы радиолокаторов. Рис. 1.8 поясняет принцип последовательного обнаружения целей радиолокатором с лучом игольчатого вида.

Закон перемещения луча может быть различным, например, по спирали. Рис. 1.9 поясняет принцип параллельного получения нескольких потоков информации. Создается пучок игольчатых лучей, каждому из которых соответствует свой приемник. Если по одной из угловых координат (углу места) поток информации получается параллельно, а по другой (азимуту) — последовательно, например, за счет вращения многоканальной антенной системы, имеет место параллельно-последовательное составление потока информации. Последовательные, параллельные и параллельно-последовательные потоки информации могут быть образованы также с помощью двух и более раздельных радиолокаторов.

Например, радиолокаторы (дальномеры) с диаграммой, изображенной на рис. 1.10 сплошной линией, образуют последовательный поток информации об азимуте целей. Специальные радиолокаторы (высотомеры) с узкой диаграммой направленности в вертикальной плоскости (пунктир на Лги агриппа напраВленности ~ Высотонора Ди агранов апра Влснности Валытнера Рис. 1.10. Пояснение принципа составления последовательного потока информации по азимуту и углу места 13 Рис. 1.11. Радиолокационный узел Рис, 1,12. Радиолокационная система рис.

1.10) производят последовательный обзор по углу места и определяют высоту целей на тех азимутах, где они обнаружены даль. номером. Лля объединения и обработки информации нескольких радиолокаторов могут создаваться радиолокационном узлы (рис.1.11). Несколько радиолокационных узлов, обменивающихся информа. цией, образуют радиолокационную систему (рис.

1.12). В соответствии с выполняемыми функциями различают радиолокаторы обнаружения целей, точного измерения координат и пал раметров движения целей, распознавания и т. д. Если радиолокаторы обнаружения обычно являются многоцелевыми, то радиолокаторы точного измерения координат и параметров могут быть также одноз целевыми или рассчитанными на малое число целей. Радиолокаторы, обеспечивающие выполнение ряда функций (обнаружения, распоз' навания, точного измерения координат и параметров движения целей), называют многофункциональными радиолокаторами. По мере развития радиолокационной техники расширяется мна. гообразие известных типов радиолокационных устройств.

Совреа пенные радиолокаторы дальнего обнаружения космических объек' тов могут представлять собой гигантские сооружения с размерами антенн порядка десятков н сотен метров, со значениями средней мощности излучаемых колебаний порядка сотен н даже тысяч киловатт. Наряду с этим широко используются значительно меньшие по размеру подвижные наземные радиолокаторы обнаружения аэродинамических объектов, радиолокаторы наведения и т.

д. Широкое применение находят бортовые радиолокационные устройства обнаружения и наведения, обзора и картографирования земной поверхности, определения путевой скорости и измерения угла сноса. Наряду с самолетными и корабельными радиолокаторами могут использоваться миниатюрные переносные радиолокационные устройства весом порядка одного килограмма или даже сотен граммов, способные обнаружить двнжущуюся автомашину или передвигающегося человека, оценить угловую координату, дальность и скорость. 14 й 1.В й 1.3. Некоторые аффекты распространения радиоволн, существенно сказывающиеся на получении радиолокационной информации Реальную атмосферу (тропосферу и ионосферу) не всегда можно отождествлять со свободным пространством, так как эффекты распространения радиоволн в ней могут существенно влиятьнаполучение радиолокационной информации.

Кроме того, в радиолокационных станциях используются устройства с распределенными параметрами (фидеры, линии задержки и т. п.), в которых имеют место эффекты, аналогичные эффектам распространения волн в атмосфере. Понимание последующего материала будет облегчено, если здесь будут рассмотрены некоторые эффекты распространения радиоволн. Простейшим из эффектов распространения радиоволн является отличие фазовой скорости в реальной среде о от соответствующей скорости в свободн о м п р о с т р а н с т в е с. Напомним, что фазовая скорость есть скорость перемещения геометрического места точек с постоянной фазой (волнового фронта) при распространении монохроматической волны. Отличие фазовых скоростей в реальной среде и свободном пространстве часто характеризуют коэффициентом прелоыления среды е и= —.

оэ Если фазовая скорость зависит от частоты, то это вносит существенные дополнительные эффекты при распространении радиолокационных сигналов. Явление зависимости фазовой скорости от частоты называется дисперсией волн. Среды, в которых наблюдается дисперсия волн, называются дисаергирующими. Влияние дисперсии волн проявляется при одновременном распространении нескольких монохроматических волн различных частот, что практически всегда имеет место, так как всякий радиосигнал может быть передан только со'- вокупностью (группой) монохроматических волн. В недиспергирующей среде распространение сигнала не имеет никаких особенностей посравнению с монохроматической волной.

В частности, скорость распространения модуляции узкополосного сигнала, иначе групповал скорое~ив и,р, равна фазовой скорости каждой из составляющих его монохроматических волн. В диспергирующей среде монохроматические волны группы распространяются с различнымифазовымискоростями.Это являетсй причиной того, что фазовые соотношения между спектральными компонентами сигнала меняются.

Выясниэ(, к чему приводит эта особенность распространения сигнала в диспергирующей среде. й па !5 Ряс. ! 13. Фааовая а групповая скороста Для простоты рассмотрим случай, когда группа состоит всего из двух волн одинаковой амплитуды с близкими частотами колебаний со, и соа, распространяющихся с фазовыми скоростями ое, и о в направлении возрастания координаты г. Суммарное колефа бание и((, г) = У сов(со 1 — й г)+(l соз(со à — й г), где йа = — ' и йа= — ', можно представить в виде оеа ваа и ((, г) =(у((, г) сов(со( — йг) = ( и,— в, з,— аа 1 ум,+ма з1+а.

20 сов( ' ~ ( — г1соз( ( — — г). Из этого соотношения видно, что медленно изменяющаяся огибающая амплитуды У(г,г)=20,соз( " "' г — ' ' г) 2 перемещается вдоль оси г со скоростью саа — саа оа —— «,-аа ' а быстро изменяющиеся мгновенные значения, определяемые мно. жителем — '+ 'г соз ( '- ') 2 2  — со скоростью са,+сва а,+а, Учитывая близость частот е, и сов, имеем Га = — О! Фа, а!а+ ма 2 !б й= "' ' "' жег!=и„ 2 ге!+ еге пф= =офг=офз и, + и, и, наконец го! егз г)га г)аг оф (2) гр й 1,,11 ( го1 е! '! оф ) оф оге Таким образом, в диспергирующей среде (г(о Иго ~ 0) огибающая сигнала и фаза колебаний распространяются с различной скоростью (рис. 1.13). Различие скоростей распространения огибающей и фазы колебаний в диспергирующей среде поясним еще раз рис.

1.14, на котором показано расположение монохроматнческой волны 2 (пунктирная линия) относительно монохроматической волны 1 (сплошная линия) в два последовательных момента времени. Проследим за перемещением в пространстве точек, где колебания складываются в фазе. На рис. 1.14, а такой точкой является точка А. В последующие моменты времени взаимное расположение волн изменится. Через .время (Л, — Л!)/(офз — оф,) горбы обеих волн сойдутся в точке А', удаленной от точки А на расстояние Л, в сторону, противоположную направлению движения волн (рис.

1.14, б). Отсюда скорость движения точек, где колебания складываются в фазе, иначе грулпоеал скорость определяется соотношением Л, ого гр ф! (Лз — Л!)Дофе — офг) / ое(( г оо. / — г Рис. 1.14. Пояснение различия фазоаой и группо- яой скоростей (оф, ) оф|) 2 зак. !200 17 При близких частотах отсюда нетрудно получить (2) и ~~еф /г рф ! Веф еф Явление дисперсии часто удобнее характеризовать не зависимостью скорости распространения монохроматической волны от частоты о (ео), а ф а з о-ч а с т о т н о й х а р а к т е р и с т ик о й ф(ее), и вместо групповой скорости о„р использовать время группового запаздывания г„р. При линейной аппроксимации фаза-частотной характеристики фаза любой гармонической составляющей сигнала определяется выражением вида ее! — ф = ее (! — г„р) + сопз(. Величина (,р —— (о(ф(йее)е характеризует общее для всех гармонических составляющих спектра групповое запаздывание, приводящее к запаздыванию огибающей сигнала без искажения его формы.

При распространении в однородной среде на пути ! величину о,р можно найти как гр !гр Дисперсионные явления будут рассматриваться далее более подробно применительно к распространению колебаний как в линиях задержки, так и в атмосфере. Другим существенным эффектом распространения радиоволн в реальной среде, рассматриваемым здесь, является и с к р и вл е н и е н а п р а в л е н и я распространения, иначе р е ф р а к ц и я волн. Это явлее ние может возникнуть в н е од н о р одн о й с р еде, т.