Ахияров В.В, Нефедов С.И., Николаев А.И. Радиолокационные системы (2-е издание, 2018) (1151780), страница 18
Текст из файла (страница 18)
е. зависимостидиэлектрической проницаемости от частоты. Дисперсия и связанное с ней поглощение наблюдается на достаточно высоких частотах, когда поляризация вещества «не успевает» следовать за изменениями электромагнитного поля. Значение вектора электрической индукцииDв некоторый момент времени не определяетсязначением вектора напряженности электрического поля Е в тот жемомент времени, а зависит от значения Е в предыдущие моментывремени. Это означает, что при гармоническом изменении поля вовремени между векторами102Dи Е появляется сдвиг по фазе. Это4.5.Максимальная дальность действия РЛС с учетом ослабления ...приводит к тому, что в быстропеременных полях при частотах,сравнимых с собственными частотами тех молекулярных колебаний, с которыми связано возникновение электрической поляризациивещества,диэлектрическаяпроницаемостьстановитсякомплексной величиной, зависящей от частоты:в(rо)= в'(rо)- jв"(ro).(4.28)Поглощение радиоволн в тропосфере начинает сказываться наволнах л<2см, хотя на больших расстояниях, в несколько сотенкилометров, оно становится заметным на волне1О3у, дБ/кмсм и даже на волне100см.
Кривая поглощения радиоволнвкислородеприведена на рис.видно,чтодляипарах4.5.кислорода14ослабления равен3,5'-1~-2!'-;:r, \0,1дБ/км) и на/\\0,01~) 1)имеет место на длине волны ло,оо 1=см. Зависимость поглощенияот удельной влажности линейная;11'---. \.дБ/км). В па-рах воды резонансное поглощение= 1,35Vсм (коэффициент= 0,25/1!'-.см (коэффициент= 0,5ослабления равенволне л10существуют две резонансные линиина волне л,,водыНа рисунке',101''100л,ммРис.4.5.Зависимость молекулярного поглощения в кислорочем больше удельная влажность,детем больше поглощение.ДЛИНЫ ВОШIЫ(1)и водяном паре(2) отПоглощение радиоволн газамитропосферыопределяетсякаждом из газов-суммойпарциальных поглощенийвкислороде и парах воды.
Поглощение радиоволн газами тропосферы на длинах волн короче1мм настольковелико, что последние могут быть использованы для радиопередачи только на весьма короткие расстояния.При укорочении длины волны с переходом к оптическим волнам атмосфера становится снова «прозрачной». Это связано с тем,что в диапазоне оптических волн резонансное поглощение отсутствует, так как линии поглощения, обусловленные молекулярнымиуровнямиэнергии,расположенывдиапазонемиллиметровыхволн, а линии поглощения, обусловленные атомарными уровнямиэнергии, лежат в диапазонах волн короче оптических.1034.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСПоrлощениеирассеяниерадиоволнвrидрометеорах.Ослабление радиоволн в тропосфере также имеет место при прохождении их через различные атмосферные образования (дождь,туман, снег, облака и др.).
Всякое атмосферное образование состоит из отдельных частиц- капель воды, льдинок (гидрометеоров),поэтому ослабление радиоволн в атмосферном образовании можнорассматривать как суммарное ослабление в каждом отдельномгидрометеоре. Это парциальное ослабление определяется в результате решения электродинамической задачи о дифракции плоскойэлектромагнитнойволнынаотдельнойчастице,которуюдляупрощения можно считать шаром. Существенно, что для водымнимая частькомплексной диэлектрической проницаемостивдиапазоне сантиметровых волн имеет тот же порядок величины,что и вещественная часть.
Отсюда следует, что ослабление радиоволндолжновызыватьсядвумяпричинами:поглощением,т.е.преобразованием электромагнитной энергии в тепловую внутришара, и рассеянием, приводящим к уменьшению потока энергиипервичной волны в направлении ее распространения.Уменьшение энергии первичной волны вследствие рассеяниячастицей характеризуется ее полным поперечным сечением рассеяния[16]:(4.29)где р21t=-л,а (а-радиус сферической частицы).Как следует из формулы(4.29),полное сечение рассеяния обратно пропорционально четвертой степени длины волны (законРэлея).Уменьшение энергии первичной волны вследствие поглощенияхарактеризуется ее полным поперечным сечением поглощения:<Jп= -л,2Из сравнения формул2п6 "€ Р(4.29)и312 ·12+el(4.30)(4.30)следует, что при выполнении условия 2па/л << 1 сечение поглощения значительно большесечения рассеяния и, следовательно, потерей энергии на рассеяниеможно пренебречь.
Это справедливо для капель туманов и обла-1044.5.Максимальная дальность действия РЛС с учетом ослабления ...ков, размеры которых чрезвычайно малы (а< 0,01см). Можносчитать, что преобладание поглощения над рассеянием имеет место и для дождей, но в длинноволновой части диапазона сантиметровых волн. В общем же случае при расчете ослабления должноучитываться и поглощение, и рассеяние.Максимальная дальность действия РЛС при учете ослабления в тропосфере. Полная перехватываемая частицей энергияпервичной волны определяется суммой(4.31)Уменьшение плотности потока энергии dSпот первичной волнына расстоянииdr определяется [16]формулой(4.32)гдеN -число отражающих частиц (гидрометеоров) в элементеобъема; Sпот -плотность потока мощности в конце пути.Интегрируя(4.32),получаемSпот1n - - =-NcrrSo пот'гдеSo паг-(4.33)плотность потока мощности в начале пути.
Выразивсоотношение(4.33)в дБ/км, получим следующую формулу длясуммарного коэффициента ослабления, обусловленного поглощением и рассеянием[16]:у=4343 Ncr.(4.34)Для расчета ослабления в конкретном атмосферном образовании необходимо знать распределение гидрометеоров по их размерам. Если оно известно, т. е. если известно число гидрометеоров,имеющих эффективное сечениеcri длякаждого i-го сорта частиц,то коэффициент ослабления, дБ/км, рассчитывают по формуле(4.35)РаспределениеNiопределяется экспериментальным путем длякаждого вида атмосферного образования.Зная коэффициент ослабления у, нетрудно рассчитать максимальную дальность действия радиолинии.
Амплитуды напряжен-1054.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСности поля при учете ослабления в тропосфере Ет и в свободномпространстве Е0 т связаны следующим соотношением:- yrЕтгдеr выражено в км,ау-= Еот10(4.36)20'в дБ/км.Отсюда следует, что формула дальности действия РЛС приналичии ослабления в тропосфере должна содержать экспоненциально убывающий множитель:PG2'),}a=4 --- - -103rmaxИз формулы_y rmax( 4n) Рпр min(4.37)(4.37)20следует, что с ростом коэффициента ослабления максимальная дальность действия уменьшается.
Зависимость дальности действия радиолокатора в однородной атмосфереот дальности действия в свободном пространстве при различныхзначениях у представлена на рис .r max,4.6.у, дБ/кмКМ1000/864/~~1/.,,,,21008,1//LI.64 V'r::V22О106/1/Vld ~_,..../.V/-"/,~ ~ /;::;:v //2 ~/~/--,,..с,...-V ,,,..,,,,..~V~ ~1/2L,.-"V :::::--v~V .,,,../.,,,..4 6 8 1О24.6. Зависимость rшахотL,.-----~.-,-_....--------------------- --Vv vV.,,,,,,-----4 6 8 100 2romax,Рис.V0,01// ,,,,,. ,,,.. 0,040,10,,,,,.,..0,20-----~::::::=:::::::--/'~ ~V / /410864о/0,400,601,002,004,00- 6,0010,004 6 8 1ОООкмro max для различных значений у4.
6. Влияние реж:има обзора на дальность действия радиолокатора4.6. Влияние режима обзора пространствана дальность действия радиолокатораФормулы(4.4), (4.5)позволяют рассчитать дальность действиярадиолокатора по заданным значениям энергии пачки импульсов,коэффициенту усиления антенны и т. д.
Однако величины, входящие в эти формулы, можно считать независимыми лишь при отсутствии обзора. В режиме обзора по жесткой программе суммарная энергия ЭL зависит от длительности пачки импульсов, а значит, от ширины диаграммы направленности (коэффициента усиления антенныG)и темпа обзора. Рассмотрим влияние обзора надальность действия обзорного радиолокатора.Преобразуем произведение ЭLG. Если число импульсов в пачке М, а энергия каждого импульса Эи , тоЭL =ЭиМ,(4.38)Число импульсов в пачкеМ = tобз ЛJЗо,sР или М = tобз Л.Qo,sPТпJЗо 'Тп .Qo 'гдеt0 63время обзора;-ЛJЗо,sР, ЛПо,sРJ3 0 , .Q 0--Тп-(4.39)период следования импульсов;ширина луча по уровню половинной мощности;полный сектор обзора при одномерном (в данном случае по азимуту) и двумерном обзоре соответственно.При обзоре излучаемая энергия не концентрируется в сектореЛJЗо,sР или телесном угле Л.Q 0, 5 р, а распределяется по всему сектору обзораантенныJ3 0 ,По.
Поэтому, наряду с коэффициентом усиленияG ~ 2rr/ ЛJЗо,sРилиG ~ 4п/ ЛПо,sР,можно ввести эквивалентные коэффициенты усиления Gэ ~ 2n/J3oТогда формулуили Gэ ~ 4п/.Оо.(4.38) можно представить в следующем виде:ЭL = ЭиМ = tобз Эи Gэ .ТпG(4.40)По определению средняя мощность излучения передатчикаРиЭиРср = - 'tи = ,ТпТп1074.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСтогда(4.41)и из формулы(4.4) получим(4.42)Как следует из формулы(4.42),дшzы-юсть действия при обзорепространства по жесткой программе не зависит от коэффициентаусw~ения антенныG.Это объясняется тем, что при измененииG(увеличении или уменьшении) одновременно во столько же раз меняется число и суммарная энергия импульсов пачки (уменьшается илиувеличивается).
Поэтому произведение Э"i.G остается неизменным.Однако дальность действия РЛС зависит от эквившzентного коэффициента усw~ения антенны Gэ, связанного с величиной просматриваемого сектора обзора соотношением Gэ ~ 4п/ Оо . Увеличение дальности действия РЛС при прочих равных условиях связано с уменьшением просматриваемого сектора обзора.Согласно(4.42)дальность действия увеличивается с ростомвремени обзора tобз, поскольку при заданной частоте следованияимпульсов это ведет к увеличению числа импульсов в пачке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
