Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыЭз =Э (β, ε)∫ Ωдии (β, ε)d Ω,(4.14)Ωзгде dΩ – элементарный телесный угол.Понятие «телесный угол» вводится по аналогии с понятием «угол наплоскости». Телесным углом называют часть пространства, заключенную внутри одной полости некоторой конической поверхности с замкнутой направляющей. Так же, как и величина угла между двумя прямыми измеряется дугой окружности, телесный угол – фрагментом поверхности шара: из вершины О телесного угла проводят любым радиусомОВ = ОС = ОА = ОG (рис.
4.6) шаровую поверхность. На этой поверхностиповерхность телесного угла вырежет некоторую часть АВСG. Площадь этойчасти будет меняться в зависимости от величины радиуса шара, но всегдабудет составлять одну и ту же долю площади всей поверхности шара.Из геометрии известно, что угол на плоскости определяется соотношениемφ = l / r,(4.15)где l – длина дуги, вырезаемая углом φ на окружности с радиусом r.По аналогии с выражением (4.15)Ω = S / r 2,(4.16)где S – площадь участка поверхности сферы с радиусом r, вырезаемого телесным углом Ω.ZО′BACGdεεXOdβEDYРис.
4.6. Фрагмент ЗО, иллюстрирующийвариант определения телесного угла188Глава 4. Принципы построения и структура радиолокационных средствВ соответствии с определением телесного угла элементарный телесный угол, входящий в уравнение (4.14), можно определить по формулеdΩ = d S / r2,(4.17)где dS – площадь фрагмента на поверхности сферы с радиусом, равным r.Из рис.
4.6 можно определить значение dS:dS = BC ⋅ AB = rd ε⋅ r ⋅ cos ε⋅ d β .(4.18)В соотношении (4.18) учтено, что угол dβ опирается на дугу АВ, уголdε – на дугу ВС, а угол ε – на дугу АD (или ВЕ).С учетом выражений (4.17) и (4.18)d Ω = cos εd εd β .(4.19)Соотношение (4.19) будет использовано ниже при анализе изодальностного и изовысотного участков ЗО дальномера.Найдем далее из выражения (4.12) значение Эи (β, ε). Подставив полученное выражение в (4.14), получимЭз =∫Ωз4πД 4 (β, ε)ν ( N 0 + N п )Ω ди (β, ε)4πД 4max ν ( N 0 + N П ) Д н4 (β, ε)dΩ =∫ αпн (β, ε) d Ω .A п (β, ε)σΩ ди (β, ε)А п.эф σΩзОтсюдаД 4max =Эз Ап.эф σД н4 (β, ε)4πν( N 0 + Nп ) ∫dΩ(,)αβεпнΩ.(4.20)зСоотношение (4.20) определяет максимальную дальность обнаружения РЛС при произвольном способе обзора пространства и произвольнойформе ЗО.
Из него следует, что максимальная дальность РЛС при заданных Эз и Aп.эф зависит от:а) формы ЗО Дн (β, ε) (в сферической системе координат определяетграничную поверхность ЗО);б) способа просмотра ЗО приемной антенной αпн (β, ε) (определяетспособ обзора зоны).Кроме того, важно выделить зависимость Эз от других характеристикобзора РЛС:Эз =∫ΩзЭ з (β, ε)Р (β, ε) τи (β, ε) M (β, ε)dΩ = ∫ иd Ω.Ω ди (β, ε)Ωβε(,)диΩз189Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыУчитывая, что число импульсов в пачке (число импульсов, отраженных от цели за время облучения) М (β, ε) = tобл (β, ε) / Тп, получаемЭз =∫ΩзРср (β, ε)tобл (β, ε)Ω ди (β, ε)d Ω.(4.21)Здесь tобл (β, ε) – время облучения цели как функция угловых координат.Анализируя формулу (4.21) можно сделать вывод, что перераспределениеэнергии, излучаемой в ЗО, возможно:а) изменением средней мощности в процессе обзора;б) изменением времени облучения цели;в) выбором формы ДН передающей антенны.Анализ выражения (4.20) и (4.21) позволяет не только определитьфакторы, характеризующие ЗО РЛС, но и вид соответствующего технического ограничения, а также его целесообразность [13]43.4.3.2.
Виды обзора пространстваВ ходе предшествующих рассуждений было установлено, что в соответствии с принципами построения РЛП ЗО обзорной РЛС представляетсобой вырезку из цилиндра вращения. Форму зоны в угломестной плоскости (рис. 4.4, 4.5) в РЛС обнаружения и наведения обычно выбирают такой, чтобы для углов места εmin ≤ ε ≤ ε0 обеспечивалась максимально возможная дальность обнаружения (изодальностный участок зоны), а для углов места, превышающих угол ε0, – максимальная высота обнаружения(изовысотный участок зоны). Аналитически сечение такой зоны в вертикальной плоскости в полярной системе координат описывается выражением (4.1), где значение ε0 определяется из треугольника ОБС (рис.
4.4) соотHношением ε0 ≈ arcsin max . Отсюда Нmax = Дmax sin ε0. Тогда выражение дляД maxдальности изовысотного участка зоны как функции угла места ε можно записать следующим образом:Н maxsin ε 0cos(90D − ε 0 )cos еc εД(ε) == Д max= Д max= Д maxDsin εsin εcos ec ε 0 .cos(90 − ε)При этом радиус мертвой воронки ЗО представляет собой функциюот высоты: Rмв = H ctg ε.43Заметим, что понятие зоны обзора РЛС является более общим, чем понятие зоны обнаружения, которым оперируют в случае анализа зоны обзора с учетом конкретных значений Р0 и Рл.190Глава 4.
Принципы построения и структура радиолокационных средствПараметры зоны выбираются с учетом тактических требованийи технических возможностей их реализации. Так, значение минимальногоугла места εmin в РЛС сантиметрового диапазона ограничивается условиямираспространения сантиметровых волн в приземном слое. С одной стороны,необходимо выбрать εmin как можно наиболее близким к нулю, с другой –необходимо оторвать ДНА от земли, так как облучение земной поверхности в сантиметровом диапазоне волн приводит к сильной изрезанности зоны на малых углах места вследствие интерференции прямого и отраженного от неровной поверхности лучей. Из-за движения под действием ветрапокрывающих поверхность кустов, травы и других предметов непрерывноизменяется амплитуда и фаза отраженного сигнала и, следовательно, непрерывно изменяется форма ЗО.
Практически в сантиметровом диапазоневыбирают εmin ≈ 0,4…0,5º.Для снижения εmin до нуля и даже до отрицательных значений, гдеэто позволяет позиция и высота подъема антенны, предусматривают изменение наклона антенны в вертикальной плоскости.Максимальный угол места ЗО εmax для исключения мертвой воронкижелательно было бы выбирать равным 90º или близким к нему. Однако этопривело бы к значительному усложнению конструкции антенной системы.В настоящее время считается целесообразным выбор значений εmax порядка 35…45° в сантиметровом диапазоне и 20…30° – в метровом. Приэтом радиус мертвой воронки составляет (1–1,5) Нц для сантиметровогои (2–4,5) Нц для метрового диапазонов волн.
Верхняя граница зоны Нmaxдолжна быть не меньше потолка полета различного класса ВС. Для современных РЛС Нmax ≈ 40…60 км. Для обнаружения и сопровождения гиперзвуковых самолётов требуется увеличение Нmax до 150…200 км.Максимальную дальность обнаружения Дmax целей, летящих на максимальной высоте Нmax, желательно получить равной дальности прямойвидимости:Дmax = 4,12( hа + Нmax ) ≈ 600–800 км,где Дmax – выражается в км, а ha и Нmax – в м.Однако получение таких дальностей связано со значительным увеличением мощности передающего устройства и, как следствие, с увеличением стоимости и объема аппаратуры РЛС. Поэтому в настоящее времяобеспечивают дальность обнаружения, близкую к дальности прямой видимости, только лишь маловысотных целей и целей с большими среднимизначениями эффективной поверхности σ (например, стратегических бомбардировщиков или транспортных самолётов).
По цели с σ =1 м 2 (истребитель) в РЛС обнаружения и наведения считается приемлемым получениедальности Дmax = 300…400 км.191Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системыНаряду с задачей обнаружения РЛС решают задачу измерения пространственных координат обнаруженных РЛ целей. При этом разрешающаяспособность и точность определения угловых координат целей рассматриваются с учетом пространственной избирательности и направленности антенной системы в соответствующих угловых координатах.
Направленная антенна обслуживает одновременно одним лучом небольшой телесный угол Ωπ,который значительно меньше телесного угла Ωз ЗО РЛС. Для формирования требуемой ЗО в РЛС применяется обзор – периодически повторяющаяся процедура облучения элементов пространства Ωз и приема эхосигналов из облучаемых элементов. Информацию о наличии целей в различныхэлементах разрешения ЗО получают в процессе обзора (просмотра) этихэлементов.
Очередность и время просмотра различных элементов, а такжеинтенсивность сигналов, излучаемых РЛС при осмотре каждого элемента,определяется используемым способом (программой) обзора. Режим непрерывного обзора всей зоны может быть единственным режимом функционирования РЛС при решении боевой задачи. Обнаружение целей и измерениеих координат осуществляется в процессе обзора всей зоны. В некоторыхтипах РЛС обзор всей ЗО производится только до обнаружения цели. С момента обнаружения цели РЛС переводится в режим ее сопровождения.Обзор ЗО может производиться или при наличии цели в одном изэлементов разрешения этой зоны, или когда цель появляется в неопределенный момент времени. Способ обзора выбирается в соответствии с назначением и особенностями применения РЛС, учитывая следующие основные факторы:• требуемые размеры ЗО на выбранной позиции;• определяемые координаты и точность их измерения;• разрешающую способность РЛС по дальности, угловым координатам и радиальной скорости;• необходимое время обновления информации об элементах разрешения ЗО или сопровождаемых целях;• возможность появления цели в различных элементах ЗО;• простоту технической реализации способа обзора.От способа обзора существенно зависят такие показатели эффективности применения РЛС, как среднее время, затрачиваемое на обнаружениецели (среднее время необнаруженного нахождения цели в ЗО), и среднеевремя между смежными ложными обнаружениями (средняя частота ложныхтревог).
В зависимости от времени, затрачиваемого на получение информации от всех элементов разрешения, различают следующие виды обзора:одновременный – получение информации из всех элементов разрешения в один момент времени;последовательный – получение информации из всех элементов разрешения последовательно во времени;192Глава 4. Принципы построения и структура радиолокационных средствсмешанный – по одной координате осуществляется одновременныйобзор, а по другой последовательный.При одновременном обзоре прием и обработка сигналов от целипроизводятся сразу, как только эта цель появилась в ЗО. Поэтому такиесистемы называются беспоисковыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
