Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 21
Текст из файла (страница 21)
3.2. Обобщенное уравнение дальности радиолокационного наблюдения в свободном пространстве При расчете дальности радиолокационного наблюдения определенной цели обычно используют среднее значение ее ЭПР (и„= и„), а возможные флуктуации ЭПР учитывают выбором модели принимаемого сигнала (видом флуктуации его огибающей и фазы). Таким образом, для определения порогового сигнала Р, в уравнении (3.4) нужно знать характер сигнала и помех, заданные значения вероятности правильного обнаружения Р««и вероятность ложной тревоги р„. При этом структура и характеристики приемника, устройств обработки и регистрации сигнала выбираются так, чтобы свести Р,„,„к возможно более низкому уровню, обеспечивающему максимальную дальность действия РЛС.
Рассмотрим определение Р,,„при воздействии помехи типа «нормальный белый шум» с равномерной спектральной плотностью мощности Л~/2. Для сигнала с полностью известными параметрами вероятность правильного обнаружения р««при заданной вероятности ложной тревоги р„зависит от отношения сигнал/ шум на выходе согласованного фильтра (СФ) или любого другого !02 оптимального приемника а =,/2Е/ )У„где Š— энергия обнаруживаемого сигнала. В радиолокации обычно используется критерий Неймана — Пирсона, в соответствии с которым оптимальный приемник должен обеспечивать получение наибольшего значения р„, при заданном р„,.
Для определения минимального значения д = а;„, при котором р„, еще не меньше заданного, а вероятность ложной тревоги р„не превышает допустимой, используются характеристики обнаружения. Подробнее вопрос обнаружения сигналов рассмотрен в гл. 4. Величина а =,~2Е//У„, равная отношению сигнала к шуму на выходе СФ (входе порогового устройства), называется параметром обнаружения. Для флуктуирующего сигнала под Е понимается его средняя энергия.
В случае импульсной РЛС с зондирующим импульсом с прямоугольной огибающей длительности т„и точечной цели сигнал на входе приемника также имеет длительность ть и при мощности сигнала Р, его энергия равна Е,. = Р,т„. Если амплитуда напряжения сигнала (/,„, то при входном сопротивлении ! Ом энергию сигнала можно представить в виде Е,,= (/2,„т„/2.
Тогда параметр обнаружения д= '2Е !%, =,2Р,./М,, Представляя мощность порогового сигнала Р,,„, входящего в основное уравнение радиолокации (3.4), через параметр обнаружения Р,„м= а2 „М,/2т„, можно непосредственно использовать характеристики обнаружения при определении максимальной дальности действия РЛС. Отклонение характеристик приемника от оптимальных учитывается введением коэффициента потерь Е„> (, который применительно к РЛС обнаружения с индикатором на ЭЛТ называется коэффициентом различимости, так как показывает, во сколько раз (на сколько децибел) надо увеличить мощность сигнала в реальной системе, чтобы обеспечить заданные параметры обнаружения сигнала. Таким образом, с учетом потерь выражение (3.4) приводится к виду Уравнение дальности в этой форме называется обобщенныч уравнением дальности, или обобщенным уравнением радиолокации.
В том случае, когда источниками помех являются шумы антенны мощностью Р, и шумы приемника с приведенной к входу мощностью Р „полная мощность шумов на входе приемника равна Р = Р„„+ Р„,„. Если ширина полосы пропускания прием- )03 ного тракта Л~ а температура антенны Т„то Рш, = КТЯ, где й— постоянная Больцмана, х = 1,37 1О и Вт/Гц К. Обычно спектральную плотность шума Жо представляют через шумовую температуру 7ш Та+ Томаш 1)а Рш = (оТао1 ь хТодаа (/гш 1) = )гГ)/(7а+ То(хш 1)1 = аогь/ Тш. Считая спектр шума равномерным в полосе Л~ Мо/2 = Рш/о/ш = /гТаш найдем 2Е„6„6,о„).2 (4я)аа7аа,(сТ 7 (3.6) Коэффициент потерь Е„характеризует результат воздействия многих факторов и может быть представлен в виде произведения соответствующих коэффициентов потерь /„ш П 7„,.
Эти потери ов могут быть вызваны затуханием сигнала на трассе и в антеннофидерном устройстве, несогласованностью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) приемника со спектром сигнала, потерями при детектировании, нестабильностью порога, нестабильностью частоты гетеродина приемника, сканированием ДНА и другими причинами. Часто уравнение (3.6) представляют в логарифмической форме и все величины, в том числе и коэффициенты потерь, подставляют в децибелах, заменяя умножение параметров их суммированием, а деление — вычитанием. Анализируя уравнение (3.6), видим, что для увеличения 7), например, в 2 раза надо увеличить энергию импульса в 16 раз, что соответствует 12 дБ.
То же относится и к другим параметрам, входящим в формулы для 7) .,„ в первой степени. В импульсных РЛС при передаче и приеме обычно используется одна и та же антенна, поэтому б„ш б„ш 6 и формула для Р принимает вид 2 Е„Соп„Х2а (4я)о 4',„)о Т,„ /„, (3.7) Отсюда видно, что увеличения 17 в 2 раза можно достигнуть увеличением коэффициента усиления 6 в 4 раза. Следует подчеркнуть, что приведенные формулы для 7) относятся к случаю обнаружения одиночного импульса. В действитель- 104 где )гш — коэффициент шума приемника, (о = 1 -ь Р „/Р,; То= = 290'К.
Таким образом: ности в режиме обзора от цели за один обзор принимается пачка отраженных импульсов. Так, для когерентной РЛС кругового обзора с частотой повторения излучаемых импульсов Е„ДНА шириной а.„вращающейся с угловой скоростью аао число импульсов в пачке 1У„,„= о,Е„/аа,„.
При а, = !,5', Р'„= 600 Гц и й, = 6 об/мин = 36 /с получим /х'„а„= 25. Накоплением принимаемых импульсов можно снизить (улучшить) требуемое для получения заданной величины ра„отношение сигнала к шуму на входе приемника в /с„раз. Коэффициент улучшения /с„зависит от характера принимаемых сигналов (когерентный йли некогерентный пакет), ДНА, определяющей при заданных скорости вращения антенны и периоде следования сигналов число и амплитудные соотношения накапливаемых импульсов.
Изменение амплитуды может быть учтено соответствующим увеличением коэффициента потерь Е„в уравнении дальности (3.6), которос с учстом накопления принимает вид 2 Р„т„СхаСх„Р„аа/с„ (4л)а да,„/с Та, /ч, Для рассматриваемого примера использование додетекторного (когерентного) накопления /х'„.,„= 25 импульсов позволяет теоретически увеличить О,„в 4(й„= 4/25 5= 2,24 раза. Оценку увеличения дальности действия РЛС при последетекторном накоплении импульсов можно получить, используя графики зависимости требуемого отношения сигнала к шуму д от числа накапливаемых импульсов*. Следует заметить, что расчет /) а„для реальных условий работы РЛС представляет собой достаточно сложную задачу, так как кроме упомянутых источников потерь должны быть учтены потери при распространении сигнала, а также влияние отражений от подстилающей поверхности (суши или моря). З.З. Влияние отражения радиоволн от земной поверхности на дальность действия РЛС При наличии в пределах главного лепестка ДНА РЛС хорошо проводящей подстилающей поверхности или других местных предметов, переотражающих энергию зондирующего сигнала в направлении цели, проявляется эффект интерференции прямого и переотраженных сигналов, прошедших по различным траекториям.
" Справочник по радиолокации / под ред. М. Сколника. Т. 1. — М,: Сов. радио, 1976; Основы рааиолокации / под ред. Я.С. Ицхоки. — М.: Сов. радио, ! 976. !05 ель Рис. 3.2. Прохождение сигналов РЛС над зеркально отражающей поверх- ностью Рассмотрим влияние на дальность действия РЛС отражения радиоволн от земной поверхности для случая, когда ее можно считать зеркально отражающей плоскостью, что реально соответствует прохождению радиоволн над спокойной поверхностью моря !рис.
3.2). При этом точка переотражения зондирующего сигнала находится на дальности, существенно меньшей дальности горизонта. Модуль напряженности поля в месте расположения цели Е„ будет равен модулю суммы напряженностей прямой Е, и отраженной Е, волн: )Е ) = (Е( + Ез~ = (Е[ ч- г Е[е Ут', где г — модуль коэффициента отражения поверхности; у — разность фаз прямой и отраженной радиоволн у цели, у = ч(+ (р 1(р— изменение фазы при отражении; ф — набег фазы за счет разности расстояний до цели дВ = 10( + 2),) — Р), Введем в рассмотрение интерференционный множитель Е„1 Ев = —." = !1+ г е-гт' = !1+ г„, 1соз у - у я и у)! = ( [ 2 ( '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
