Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 32
Текст из файла (страница 32)
ДиаграммаДвторичноговоизлуучения в гооризонталььной плоскоостиХарактериХистики моодели воспроизводдят реальнные цели, если выыполнены услловия геоометричесского и эллектродиннамическкого подоббия. Для проводящихх тел послледнее уссловие lц / lм = λ ц / λ м = σц / σм связыывает геометрическиее размерыы цели и моделимс длинами волн обллучающихх их колеебаний.и измеренОтсюдда вытекаает связь искомойинной на моделимэфффективнных поверхноостей.
Нааряду с эттим изучаают эффеективные поверхноости отдеельныхблестяящих элемментов, в частноссти, на мооделях с использовиванием выысокого дальностного и угловвого разреешения (ттабл. 3.1).ТТрансформация сигнала,сотраженнного от движущедейся блестящейточкии. Пусть блестящаябя точка равномернрно и пряммолинейнно с радиаальнойскоросстью vr уддаляется от радиоолокатораа. График ее движеения изоббраженна рисс. 3.3, а сплошнойсй линией..
На этомм же рисуунке пункктиром показанпграфикк распросстраненияя электроомагнитных колеббаний, прринимаемых радиолоккатором на интервале времмени t – t0, а излуученных – на инттервале′′t − t0 .127Раздел I. Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовТаблица 3.1Значения средних эффективных поверхностейобратного вторичного излучения РЛЦТип РЛЦКрейсер, траулер, катер, транспортныйсамолетДальний бомбардировщикСредний бомбардировщикИстребительРубка подводной лодкиКрылатая ракетаσср, м2104, 103, 10210…505…201…510,3…0,8Если дальность до блестящей точки измеряется в момент времениt0 + t0′, соответствующий началу ее облучения, то запаздывание принима2емых колебаний относительно излучаемых2⎛t + t′ ⎞t0 − t0′ = ⎜ Д 0 + vr 0 0 ⎟ ,c⎝2 ⎠(3.2)где Д0 – дальность в момент t = 0.
Аналогично, запаздывание, соответстt + t′вующее дальности до цели в момент времени, где t – произвольный2момент приема колебаний, а t′ – момент излучения,2t + t′t − t ′ = (Д 0 + vr).c2(3.3)Вычитая почленно равенства (3.2) и (3.3) и перенося одночлены, содержащие t′ t 0′ , в левую, а одночлены, содержащие t, t0, – в правую частьравенства, определяем разность:vrc ( t − t ).t ′ − t0′ =0vr1+c1−(3.4)Выражение (3.4) соответствует очевидной из рис.
3.3 трансформации временнóго масштаба, которая сводится к растяжению колебаний, отраженных от удаляющейся цели (t – t0 > t ′ − t0′ ). Для приближающейся цели(vr < 0) происходит сжатие временно́го масштаба.Изменение масштаба времени тем значительнее, чем больше по абсолютной величине отличие множителя (1 – vr / c) / (1 + vr / c) от единицы.128Глава 3.
Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовДvr > 0Д00 t 0′t′t0ttаt′tt0′t0tuпр(t)u(t′)бРис. 3.3. Графики, поясняющие трансформацию сигнала,отраженного движущейся блестящей точкойНаряду с трансформацией временного масштаба наблюдаются изменения амплитуды отраженного сигнала, связанные с изменением расстояния от радиолокатора до цели. Однако последние происходят медленнои поэтому далее не анализируются. В соответствии с трансформациеймасштаба времени изменяется зависимость от времени принимаемых колебаний uпр (t) по сравнению с подобной зависимостью для излучаемыхколебаний u (t).
Принимаемое колебание в момент времени t в соответствии с рис. 3.3 имеет значение, пропорциональное значению изучаемого колебания в момент времени t′, определяемое из выражения (3.4), т. е.⎡1− vr / c⎤uпр (t ) ≡ u(t′) = u ⎢(t − t0 ) + t0′ ⎥ .⎣1+ vr / c⎦В простейшемu (t) = cos 2πf0t имеемслучаеизлучениягармоническихколебаний⎡⎤1− vr / cuпр (t ) ≡ cos ⎢2πf0(t − t0 ) +ϕ⎥ ,1+ vr / c⎣⎦где φ = 2πf0t0, что соответствует трансформации частоты (эффект Доплера – Белопольского) по закону129Раздел I. Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовvrc.fпр = f0vr1+c1−(3.5)Условимся выражение для fпр записывать в видеf пр = f 0 − FД ,(3.6)где допплеровская поправка частоты (частота Доплера)⎡ 1 − vr / c ⎤FД = f 0 ⎢1−⎥⎣ 1 + vr / c ⎦(3.7)положительная при vr > 0 и отрицательная при υr < 0.При vr c дробь в выражении (3.4) можно разложить в степеннойряд.
Ограничившись двумя первыми членами этого ряда, получим для доплеровской поправки частоты формулуFД ≈ f 02vr 2vr=.cλ0(3.8)Как видно из формулы (3.8), в условиях активной радиолокациидопплеровская поправка частоты определяется эффектом двойного преобразования частоты: при облучении (цель как движущийся приемник энергии) и при излучении (цель как движущийся источник колебаний). В условиях пассивной РЛ, когда трансформация частоты имеет место только приизлучении,v(3.9)FД ≈ r .λ0При импульсной работе рассмотренное выше изменение масштабавремени в равной степени относится к длительности и периоду следованияимпульсов (т.
е. эффект Доплера – Белопольского имеет место и для частоты следования). Поскольку, однако, доплеровская поправка пропорциональна частоте, обычно она наиболее существенно сказывается на высокочастотных колебаниях.Трансформация сигнала, отраженного совокупностью движущихся блестящих точек.Вторичное излучение ряда реальных целей можно рассматривать каквторичное излучение совокупности n ≥ 2 блестящих точек. При измененииположения цели блестящие точки перемещаются. Исключая перемещение130Глава 3.
Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовблестящих точек по криволинейным поверхностям, их движение можносвести к двум видам – поступательному движению вместе с некоторойсистемой координат, жестко связанной с целью, и вращению относительноначала координат. Трансформация сигнала оказывается, таким образом,более сложной, чем в случае вторичного излучения одной блестящей точкой. Одно и то же явление трансформации сигнала, отраженного совокупностью движущихся блестящих точек, можно пояснить, используя: а) общие принципы интерференции колебаний; б) понятие эффекта Доплера –Белопольского для каждой из блестящих точек; в) понятие диаграммыОВИ.Пусть, например, две связанные блестящие точки имеют векторыскорости, одинаково направленные на радиолокатор, но различающиеся повеличине (рис.
3.4, а). Тогда центр системы поступательно движется сосредней радиальной скоростьюvr ср =vr1 + vr 2,2(3.10)а вращение точек вокруг центра (рис. 3.4, б) происходит с угловой скоростьюd θ Δvr(3.11),=dtl1где ∆vr = vr1 – vr2. Рассматривая систему из этих двух блестящих точек какгрупповую цель, замечаем, что расстояния этих точек до радиолокаторав процессе движения меняются неодинаково, поэтому разность хода∆r = r1 (t) – r2 (t) = ∆r (t) будет переменой.Δ vr2ur 1vr срlΘцtl1ur 1абΔvr2Рис. 3.4.
Графики, поясняющиетрансформацию сигнала, отраженногосовокупностью движущихсяблестящих точекT=1ΔFДРис. 3.5. График биения сигналов,отраженных двумя движущимисяблестящими точками131Раздел I. Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовПри облучении цели протяженным гармоническим колебанием отраженный сигнал представляет собой результат интерференции двух колебаний, разность фаз которых непрерывно меняется. При этом будут меняться (флюктуировать) амплитуда и фаза результирующего колебания.Спектр сигнала расширяется.
Те же выводы можно получить, основываясьна эффекте Доплера – Белопольского. Если радиальные скорости vr1 и vr2различны, то отличны будут и доплеровские частоты FД1 ≠ FД2, а значит,и частоты сигналов f1 = f0 – FД1 и f2 = f0 – FД2, отраженных блестящими точками. Результирующее колебание представляет собой биения (рис. 3.5),период которых определяется разностью доплеровских частот2 ΔvrΔFД = FД1 − FД2 =λ0и будет равно:(3.12)Т = Т фл = 1/ Δ FД .При изменении положения блестящих точек относительно радиолокатора будет меняться как амплитуда, так и фаза биений.
К аналогичнымвыводам придем, заменив совокупность блестящих точек одним излучателем со сложной диаграммой обратного вторичного излучения (рис. 3.6).Проследим за изменением напряженности поля в точке приема придвижении этого излучателя.vσ2σ1РЛСРис. 3.6. Графики, поясняющие природуфлюктуаций отраженного сигналаdθ, а интерdtвал между лепестками диаграммы ∆θ, то средний период модуляции отраdθ. Для группового излучателя (рис. 3.4) велиженного сигнала Tфл ≈ Δθ /dtЕсли угловая скорость поворота излучателя составляетчину |dθ/dt| можно определить по формуле (3.11), а Δθ≈132λ0. Поскольку2l cos θГлава 3.
Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовl1 = l cosθ, это приводит снова к выражению (3.12), найденному ранееиным, но эквивалентным способом. Для самолета на развороте величинаdθ v= зависит от его скорости v и радиуса разворота R. Последний связанdt Ra v2=, которая представляет собой отноg Rgшение центробежного ускорения a к ускорению земного тяготения g.
Если,dθ≈ 0,1 рад/с.например, η = 3, v = 300 м/с, то R = 3 км,dtСводя самолет к модели из двух блестящих точек с расстоянием между ними l = 20 м (при длине волны передатчика λ0 ≈ 0,1 м и cosθ ≈ 1)1λ1рад , получим значение его Тфл.мин ≈ с.и оценивая Δθмин ≈ 0 =402l 400Само принимаемое колебание при наличии амплитудной и фазовоймодуляции, вызываемой изменением во времени ракурса цели, можноj 2 π ( f 0 − FД ср ) t] , где B (t) – компредставить в виде u пр ( t ) = Re[ B ( t )U ( t ) eплексный модулирующий множитель, обусловленный изменением ракурса; U (t) и f0 – огибающая и несущая частота согнала; FДср – средняя доплеровская частота.Для реальных целей функция B (t), а значит, и эффективная поверхность σ являются случайными функциями, хотя в ряде случаев за времядлительности сигнала их можно считать постоянными величинами, меняющимися лишь от реализации к реализации.
Для протяженных сигналовэто нужно и здесь необходимо учитывать изменение функции В (t) во времени, которая описывает случайный, практически стационарный процесс,характеризуемый энергетическим спектром и автокорреляционной функцией [21].Наряду с рассмотренными выше есть и более быстрые флюктуации σцза время облучения tобл и даже от посылки к посылке, связанные с вращением турбин (винтов) ЛА и вибрациями элементов конструкции в полете.При обнаружении целей на предельных дальностях используют сумму эхосигналов за время tобл, поэтому основными являются данные о среднем значении σц и характере флюктуаций (законе их распределения).На практике несколько предпочтительнее оказывается горизонтальнаяполяризация антенн, так как аэродинамические цели имеют преимущественно горизонтальную ориентацию элементов конструкции. Полные описания ЭПР целей − поляризационные матрицы рассеяния − используютсяв интересах распознавания, что существенно усложняет структуру РЛС.При поляризационной селекции целей на фоне помех возможно несовпадение поляризации излучения и приема, вплоть до их ортогонализации, чтос возникающей перегрузкой η=133Раздел I.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
