Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применения (2005) (1151792), страница 34
Текст из файла (страница 34)
д'овательно, при отстройке по доплеровской частоте отраженн ,земной поверхности помеха будет подавлена на 90 дБ. Теперь рассмотрим способ задания антенных диаграмм нап 'пенности. Результаты существенно зависят от конкретного выражени 'двусторонней диаграммы направленности антенной системы д'( ":,'!«48(.',:.,'-.''поэтому на вопросе об используемом выражении необходимо с ";;;~ф:.;: .вльно остановиться В 87.3 будет производиться сопоставление интенсивностей ,'йь~:-;!.',:,.мех, полученных экспериментальным путем и теоретическим :«~,,~::-'.;.:;;: При попытках "откалибровать" теоретическую модель по эксп ',:,~~!;,",:ьяентальным данным был сделан вывод, что для аппроксимации , ~,",-." .-,;:;: грамм необходимо использовать выражения специального вида Реальная диаграмма направленности вдали от главного пепе !:;."~~~.;";:::оказывается не такой, как теоретическая диаграмма.
Например, 4 ~~~!!::=':;:новое облучение земной поверхности увеличивается за счет "пер :,:„~--,,-'(~:::'ва" энергии через края антенны. Разумеется, "перелив" энергии ет рассматривать в качестве самого наглядного примера. Су "~~',",,~!:"' вуют и другие факторы, приводящие к отличиям (34, стр. 4241. Приемлемое совпадение между расчетом и экспериментом п .,;:.~~:,.". 'чается, если при расчетах использовать идеализированную дна ')~,:;,"-,::му направленности„ в которой лепестковая структура аппроксим ..:;~~~",~~:;;::ется постоянным уровнем, причем для уровня ближних боковы -"-~*~~':,'::::'пестков принимается одно значение, а для уровня дальних — др „";, -':<-';;:::: „: Также задается и граница между ближними и дальними лепестк Двустороннюю диаграмму записываем в виде 4(Р, '( = и'(*< * =/(4/4, (' '( (4.(', !"".~~.-:;-',.
где С«(з) — некоторая функция, Лв, Л, — ширины главного лепе ',.":~~,'.'-;;:-диаграммы направленности по уровню половинной мощности. ~~4':.,;:."< ' Главный лепесток аппроксимируется какой-либо типовой зав ',,4й:;:.:-местью. При получении представленных далее результатов ис «,"~;-",:::;:. 'зовалась зависимость вида (з(пх)/х. Расчетная формула для глав . "-.''~:'-:: лепестка двусторонней диаграммы имеет вид "".,«ф ' 4 ( з(п(2/<з) 6 (я) = 2/<з и-(~!,,:';"-:.',"- где /< — масштабный коэффициент. Масштабный коэффициенг о ',-"(Япй:.,', делается уравнением <«'(1/2) =- 1/2 и имеет значение /< = 1,392 ;,'<)ф,':;:::' Далее принимается, что граница между областями ближн ', дальних лепестков для обеих диаграмм (для передающей и пр ной) одинакова 180 181 Если аргумент г расположен в области ближних боковых лепестков, то 6(Я) =дь где 8б — постоЯннаЯ величина, задающаЯ УРовень ближних боковых лепестков.
Для области дальних боковых лепестков О(я) = дд, где д„— у ровень дальних боковых лепестков. Вид функции 6'(г) во всей области определения представлен на рис. 7.3. Рис. 7.3. Аппроксимация диаграммы направленности антенны е и В дальнейшем изложении встретятся две разные диаграммы. Одна диаграмма соответствует экспериментальному радиолокатору. Она истюльзовалась при моделировании эксперимента, чтобы сравнить результаты моделирования с реальными экспериментальными данными (см. ~ 7.3).
Другая диаграмма относится к гипотетическому радиолокатору, применительно к которому в Я 7.4 и 7.5 производятся оценки интенсивности отражений от земной поверхности. Параметры диаграммы направленности антенны гипотетического радиолокатора имеют следующие значения. Границы сектора, занимаемого главным лепестком и ближними боковыми лепестками, принимаются равными +8' (в дальнейшем используется обозначение д,= 8'). Средний уровень ближних боковых лепестков (в секторе +8') на передачу, а также на прием: 10188,'- = — 32дБ. Средний уровень дальних боковых лепестков: 10 188' = — 42дБ. В заключение сделаем специальную оговорку.
Рекомендация по использованию представленной на рис. 7.3 аппроксимации диаграммы направленности антенны относится лишь к методике оценки интенсивности отражений от земной поверхности. 7.2. Геометрическая модель земной поверхности Перейдем к рассмотрению конкретных выражений для расчета зависимостей во()1) и у(л), Если радиолокатор находится на ровной местности (на равнине), то расчет углов во(л) и ~р(Я) ведется в предположении, что земная поверхность является сферой.
С учетом рефракции эффективный радиус сферической земной поверхности составляет й, =(4/3)Я„, где )1„— истинный радиус Земли 137, т. 11. 182 Если частота повторения импульсов КН сигнала сравнительно -'высокая, то сферичностью можно пренебречь, т.е, можно считать, ..что Земля плоская. Отношение помеха,'шум, найденное в условиях ''плоской Земли, окажется завышенным на несколько десятых долей :::децибела (по сравнению с расчетами с учетом сферичности).
Но с ,уменьшением частоты повторения погрешность оценки отношения ,помехЫшум увеличивается. Уже при частоте повторения 30... 40 кГц погрешность может превысить один децибел. А при дальнейшем :;-;вы:-:,:.'уменьшении частоты повторения появляется качественное отличие. ;-::1;~,';:: При учете сферичности оказывается, что дальности, на которые на- ;,~,"*~'"::;:;:-.:строены некоторые каналы обнаружения, при малых частотах понто;6,:;,:;;::,,:;: :рения импульсов оказываются за радиогоризонтом и прием полезных ;"~,":,;:,: „сигналов в этих каналах происходит без помех.
При частоте повторе.";;„;::., ния импульсов 10кГц свободной от помех оказывается четвертая '" ';.-;":::::,,часть каналов. Применительно к импульсным сигналам необходимо всегда учи';".';-,!:;::('тывать сферичность рассеивающей поверхности В общем случае будем использовать более сложную геометрию ,;;.,:~.;."!;:: земной поверхности. Будем считать,что радиолокатор находится на -''':,;,.-,';.:,:,вершине некоторой возвышенности, которую обозначим термином .!":.':~~~~~;:.-.'."пригорок".
Возвышенность-пригорок ап про ксимируем круговым '.'=';::~::.',;=', прямым конусом, расположенным на сферической земной поверхно;„',:~';,'~',' сти. Конус ориентирован вершиной в зенит. Боковая поверхность ко- -;.'>~!: "нуса продолжена вниз до пересечения ее со сферической поверхно-.;ф,*::.;:;;:::стью. Место пересечения называем основанием пригорка Задавать такой конус будем высотой пригорка Й„и углом наклона "4~,:,! местности а. Высотой пригорка называется расстояние между вер;;;."~~!:;:шиной конуса и сферой. Углом наклона местности является угол ме—;",.!~~,".жду образующей конуса и горизонтальной плоскостью Если высота пригорка нулевая, то значение а является несущестВысотой радиолокатора Лр будем называть расстояние между фа- -',:-~;,'::-зовым центром антенны и вершиной конуса. В частном случае, когда , +~~~~,",:::: 'радиолокатор находится на равнине, высотой радиолокатора является ,'-.,;.'-!:; расстояние между фазовым центром и сферической земной поверх- Если угол наклона местности а мал (радиолокатор находится на :;;:~.„'!!,:-пригорке с пологими склонами), то угол раствора конуса будет чуть ...! ~'.-"":::меньше 180', а образующая имеет относительно большую длину Если высота пригорка большая, то при небольших значениях угла :,~!:,—:."и, когда выполняется условие Р соза > (7.2.1) Л, +Ь„ 4 ~':,'образующая конуса не имеет пересечений со сферой и, следователь".но, геометрическая модель лишается смысла.
Такие случаи рассмат'риваться не будут. 183 Ь„ ~ 1"!", оь~и . Л„=(Л, +Ь„)япа— Теперь из формулы Х; =2,'„+ Ь,'+ 21оЬ, япа, Ь„ яву = — "сова. )1 (7.2.2) з)п (я '2-о со) з1п ч~ з '.. * Если угол наклона местности и сравнительно большой (почти 90'), то будем говорить, что радиолокатор находится на пригорке с крутыми склонами. В этом случае дальности до любых участков боковой поверхности конуса попадают в диапазон бланкируемых дальностей (если, разумеется, высота пригорка не является чрезмерно большой). Следовательно, угол го не влияет на интенсивность отражений.
Размещение радиолокатора на таком пригорке эквивалентно простому увеличению высоты радиолокатора или размещению радиолокатора на специальной вышке. Перейдем теперь к выводу необходимых формул, когда условие (!) не выполняется, а остальные параметры пригорка произвольны. Вывод иллюстрируется рисунками, встроенными в текст. Из формулы )1а =(й +Ь )'+Ь' — 2(Р, +Ь,)т, соя(я~2 — а) (теорема косинусов) получаем расстояние между вершиной и основанием пригорка Если сова не удовлетворяет условию (1), то подкоренное выражение в последней формуле неотрицательно. полученной на основе теоремы косинусов, находим Т,о — расстояние между фазовым центром антенны и основанием пригорка.
Далее для краткости полагаем ао — = еоф), ор — = ~р(21) Если Я с Т,р, т.е. дальность до рассеивающего элемента меньше дальности до основания пригорка, то рассеивающий элемент находится на боковой поверхности конуса. Синус угла скольжения определяется формулой Формула (2) для синуса угла скольжения находится из теоремы синусов Обращаем внимание, что в этом случае углы скольжения ~ совсем ':.: не зависят от высоты пригорка, а при малых углах наклона местности : и практически не зависят и от угла а. Угол места рассеивающего элемента находится из равенства ео =- — ор=- — а — Ч ': (Определение для угла ор см.
на рисунках)., Если Р > Т,о„то рассеивающий элемент находит ' ся на сфере. Из уравнений 2Ьг'1, 2~М, олучим формулы, соответствую а равнине. ментальные данные, чтобы на их одели. Используя аттестованную о радиолокатора, можно произвоти помех различного типа. нтальные данные были получены перименту привлекался радиолои. Направления луча антенны по вляли 0', 1'„5'. При измерениях ння (фильтры), настроенные на ну- лялись измерения, можно охаракредкой травянистой раститсльссыпями метких камней. котором производился эксперию модель, предназначенную для от земной поверхности. К этим радиолокатора, длительность овторения, ширина луча, уровни Ь:ЬроЬ (Я, + Ь)' = й,' о-Я' — 2Щ соя(я/2-о ~р), 11.', =(Л, +Ь)' ьЯ' — Ы(Л, +Ь)соя(я/2 — ор), Р, во ор ,;: ~,;,;:::-,,' для данного случая находим 2Р(Л, + Ь) ~~';:::, Затем находим ео и ~у -4;: Если в (3) Ь заменить на Ь„, то п ;;,'-':::-о пще расположению радиолокатора н 7.3.
Сопосгавление расчетных и экспериментальных данных Целесообразно привлечь экспери основе осуществить аттестацию м -'::".', модель с параметрами исследуемог дить требуемые оценки интенсивное Приведенные ниже экспериме сотрудниками НПО "Алмаз". К экс катор, работающий с КН сигналам ::. углу места при эксперименте соста ",:!~ '~!;, -': использовались каналы обнаруже левую доплеровскую частоту Местность, на которой осуществ :: теризовать как неровную пустыню с -,1 ':-: , 'постыл и с часто встречающимися ро Параметры радиолокатора, на '."' А мент, были введены в теоретическу х(о расчетов интенсивности отражений параметрам относятся потенциал импульсов КН сигнала и период их и ближних и дальних боковых лепестков диаграммы направленности антенны, размер области ближних боковых лепестков, высота фазового центра антенны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
