Ахияров В.В, Нефедов С.И., Николаев А.И. Радиолокационные системы (2-е издание, 2018) (1151780), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

При этом с увеличением элек­тронной плотности условие отражения выполняется для более высоких частот.Максимальная частота, при которой волна отражается в случаевертикального падения на ионосферный слой, называется крити­ческой частотой /кр- Если рабочая частота больше критической, то883. 6.Общие свойства ионосферыпри нормальном падении волны на ионосферу отражения не про­исходит и волна уходит в космическое пространство.Таким образом, коэффициент отражения волны от ионосферыменяется в зависимости от частоты скачком при f= /кр-Если рабо­чая частота меньше критической, то происходит полное отражениеволны от ионосферного слоя.При распространении радиоволн на большие расстояния усло­вия отражения необходимо рассматривать с учетом сферичностиЗемли и ионосферы. В этом случае формулаfeгдеW-(3.48) имеет вид= Wfo sec 0,(3 .49)поправочный коэффициент, учитывающий сферическуюслоистость ионосферы.Сферичность земли и ионосферы ограничивает максимальныйугол падения волны на ионосферу.

На рисунке3.14видно, чтоволна, направленная по касательной к земле, падает на ионосферупод наибольшим возможным при данной высоте слоя углом0max,при этом.еSlll max=RзRз+ho,где Rз - радиус Земли.Практически от ионосферы могут отражаться волны длиннее10 м.Контрольные вопросы1.2.3.4.5.Что такое удельная ЭПР?Чем зеркальное отражение отличается от диффузного рассеяния?Что такое закон Ламберта?Дайте определение критерия Релея.Чем метод возмущений отличается от метода касательной плоско­сти?6.Как выглядит спектр сигнала декаметрового диапазона, рассеянно­го от морской поверхности?7.Почему происходит рассеяние радиоволн от турбулентной атмо­сферы?8.9.Что такое интерференционный множитель?Как выглядит диаграмма направленности горизонтального диполя,расположенного вблизи земли?10.Почему радиовоm~ы могут отражаться от ионосферы?Глава4.Методы расчета дальности действияоднопозиционных радиолокационных станций4.1.

Максимальная дальность действия РЛСв свободном пространствеВ свободном пространстве на расстоянииrот РЛС плотность по­тока энергии электромагнитной волны, создаваемой ненаправленнымизлучателем,определяетсяотношениемизлучаемойимпульсноймощности передатчика к площади поверхности сферы 41t r 2 • С уче­том направленных свойств анте1rnы, имеющей коэффициент усиле­нияG ( р, е) , где р и е -угловые координаты по азимуту и углуместа, плотность потока энергии Sц в направлении цели ( р, е) уве­личивается вG (Р, е) раз:S =РиG(Р, е)ц4nr2 'где Ри-(4 .l)импульсная мощность.Плотность потока энергии отраженной волны в точке распо­ложения приемной антенны РЛСSцcrSпр =4 2,nrилиSпр = РиG (Р, 2€) (J.41trУмножая Sпр на эффективную площадь приемной антенныА ( р, е) , находим мощность отраженного сигнала, поступающегона вход приемника:Р.

=S А(А е)= РиG(Р, s)A(P, s)crпр90пр..,,(4nr2 )2(4.2)4.1.Максимальная дальность действия РЛС ...Проинтегрировав(4.2)по времени, можно перейти от мощно­сти к энергии сигнала:Э= ЭиG(/3, s)A(/3, s)crпр( 41tY2Согласно выражениюи его мощность(4.2),(4.3))2(4.3).энергия принимаемого сигнала, какобратно пропорциональна четвертой сте­пени расстояния до цели.Решая уравнение (4.3) относительно У, получим уравнение ра­диолокации:УшахЗдесь ЭпрпnnЭпрпnn-= vNo;Эи=4---Эпр minG(/3, s)A(/3, s)cr2( 4n )(4.4)энергия порогового сигнала (пороговая энергия),v - коэффициент различимости, v = q 2 / 2 (где q -отношение сигнал/шум на выходе оптимального приемника);спектральная плотность мощности шума. ЗначениеvилиN0 -q опре­деляют по кривым обнаружения для заданных условных вероятно­стей правильного обнаруженияDи ложной тревогиF.Таким об­разом, максимальная дальность действия РЛС в режиме обнару­жения равна дальности действия Ymax, при которой для У< Ушах об­наружение цели обеспечивается с вероятностьюD,не меньше до­пустимой при заданной вероятности ложной тревоги F.Уравнение(4.4)применимо для совмещенного радиолокаторакак с раздельными, так и с общими антеннами на передачу и наприем .

Если для передачи и приема используется одна антенна,коэффициенты А ипоэтому формулуG связаны следующим выражением:(4.4) можно представить в видеЭиG2 (/3, s)л 2 crYmax = 4 - -- - - - ~ - Эпр min64n3или(4.5)914.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСМаксимальное значение эффективной площади приемной ан­тенны А пропорционально площади раскрыва антенныSa:А =kaSa.Коэффициент использования площади антенныkзависит отраспределения поля в раскрыве антенны. Если во всем раскрывеполе одинаково по фазе и интенсивности, тоka = 1.Посколькуэнергия импульсных входных сигналов Эпр min однозначно выра­жается через импульсную мощностьЭи =Ри 'tи,то в выражениях (4.3)-(4.5) от отношения энергии Эи/ЭпрminможноперейтиксоответствующимотношенияммощностейРи/ Рпр min.

Таким образом, обе записи оказываются равноценными.Однако отношение энергий можно рассматривать как более удоб­ную форму записи, поскольку при оптимальной обработке вели-чина Эпpmin не зависит от формы сигнала, определяемой видомогибающей и способом его внутриимпульсной модуляции, в товремя как Рпр min= Эпрmm/ 'tиПоскольку значениязависит от формы сигнала.G иА -функции угловых координат, то идальность действия радиолокатора также является функцией этихкоординат. Обозначая нормированную характеристику направлен­ности антенны (по полю) через F(f3, 1:.), можно записатьG (f3, Е) = GmaxF2 (f3, Е);А (f3, Е) = /4naxF 2В направлении, гдеG(f3, Е).и А максимальны, дальность действия РЛСтакже будет иметь максимальное значениеro max.Для всех другихнаправлений уравнение дальности можно представить в следую­щем виде:rmaxУравнение(4.6)= ro maxF (f3, Е) .(4.6)описывает в сферической системе координатнекоторую поверхность, внутри которой при фиксированной ори­ентациихарактеристикинаправленностиможет обнаруживать цели.92антеннырадиолокатор4.1.Максимальная дальность действия РЛС ...Полученные выражения для дальности действия РЛС позволя­ют сделать следующие выводы:1)дальность действия РЛС увеличивается с ростом мощностипередатчика и пороговой чувствительности приемника.

Для увели­чения дальности действия в свободном пространстве, например, враза за счет мощности передатчика ее следует повысить в2)216 раз;дальность действия РЛС с одной антенной существенно за­висит от коэффициента усиления антенны. Для увеличения даль­ности действия вусиления2 раза при прочих равных условиях коэффициентG требуется увеличить только в 4 раза. Однако это мо­жет оказаться неприменимым в режиме обзора, когда из-за суже­ния луча сокращается время облучения цели;3)поскольку возможны значительные изменения эффективнойповерхностиcr,они могут существенно сказываться на дальностидействия.

Так, при изменении эффективной поверхности в 103 раздальность действия изменяется примерно в5,5раз, что затрудняетобнаружение малоразмерных целей, если радиолокатор не облада­ет большим запасом энергии сигнала.(Зависимость дальности действия от длины волны л, соотноше­ние(4.5))следует рассматривать с учетом направленных свойствантенны. Так, при заданномGуменьшение л, приводит к сниже­нию дальности действия, поскольку уменьшается эффективнаяплощадь антенны А . При заданном А (и в отсутствие обзора)уменьшение л, приведет к увеличению дальности действия, по­скольку при Асущественно= constпотому,возрастаетчтоG. Условие отсутствия обзорадлительностьпринимаемогосигнала(пачки импульсов) считается в обоих случаях одинаковой.Кроме указанных при реальном проектировании немалую рольмогут играть следующие факторы:•снижение практически достижимой средней и пиковой мощ­ности передатчика при уменьшении длины волны;•ухудшениечувствительностиприемникаприуменьшениидлины волны;•различное влияние условий распространения для разныхдиапазонов длин волн на дальность действия;•зависимость ЭПР целей от длины волны[1, 2, 4, 5].4.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛС4.2.

Уравнение дальности радиолокациис учетом влияния ЗемлиРассмотрим формулу для максимальной дальности действияРЛС в свободном пространстве, а затем обобщим полученный ре­зультат с учетом влияния Земли. Из формулrшах = 4 ЭиЭпрA2cr F(€).minВ соответствии с формулой(4.5) и (4.6) следует:(4.7)4пл, 2(3.36)характеристика направлен­ности произвольной антенны, полученная с учетом влияния Земли,отличается от соответствующего выражения для свободного про­странства наличием интерференционного множителя.

Поэтому вслучае, если требуется учесть влияние Земли на максимальнуюдальность действия РЛС, в уравнение радиолокациибодного пространства вместониеF (f.)(4.7)для сво­следует подставить произведе-F(€)V(€):rтахСоответственно,=4ЭA 2 crиЭпр min 4пл,формулаF(€)V(€).(4.8)-2( 4.6)для определения максимальнойдальности РЛС с учетом влияния Земли примет вид(4.9)гдеromax -максимальная дальность РЛС в свободном простран­стве.Анализ формулы(4.9),а также рис.3.11и3.12,показывает, чтоинтерференционный множитель оказывает большое влияние назначениеr шах:существеннодальность обнаружения маловысотных целей можетуменьшитьсяпосравнениюсдальностьюro шахв свободном пространстве. Максимальная дальность действия РЛСпри обнаружении маловысотных целей с учетом влияния Землиопределяется по формуле(4.8)с учетом(3.38). Послевыполнениянесложных преобразований получим:rrn='э.~;;,,.л,2,, ✓4лh1h2.( 41t) Эпрmm94л,(4.10)4.3.Влияние кривизны Земли на максимальную дальность обнаружения цели4.3.

Влияние кривизны Землина максимальную дальность обнаружения целии интерференционный множительВ реальных условиях максимальная дальность наблюденияназемных, надводных и воздушных объектов ограничивается кри­визной Земли (рис.4.1.Рис.4.1 ).В соответствии с рис.4.1максимальнаяГеометрическая интер­претация максимальной дально­стиобнаружения при прямоли­нейном распространении радио­волндальность прямой видимости цели без учета затенения реальнымрельефом местности определяется выражением:Упр = ✓(Rз + h1 )2 - Rj +✓(Rз +h2 )2 - Rj ,гдеh1-высота подъема электрического центра антенны;высота цели;R3- радиус Земли,Если учесть, чтоR 3 » h1иh2-R 3 = 6370 км.R3 » h2 ,то(4.11)ВыражаяR 3 , h1 и h2 в метрах, получимУпр= 3, 57 ( Jf;; +Ji;;.), КМ.Формула(4.12)(4.12)позволяет определить дальность прямой види­мости без учета рефракции радиоволн в атмосфере Земли.Для того чтобы учесть влияние кривизны ( сферичности) зем­ной поверхности на интерференционную структуру поля, необхо­димо истинные высотыведенными высотамиh 1 и h2 антенны РЛС и цели заменить при­h{ и h2 (рис.

Характеристики

Список файлов книги