Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системы⎛ U2 ⎞Uр (U ) = 2 exp ⎜ − 2 ⎟ ,σ⎝ 2σ ⎠где U – амплитуда отраженного сигнала; σ2 – дисперсия амплитуды.Релеевское распределение характерно для местностей, покрытыхгустой растительностью. Флюктуирующая составляющая при этом связанас перемещением отражателей под действием ветра, а стационарная составляющая практически отсутствует. В том случае, когда существует одинотражатель, который формирует мощный сигнал помехи, окруженный рядом менее интенсивных отражателей, необходимо использовать распределение Райса:⎛ U 2 − a 2 ⎞ ⎛ aU ⎞Uр (U ) = 2 exp ⎜ −⎟ I0 ⎜ 2 ⎟ ,2σ2σ⎝⎠ ⎝σ ⎠где a – некоторая стационарная составляющая помехового сигнала; I 0 ( • ) –функция Бесселя нулевого порядка от мнимого аргумента.Мощность результирующего помехового сигнала распределяется поэкспоненциальному закону:р(P) =⎛⎞−P _ ⎟ ,exp⎜_⎜⎟P⎠⎝P1(6.1)где P и Р – соответственно мгновенная и средняя мощности помеховогосигнала.Поскольку мощность отраженного сигнала пропорциональна ЭПРобъекта локации, то в соответствии с формулой (6.1) закон распределенияЭПР ПП можно представить в виде()1р(σ) = exp − σ ,σσгде σ – среднее значение ЭПР.Параметры всех приведенных распределений зависят как от параметров источника ПП, так и от характеристик самой РЛС.
Для мешающихотражений в качестве меры их интенсивности широко применяется такаяхарактеристика, как отражательная способность ПП (коэффициент обратного рассеяния единичного объема или единичной площади поверхности,содержащих источник ПП) или удельная ЭПР. Удельную ЭПР обозначаютчерез σ0S.Поверхностно-распределенные цели с помощью этого параметра могут характеризоваться средней ЭПР единицы площади поверхности:298Глава 6.
Методы повышения защищенности РЛС от пассивных помехσ=σ0S Sп =σ0SД β0,5p cτи×sin ϕ ,LДНА2где Sп – площадь элемента разрешения; φ – угол скольжения (угол междунаправлением распространения падающей радиоволны и касательнойк поверхности раздела двух сред в точке падения радиоволны); Д – наклонная дальности от РЛС до элемента подстилающей поверхности; LДНА –потери из-за аппроксимации ДНА; с · τи / 2 – элемент разрешения РЛС подальности.Поверхности, для которых σ0S = 0,1, будут обладать ЭПР, равной0,1 м2 на каждый квадратный метр площади, облучаемой РЛС. Для объемно-распределенных источников ПП соответствующим параметром является отражательная способность σ0V, характеризующая ЭПР единицы объемаи имеющая размерность м2/м3.
Средняя ЭПР в пределах каждого элементаразрешения Vпσ = σ 0V Vп = σ 0VД 2 Δε 0,5 Δβ 0,5 cτ и×,2L2ДНАгде ∆ε0,5, ∆β0,5 – ширина ДНА соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскости. При работе одной антенны на прием и передачуLДНА = 2 . Для гауссовской аппроксимации ДНА, а также для аппроксимации законом sin x / x значение LДНА = 1,33.В общем случае формула для расчета коэффициента σ0V при оценкеотражательной способности метеообразований в сантиметровом диапазоневолн имеет видπ5σ0V = 4 | K |2 z ,(6.2)λгде |K|2 = 0,93 – для дождя; |K|2 = 0,2 – для снега и града; z = 2 · 10–16 ξ1,6 –для дождя, м3; z = 2 · 10–15 Р2 – для снега и града, м3; ξ – интенсивность выпадения осадков, мм/ч.
Соотношение (6.2) справедливо для случая согласования поляризации отраженного сигнала с поляризацией приемной антенны. В противном случае отражательная способность объемнораспределенного источника ПП σ′0V = 0,01σ0V .Кроме амплитудного распределения помехи, а также отражательнойспособности источника ПП большую роль при разработке и анализе эффективности систем СДЦ играет энергетический спектр отражений. В многочисленных работах показано, что энергетический спектр сигналов, отраженных от источников ПП, можно записать в виде299Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системы⎛ f2 ⎞N ( f ) = N (0)exp ⎜ − 2 ⎟ ,⎝ 2σF ⎠где N (0) – спектральная плотность мощности на нулевой частоте; f – несущая частота сигнала; σF – среднеквадратический разброс доплеровскихчастот, определяемый среднеквадратическим разбросом радиальных скоростей перемещения элементарных отражателей σVв ; σF = 2σVв / λ .Чем короче длина волны, тем больше σF и шире энергетическийспектр помехи.
Наиболее широкополосными являются колебания, отраженные от гидрометеоров. ПП, создаваемые местными предметами, являются узкополосными, а соответствующие им нормированные функциикорреляции |ρ (τ)| – медленно спадающими функциями. Для Гауссовойформы спектра нормированная функция корреляции (модульное значение)имеет вид ρ (τ) = exp (–2π2 σ2F τ2). Величина коэффициента межпериоднойкорреляции |ρ (τ)| зависит от периода следования импульсов. ПриТп = 2,5 мс и λ = 10 см |ρ (Тп)| = 0,99 для холмов с густым лесным покровомпри скорости ветра до 10 м/с; |ρ (Тп)| = 0,46–0,74 для дождевых облаков присреднеквадратическом разбросе скоростей V = (1,8–4) м/с.Итак, статистические характеристики ПП, создаваемых облакамиДО, изменяются на различных стадиях развития облака и существенно зависят от метеорологических условий – градиента скорости ветра по высотеи турбулентности атмосферы. ЭПР одиночного полуволнового ДО определяется соотношением σд = 0,856 λ2 cos Θ, Gгде Θ – угол между осью диполяи направлением электрического вектора E электромагнитной волны, облучающей ДО.
Максимальная ЭПР диполя48 равна σд max = 0,856 λ2.При расчетах ЭПР облака диполей обычно предполагают равновероятной любую пространственную ориентацию отдельно взятого диполяи учитывают среднее значение его ЭПР σд = 0,172λ 2 . Наибольшее значениеЭПР диполь имеет в том случае, когда его резонансная частота совпадаетс несущей частотой подавляемой РЛС. Недостатком ДО как средства радиопротиводействия является их относительно малая диапазонность.
Чтобы сделать облако ДО широкодиапазонным, применяют диполи разнойдлины.В первый момент после сбрасывания ДО размеры облака малы и основное влияние на статистические характеристики ПП оказывает турбулентность сопутной струи постановщика помех. В процессе рассеяния ДО48С учетом направленности излучения ЭПР диполя иногда называют эффективной отражающей поверхностью (ЭОП). В учебнике для описания отражающих свойств диполя (с учетом возможного изменения его пространственного положения произвольным образом) используется термин «ЭПР».300Глава 6. Методы повышения защищенности РЛС от пассивных помехвлияние сопутной струи ослабевает, а влияние турбулентности атмосферы возрастает, так как увеличиваются размеры облака ДО. Исследованияпоказывают, что при увеличении высоты ветер изменяется по направлению и скорости в широких пределах, причем абсолютная величина Vввозрастает. При увеличении высоты возрастает и величина градиентаскорости ветра.
Имеются данные, что СКО значения разброса скоростейсоставляет 1–5 м/с, что в диапазоне длин волн λ = 10 см соответствуетрасширению спектра 20–100 Гц.Как и в случае отражений от метеообразований, ширину доплеровского спектра отражений организованных ПП определяют градиент ветра,его радиальная составляющая, турбулентность и неравномерность скоростей падения диполей. Анализ экспериментальных данных показал, чтоσтурб = 0,6–1,3 м/с, а σпад ≤ 0,45 м/с. Доплеровский спектр ПП и метеообразований идентичен.Вращение антенны РЛС в процессе обзора вызывает ухудшениемежпериодного коэффициента корреляции ПП, главным образом, для местных предметов, имеющих узкий спектр флюктуаций.
Физически это явление можно объяснить не только флюктуациями отраженного от каждогоэлементарного отражателя сигнала за счет модуляции его ДНА РЛС, нои изменением состава отражателей в импульсном объеме РЛС от периодак периоду следования ЗС. Величина межпериодного коэффициента корреляции, учитывающего эффект вращения антенны РЛС, при колокольнойДН может быть определена по формуле ρвр (Т) = exp (–1 / M2), где M – число импульсов в пачке на уровне 0,61 по мощности. Число импульсовв пачке зависит как от ширины ДН и скорости вращения антенны, так и отчастоты следования ЗС.На спектр флюктуаций ПП влияет и нестабильность работы приемно-передающей аппаратуры, наличие ограничения сигнала (нелинейность)в приемном тракте и неидентичность каналов схем череспериодного вычитания (ЧПВ). Все рассмотренные факторы, влияющие на статистическиехарактеристики ПП, являются независимыми.
Результирующая функциякорреляции может быть определена как произведение частных функцийкорреляции, учитывающих влияние того или иного из описанных факторов. Зная результирующую функцию корреляции Д (τ), легко найти энергетический спектр помехи при помощи известного преобразования Фурье:N ( f )=∞∫ Д(τ)A− j 2 πf τdτ .−∞Дискретные ПП на экранах локаторов отображаются в виде целеподобных отметок, как правило, перемещающихся в ЗО РЛС. Другими сло301Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системывами, они создают ИПП. Основными характеристиками этих отраженийявляются их ЭПР, скорость движения и высота распространения. ЭПР дискретных ПП лежит в пределах от 10–4 до 10 м2.
Скорость перемещения –в пределах от 30 до 70 км/ч. С учетом силы ветра радиальные скорости могут приближаться к значениям 150 км/ч. Высоты распространения дискретных ПП возможны до 4 км. Количество таких отметок в ЗО РЛС может достигать сотен и тысяч.Воздействие ПП приводит к уменьшению отношения сигнал/помехаи, следовательно, к уменьшению вероятностей правильного обнаруженияР0 и увеличению Рл, снижению рубежей обнаружения целей, появлениюбольшого количества ложных трасс, срыву АС реального ВО за счет появления большого количества ложных отметок вокруг прикрываемой цели.Кроме того, ухудшаются точностные характеристики за счет искаженияформы пачки отраженных сигналов, появляющихся разрывов (дробленияпачки на составляющие). Искажение формы отметки наблюдается как поазимуту, так и по дальности, так как длительность сигнала на выходе устройств обработки, как правило, эквивалентна нескольким разрешающимобъемам (дискретам) по дальности.При совпадении статистических характеристик мощной ПП и полезных ЭС имеет место маскировка ВО.6.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
