Ахияров В.В, Нефедов С.И., Николаев А.И. Радиолокационные системы (2-е издание, 2018) (1151780), страница 17
Текст из файла (страница 17)
4.2). Для определения этих высот требуется провести плоскость, касательную к сферическойземной поверхности в точке отражения, и отсчитывать высоту источникаh{ иточки наблюденияh2 от этойподобия треугольников ODB и ADC получим:плоскости. Тогда из954.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСh1R1гдеR= R1 + R2( см. рис.h2h1 +h2R2R4.2).Следовательно,(4.13)Далее учтем, что расстояниями прямой видимости приh1В этом случае из треугольниковR1иR2можно считать дальностяЛh1 и h2 = Лh2 соответственно.BDE и CDE находим=(4.14)Приравнивая правые части выражений для R 1 и R 2 в(4.14),определим(4.13)иЛh1 и Лh2 • Поскольку угол а мал, истинныеАh{а,Рис.4.2.
Геометрическая интерпретацияприведенных высот h! и h~и приведенные высоты практически не имеют углового расхождения. В этом случае приведенные высоты определяются по следующим формулам (см.рис .4.2):2h( = h, - Лh196= h1 -R2 (2R3h1 )h1 + ~4.4. Влияние атмосферной рефракции на дальность действия РЛСДля вычисления интерференционногосферичности Земли используется формуламножителя с учетом[ 16]:h{h2V = 1+ 1Гв,г 12 +2 I Гв, г I Dcos ( 2k r- +Тlв, г ) ,гдеD-(4.15)коэффициент расходимости отраженных лучей,Пределприменимостиинтерференционногомножителянатрассах, протяженность которых не превышает расстояния прямойвидимости, обусловлен тем, что отражательная трактовка, заложенная в основу этой формулы, предполагает наличие в точкеприема двух волн-прямой и отраженной.
Представление об интерференционной структуре поля справедливо, если угол падения(от горизонтали) \j/ удовлетворяет условию. tfsш4.4. Влияние\j/»3 --.kR3атмосферной рефракциина дальность действия РЛСЕсли радиолуч распространяется в свободном пространстве, вкотором отсутствует атмосфера, то его траектория представляетсобой прямую линию. Однако радиолуч, распространяющийся вземной атмосфере, искривляется вследствие непостоянства ее коэффициента преломления.
Коэффициент преломления атмосферып вблизи поверхности Земли всегда несколько превышает единицу(п~ 1,0003)ся,и по мере увеличения высоты постепенно уменьшаетприближаяськ единице.Таким образом,траектория лучаобычно оказывается выпуклой вверх, и такое искривление лучасчитается положительным[16].974.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСПроцесс преломления радиоволн в неоднородной земной атмосфере можно рассмотреть с помощью методов геометрической оптики, которые основаны на использовании понятия луча.
Однакоследует помнить, лучевые представления будут справедливы приплавном изменении относительной диэлектрической проницаемости Е с высотой, когда эти изменения на пути, равном длине волны,малы.процессСчитаяданноеусловиевыполненным,преломления радиоволн в неоднороднойрассмотримсферическислоистой земной атмосфере с заданным высотным профилем в(h),гдеh -высота над земной поверхностью (часто вместо диэлектрической проницаемости пользуются показателем преломленияn(h) = ✓E(h) ).Преломление радиоволн в неоднородной среде происходит засчет разной скорости распространения отдельных участков волнового фронта, в результате чего траектория волны, т. е.
нормаль кданной точке волнового фронта, искривляется[16].Будем рассматривать неоднородности тропосферы в виде однородных слоевпостепенно убывающей плотности (рис.Рис.4.3.4.3).Пусть тонкие слоиСхема определения траектории лучаимеют толщину Лh. Луч, падающий на i-й слой в точке А под углом0i-I, преломляетсяи распространяется в слое под углом0i,Всоответствии с законом Снеллиуса(4.16)Таким образом, при распространении волны в плоской слоистой среде выполняется условиепsin 0 = const,(4.17)а в сферически-слоистой среде для любой границы, расположенной на высоте98h,выполняется условие[16]4.4. Влияние атмосферной рефракции на дальность действия РЛС+ h) sin 0 = const.п ( R3Выражения(4.18)(4.17) и (4.18) называются уравнениями траекторииволны соответственно для плоско- и сферически-слоистой среды.Радиус кривизны луча определяется [16] по формулеп(4.19)р= ------ ,dn / dh cos Егдеdn / dh -градиент показателя преломления по высоте; Е -угол выхода луча (угол места).Часто можно считать, что(4.19)cos Е ~ 1,а поскольку п ~1,вместоиспользуется соотношение1(4.20)р = - dn / dh.Как правило, показатель преломления п с увеличением высотынезначительно уменьшается.
Так, в нормальной тропосфере= -dn / dh =4 • 1o-s м-1 и радиус кривизны луча р = 25 ООО км ~ 4R3 • Под нормальной понимается тропосфера при таком ее состояюm, когда накаждый километр температура Т убьmает наного пара е - на3,5мбар (бар6,5°С, а давление водявнесистемная единица измерения-давления, равная примерно одной атмосфере):dTdz= -6 5 °С/км''-de = - 3, 5мбар/км.dz(4.21)(4.22)При этом считается, что относительная влажность не меняется свысотой и равняется60 %.Такая модель тропосферы хорошо согласуется с данными радиозондовых наблюдений на небольших(до нескольких километров) высотах.Учесть рефракцию можно, если вместо истинного радиуса использовать эквивалентный радиус Земли Rэ, определяемый соотношениемRэ = Rзрр-Rз(4.23)994.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСЦелесообразность концепции эквивалентного радиуса Землизаключается в том, что радиолуч можно рассматривать как прямуюлинию над земной поверхностью с радиусом Rэ,Понятие эквивалентного радиуса Земли используется только втом случае, если градиент показателя преломления по высоте является величиной постоянной, т.
е.dndh- = const.(4.24)При нормальной рефракции с учетом того, что р ~ 4R3 , получим:4Rэ = - Rз3= 8470км.После подстановки значения Rэ в формулу(4.11)получимформулу для определения дальности rпр , км, прямой видимостипри нормальной рефракции:rпр =4, 12(-Jhi +Jh;),гдеh 1 и h2 выражены в(4.25)метрах.Отрицательнаяp /R3 < 1- сверхрефракцияРис.4.4. Виды рефракцииДля перехода от сферической к плоской земной поверхностииспользуют приведенный показатель преломления Nп, При этомрассматривается распространение радиоволн над плоской Землей споказателем преломления в тропосфере:1004.5.Максимальная дальность действия РЛС с учетом ослабления ...Nп =n+h/Rз .Поскольку значениеNп , мало(4.26)отличается отединицы,практике используется индекс рефракции (другое названиенамо-дуль приведенного показателя преломления):М =(N, -1)-106 =( п-1+ :, } 106.(4.27)Численные значения М называют <<N-единицами» .Удобство использования этой величины состоит в том, что повиду кривойM(h)можно сразу установить характер рефракции.Значение индекса рефракции М может изменяться отединиц.
Виды рефракции показаны на рис.260 до 460 N-4.4.4.5. Максимальная дальность действия РЛСс учетом ослабления в тропосфереПоглощение и рассеяние радиоволн в тропосфере. Тропосфера-нижний слой, расположенный непосредственно над поверхностью Земли и простирающийся до высотылярных широтах, до10 ...
12км-в умеренных8 ... 1О км и до 16 ... 18в покм-в тропических. По всей высоте тропосфера имеет постоянный относительный состав входящих в нее газов, такой же, как у земной поверхности.Исключениесоставляетсодержаниеводяных паров,сильно зависящее от метеорологических условий и резко уменьшающееся с высотой.Важнейшее свойство тропосферы-снижение температуры свысотой. Верхняя граница тропосферы определяется прекращением падения температуры.
Причиной постепенного уменьшениятемпературы воздуха с высотой является то, что тропосфера почтипрозрачна для солнечных лучей и, пропуская эти лучи, практически не нагревается. Основной поток солнечной энергии поглощается поверхностью Земли. Нагретая поверхность Земли, в своюочередь, является источником тепловой радиации, которая прогревает тропосферу снизу вверх.Несмотря на малую высоту тропосферы, в ней сосредоточеноболее4/5всей массы воздуха атмосферы. Среднее давление атмосферы у поверхности Земли составляетоно уменьшается почти в2раза,1О 14 мб, надостигая 538 мб,высоте5кма на высоте1014.11Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСкм падает до225мб.
На высоте17км (верхняя граница тропосферы в тропиках) давление атмосферы составляет всего90 мб .Содержащиеся в тропосфере водяные пары создаются благодаря испарению влаги (также под действием солнечной радиации) споверхности океанов, морей и водоемов, поэтому тропосфера надокеаном является более влажной, чем над пустынями. При этомсодержание водяного пара быстро уменьшается с высотой. Так навысоте1,5 кмколичество водяного пара в воздухе почти ва у верхней границы тропосферы-2раза,в сотни раз меньше, чем уземной поверхности.В тропосфере имеет место ослабление радиоволн.Однакопрактическое значение ослабление приобретает лишь в диапазонесантиметровых и более коротких длин волн.
Ослабление радиоволн в тропосфере обусловлено двумя причинами-поглощением, т. е. превращением электромагнитной энергии в тепловую, ирассеянием гидрометеорами.Поглощение радиоволн происходит в газах тропосферы-кислороде и водяном паре, а также в гидрометеорах (каплях воды,частицах льда). Электромагнитные волны рассеиваются гидрометеорами, и интенсивность рассеяния существенно зависит от длины волны и размеров частиц. Рассеяние электромагнитной волнычастицей происходит в разные стороны, что обусловливает ослабление первичной волны в направлении ее распространения.Поглощение радиоволн газами тропосферы-избирательное,резонансное и обусловлено молекулярной структурой этих газов.Поглощение и рассеяние радиоволн гидрометеорами не являетсяизбирательным. При этом количественные данные могут бьпь получены в результате решения электродинамической задачи о дифракции радиоволн на отдельной частице.При распространении широкополосного сигнала в атмосфереЗемли необходимо учитывать явление дисперсии, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
