Ахияров В.В, Нефедов С.И., Николаев А.И. Радиолокационные системы (2-е издание, 2018) (1151780), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Однако увеличениеt063означает уменьшение темпа выдачи данных,что в ряде случаев недопустимо. Из формулы(4.42) также следует,что дальность действия при обзоре определяется средней мощностью передатчика.Формула(4.42)имеет практическое значение при сравненииРЛС, отличающихся способами обзора пространства. Из нее, вчастности, следует, что при условииPcpt003G3 A = constдальностьдействия РЛС практически не зависит (или мало зависит) от способа осуществления обзора.Проиллюстрируем это на следующих четырех примерах РЛС,имеющих одинаковые средние мощности, а также секторы и времяобзора.1.РЛС с раздельными на передачу и прием антеннами просматривает сектор обзорапарциальных каналов ссти по вертикали.10800 • Приемная система состоит из рядаигольчатыми диаграммами направленноСледы этих диаграмм условно показаны на4.
6. Влияние реж:има обзора на дальность действия радиолокаторарис.4.7,а сплошными линиями, а сечения их заштрихованы. Напередачу используется веерный луч в вертикальной плоскости,охватывающий участки, просматриваемые всеми приемными парциальными каналами . След его показан штриховыми линиями на4.7, а. Такой луч может быть образован на суженном по веррис.тикали специальном передающем зеркале антенны или же на ееобщем приемопередающем зеркале/f 1-соспециально расфокусированным облучателем.fi/,1/111{"_f31\/Рис.2.(.6в\\<l/4 l_ 7а~(..12 \1\\(1,,..~~--.;:_1/г4.7.
Варианты обзора пространстваРЛС просматривает тот же сектор, при той же эффективнойплощади антенны на прием, но за счет увеличения длины волны еедиаграмма направленности расширена. При этом за счет выбораформы зеркала антенный луч расширился в вертикальной плоскости и остался неизменным в горизонтальной (рис. 4.7, 6). Диаграмма направленности на передачу, совпадающая с диаграммойнаправленности на прием, такая же, как и в предыдущем случае.3.Сектор обзора, эффективная площадь антенны на прием,диаграммынаправленности на прием и передачу те же, чтои упарциальных каналов в первом случае, но обзор ведется за счеткадрового сканирования узкого луча (рис.4.4.7, в).В отличие от первого случая, наряду с парциальным приемом используетсяпарциальное излучение,ных несущих частотах (рис.Легкоубедиться,= РсрtобзGэА = const,чтонапример,на различ4.7, г).вовсехследовательно,четырехслучаяхЭr,GA=дальность действия одинакова.Действительно, во втором случае (см.
рис. 4.7, 6) по сравнениюс первым (см. рис. 4.7, а) меняется только ширина диаграммынаправленности приемной антенны, но это не сказывается ни наэнергии пачки импульсов, ни на эффективной площади приемнойи коэффициенте усиления передающей антенн.1094.Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛСВ третьем случае (см. рис. 4.7, в) по сравнению с первым (см.4.7, а) увеличивается коэффициент усиления передающей анрис.тенны, но во столько же раз уменьшается число импульсов в пачке, а следовательно значение~В четвертом случае (см. рис.длительности пачки импульсов4.7,г) при увеличенииGвместосокращается мощность парциального излучения, поскольку сравнение ведется при одинаковойсуммарной средней мощности.Если мощность излучения парциальных каналов не сокращается,суммарная средняя мощность излучения Рср увеличивается пропорционально числу парциальных каналов. Это дает возможность увеличить суммарную мощность Рср при ограниченной средней мощности излучения отдельных генераторов.
Существуют и другие способы увеличения Рер, например за счет сложения в пространствемощностей отдельных генераторов, фазируемых от одного источника и питающих элементы антенны типа фазированной решетки.Следует указать, что произведение ЭLGA даже при заданныхзначенияхt063и00не является единственным фактором, влияющим на дальность действия. Величина порогового сигнала Эпр minзависит от потерь на некогерентное суммирование и меняет своезначение при изменении числа импульсов в пачке. Поэтому дальность обнаружения в третьем случае (см.
рис.импульсов в пачке уменьшено,4.7,в), когда числопри прочих равных условиях несколько больше, чем для трех остальных случаев. Разница, однако,невелика, а сам вариант использования сканирующего игольчатоголуча в случае большой дальности действия часто применим толькопри узком секторе обзораQ 0 . Иначе в режиме обзора число импульсов в пачке может быть недостаточным (например, для одноканального измерения угловой координаты), либо пачка вообще небудет образована.Таким образом, приведенные примеры подтверждают, что приусловии РсрtобзGэА= constдальность действия РЛС с обзором пожесткой программе практически не зависит (или, во всяком случае, мало зависит) от способа осуществления обзора.Для РЛС кругового обзораf3 0 = 2n иковых значениях времени обзораобычно tобз110= 5 ...
10 с) дальность(аGэ= 1. Тогда приодинадля РЛС кругового обзорадействия РЛС кругового обзора4. 7. Примеры учета факторов,влияющих на дальность действия РЛС. ..определяется прежде всего произведениемредатчикаиэффективнойдающей) антенны-площадисредней мощности пеприемной(приемно-пере-РсрА. Это произведение часто называют энергетическим потенциалом РЛС кругового обзора, и оно являетсяважной характеристикой любой РЛС.4.7.
Примеры учетафакторов, влияющихна дальность действия РЛС в свободном пространствеРасчет дальности действия радиолокатора выполняют по приведенным выше формулам, в общем случае с учетом влиянияусловий распространения радиоволн. Для расчета необходимыследующие параметры:••••коэффициент усиления передающей антенны;эффективная площадь приемной антенны;эффективная площадь вторичного излучения цели;энергия зондирующего сигнала (или средняя мощность из-лучения, сектор обзора и темп выдачи данных);• пороговая энергия принимаемого сигнала Эпр min;• потери в приемном и передающем трактах [12].Особенно сложным и важным является определение пороговойэнергии принимаемого сигнала Эпpmin· Значение Эпpmin зависитглавным образом от спектральной плотности шумаN 0,которая врадиодиапазоне определяется по формулеNo =kТ(Кш +ta -1) .Здесьk = 1, 38 •10- 23 Дж/град -(4.43)постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура, К (обычно принимают Т= 300К); Кш-коta - относительная шумовая температура антенны, ta = Та/Т ; Та - абсолютное значение температуэффициент шума приемника;ры антенны, которое учитывает прием мешающих излучений взависимостиот рабочей длиныволныл,формыдиаграммынаправленности антенны и ее ориентации относительно поверхности Земли, тропосферы, ионосферы, Солнца, Галактики, что существенно при использовании малошумящих усилителей на входеприемника-квантовых и параметрических.
Наоборот, приta ~ 1111Методы расчета далыюсти действия однопозиционных РЛС4.илиNoКш>> 1ta -11выражениепреобразуется(4.43)квиду=kТКш.В оптическом диапазоне частот значительно большее значение,чем внутренние шумы, имеет квантовая природа света. В этомслучае можно считать N 0 = hf, где h = 6, 62 · 10- 34 Дж· с - постоянная Планка,f-частота колебаний. Проиллюстрируем сказанное числовым расчетом. Для f = 1011Гц (л, = 3 мм) значениеJif ~ 6, 62 •10- Дж, что значительно меньше, чем kT = 4 •10-21 Дж23Для f = 1014Гц (л, = 3 мкм) значение Jif ~ 6, 62 · 10- 19 Дж, что значительно превышаетkT.Значение Эnpmin зависит еще от целого ряда условий, которыеможно объединить в две группы. Первая из них учитывает степеньнекогерентности и характер флюктуации отраженного сигнала,вторая-степень близости обработки к оптимальной.
В каждуюиз групп в свою очередь входит ряд факторов. Если даже ограничиться расчетом дальности в режиме обнаружения, то и в этомслучае следует учесть большое число факторов, влияющих на величину Эпрmш, а именно неоптимальности:•••тракта фильтрации по высокой и промежуточной частоте;видеочастотного тракта;визуального или цифрового съема информации.На значение Эпр min влияют также условия обнаружениязаданные величины условных вероятностей правильного обнаруженияDи ложной тревогиF,наличие флюктуаций цели и т.
д.При этом, поскольку кривые обнаружения (рис.4.8)относятсяк пачкам радиоимпульсов прямоугольной формы, в расчет следуетвв ести поправку, связанную с учетом непрямоугольности пачки.Проанализируем величину Эпр min для когерентных сигналов иоптимальной обработки. Определить Эпрmш можно на основе кривых обнаружения по заданным значениямDиFприменительно кодиночным когерентным сигналам со случайной начальной фазойилипачкамтакихсигналов(нефлюктуирующимилидружнофлюктуирующим).Пусть проводится оптимальное обнаружение пачки из М когерентных импульсов.
Когерентная пачка с прямоугольной огибающейпо своей энергии эквивалентна одному импульсу длительностью1124. 7. Примеры учета факторов,о-10Рис.42Овлияющих на дальность действия РЛС. ..61084 6 8 10 121416121814q = ✓2Э!N02021 v = Э!Nо, дБ4.8. Кривые обнаружения для сигналов:- ·- ·- -сполностьюизвестнымисо случайной начальной фазой;-параметрами;- - - -со случайными амплитудой иначальной фазой'tп= М 'tи.Поэтому значениекоэффициента различимостиv== Эпр min L / N 0 определяется для нефmоктуирующей и фmоктуирующей пачек при заданных D и F по кривым обнаружения.
Так, дляD = 0,9 и F = 10-7 значение v для нефmоктуирующей пачки равно13,5 дБ (22,4). Соответствующее значение коэффшщента различимости для одного импульса пачки Уи = Эпр min L / ( Л1Nо ) = v/ М, ИJШ вдецибелахнайденаУи[дБ]= v[дБ]-l0lgM.расчетнымD = 0,9, F=l0-7,путемИJШпоЭта величина может бытьрис.4.9.Например,дляМ=10 Уи[дБ ] =З,5 дБ,а Уи=2,24. При этомдальность действия РЛС по сравнению с одиночным импульсом увеличивается в Гм раз.Пусть проводится оптимальное обнаружение по пачке некогерентных импульсов . Потери на некогерентное накопление импульсов пачки обозначимv 1•При этом значение коэффициентаразличимости пачки увеличится вv 1 раз или на v 1 [дБ],а дальностьдействия РЛС по сравнению с одиночным импульсом увеличится в~M/ v 1 раз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
