Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Оконечное (выходное) устройство служит для представления радиолокационной информации в нужной потребителю форме. Если потребителем является человек-оператор, то используется визуальная индикация. Для потребителя в виде вычислительного устройства дискретного действия (или современной электронной вычислительной машины— ЭВМ) используется радиолокационная информация, преобразованная в двоичный код. При этом в ЭВМ происходит дальнейшая, так называемая вторичная'обработка сигнала (подобная действиям человека-оператора). Важной составной частью радиолокационного капала, как и любого радиоканала, являются помехи.
Внутренние шумы вызывают подавление полезною сигнала, а также появление ложного сигнала и вносят ошибки в измеряемые координаты. Наряду с этим флуктуации скорости и направления распространения радиоволн в атмосфере можно рассматривать как помехи. Такое же действие оказывают пассивные помехи — источники ложных отражений (например, отражения от земной поверхности при наблюдении целей). Другим источником помех являются флуктуации центра отражения движущейся цели относительно траектории движения. Это приводит к флуктуациям, в частности, к случайным пропаданиям отраженных сигналов, которые также можно рассматривать как помехи.
Источники мешающих радиоизлучений образуют активные помехи (против РЛС военного назначения могут специально создаваться организованные активные помехи, возможны также организованные пассивные помехи). В условиях большой насыщенности радиосредствами заметное влияние могут оказывать активные взаимные помехи.
Меры, направленные на их подавление, обеспечивают электромагнитную совместимость. Главные этапы радиолокационного наблюдения — это обнаружение, измерение, разрешение и распознавание. Обнаружением называется процесс принятия решения о наличии целей с допустимой вероятностью ошибочного решения, 7 Иэдмреяаа позволяет оценить координаты целей и параметры их движения с допустиммми погрешностямц. Разрешение заключается в выполнении задач обцаружения и измерения координат одной цели при наличии других, близко расположенных по дальности, скорости и т.
д. На. конец, распоэнавпнис дает возможность установить некоторые характерные признаки цели: точечная она нлн групповая, движущаяся или неподвижная и т. д. 3. Диапазоны длин волн, используемые в радиолокации. Важным фактором при выборе диапазона длин волн является характер отражения радиоволн от целей, Если размеры цели и радиусы кривизны отдельных ее участков много меньше длины волны, то интенсивность отражения мала.
При этом цель можно уподобить антенне с очень малой.действующей высотой или малой эффективной площадью. Другой крайний случай, когда размеры цели и радиусы кривизны отдельных участков много больше длины волны, близок к оптическому; интенсивность отражения достигает заметной величины, мало зависит от длины волны н определяется в основном отражающими свойствами и размерами цели.
В промежуточном случае соизмеримости размеров цели или ее отдельных участков с длиной волны возможно резонансное возбуждение участков поверхности цели, при котором интенсивность отражения заметно возрастает в некоторых направлениях. Учитывая размеры реальных целей, приходим к выводу, что для того чтобы длина волны была многа меньше этих размеров или соизмерима с ними, в радиолокации необходимо использовать ультракороткие волны (УКВ). Другая причина использования этого диапазона, особенно волн более коротких, чем метровые, связана с размерами антенн.
Дело в том, что угловая ширина диаграммы направленности антенны независимо от ее типа прямо пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна соответствующему размеру. Для зеркальной антенны в виде усеченного параболоида ширина луча по точкам половинного значения мощностя (в градусах) 0 л — — 65 Х/И~, где Х вЂ” длина волны, а Нд — максимальный линейный размер зеркала в плоскости луча, так что, например, при Х = = 3 см для получения ширины луча 0 л — — 3' требуется дл, = 65 см, а чтобы луч имел такую ширину при длине волны Х = 3 м, размер зеркала ~1х должен составлять 6,5 м. 8 Таблица 1 Старое название Диапазон частот, ггн Обозначение участков частот Обозначение участков частот днапааои частот, ггн Старое название с Х (лли 8...
12,8 Ггн) К (лли !2,5...40 ГГц) Н-1...Н-1О 1-!...1.1О 2.1...2-!О 1...2 2...3 8...4 0-1...0-10 Е-!, ..Е-Ю Е-1...Р-10 С-!...0.10 6...8 8,..10 10...20 формула (!) показывает, что острый луч, обеспечивающнй разделение нескольких целей по угловой координате н высокую точность определения координат прн заданных размерах антенны, можно получить только прн достаточно короткой волне Х. Поэтому в ряде авиационных РЛС используют сантнметровые радиоволны, а для обзора летного поля в аэропортах — миллиметровые. С точки зрения повышення разрешающей способностн н точности (т.
е. информативности раднолокацнонного снгнала) необходимо расширять полосу частот зондирующего сигнала, что, например, достигается уменьшением длнтельности зонднрующнх импульсов либо применением спецнальнык сложных сигналов. Естественно, что расширение полосы передаваемых частот требует повышения несущей частоты сигнала. Прн выборе диапазона волн важное значенне имеют особенностн распространения радиоволн в атмосфере, в частности резонансное поглощение (напрнмер, для кислорода на частоте 60 ГГц поглощение составляет около 14 дБ/км), что вынуждает избегать применения соответствующих частот.
В современных РЛС используются дециметровые, сантнметровые, миллиметровые радиоволны, а в лазерных локаторах — волны оптического диапазона. Согласно рекомендацням Международной организации гражданской авиации (1САО), раднолокацнн отводится почти 30оуо диапазона частот 1...10 ГГц. Широко используются полосы частот, где средняя длина волны Х,р —— (20, 1О, 5,3) см. В иностранной литературе ширина частотного спектра часто нуценнвается в октавах (ннтервал, для которого отношение граничных частот /з//з = 2). Обозначения участков частог, образующих октавы, приведены в табл. 1.
В диапазоне 30...1(д)0 МГц для работы РЛС выделены определенные полосы частот (например, 137...144, 216...225, 400...450, 890...942 МГц). Следует отметнтьч что метровыйднапазонвнастоящее время сравнительно редко используется для целей радиолокации. Вместе с тем, так как УКВ, как правило, распространяются лищь в пределах прямой видимости, то для обеспечения загоризонтного радиолокационного наблюдения могут найти применение декаметровые волны. а»»аб ж .
Мб» »жсю» б) а) Рис. 2. Положение цели в пространстве: а — системы отсчета ноордянат, б — ланям ноложення ярн дальномерно.утлонерном методе определенна положения цели 4. Раднолакациннное наблюдение как средство решения навигационных задач. Радиолокация широко используется для определения местоположения летательных аппаратов (ЛА), кораблей и других движущихся объектов. На рис.
2, а показано местоположение цели Ц в пространстве, которое может быть отображено либо в сферической (О, р, е), либо в цилиндрической (О„(1, Н) системе координат. На рисунке обозначено: Π— йаклонная дальность (или просто дальность); слг — горизонтальная дальность; р — азимут (угол между северным направлением и проекцией направления на цель в горизонтальной плоскости, отсчитываемый по часовой стрелке); з — угол места (угол между проекцией направления на цель в горизонтальной плоскости и направлением иа цель); Н вЂ” высота Мели. )аля однопозиционных РЛС характерно, что весь процесс определения координат производится из одной точки (точка О на рис.
2, а). Неиосредственио определяемыми коордннатамн являются наклонная дальность О, а также углы 11 н е. При атом можно считать, что цель Ц. расположена в точке пересече- 1О ння трек поверхностен: сферы радиусом Р н двух плоскостей (вертикальной, проходящей через точку ((, н наклонной, расположенной под углом е к горизонту). Этн поверхности являются геометрическим местом точек пространства, в которых данный измеряемый параметр постоянен, н называются поверхностями положения. На плоскости достаточно знать липин положения. В данном случае это окружность радиуса Р н прямая под углом р (рнс.
2, б). Рассмотренный метод определения положения цели можно именовать дальномерно-угломерным. В радионавигации попользуются н другие методы: дальномерный, основанный на измерении дальностей от двух различных точек (лннни положения — окружности); угломерный (пеленгацнонный), когда пеленгаторы, расположенные в разных точках, определяют направления (лннин положения — прямые); разяостно-дальномерный, когда измеряется разность расстояний от двух точек (лнннн положения — гиперболы), н др. Заметным достоинством радиолокационного метода решения навигационных задач, связанных с определением координат самолета с земли, является возможность автономного контроля траектории полета. Это обстоятельство приобретает особое значение для гражданской авиации.
5. Краткие сведения о первых шагах отечественной раднолокацин. Еще в опытах А. С. Попова наблюдалась возможность обнаружения кораблей по явлению экранирования нмн радиоволн (189?). В 1904 г. Х. Хюльсмайер (Германия) получил патент на способ обнаружения металлических объектов по отражению радиоволн. Однако техника того времени не могла обеспечить реализацию этих идей. В'30-х годах в связи с развитием авиации выявились недостатки существовавших тогда средств обнаружения само'- летов — звукоулавливателей. К этому времена относится интерес, проявленный в ряде стран к радиолокационному обнаружению самолетов. В СССР радиолокация возникла и развивалась самостоятельно, независимо от зарубежных стран.
Подобные идеи начали обсуждаться начиная с 1930 г. В частности, в 1932 г. инициатором ряда работ явился военный инженер П. К. Ощепков, В конце 1933 г. опыты под руководством Ю. К. Коровина доказали возможность радиолокации непрерывным методом в дециметровом диапазоне волн на дальности 600 ... 700 м. В 1935 †19 гг. под руководством Б. К. Шембеля испытывается радноискатель «Буря» (непрерывный метод с частотной модуляциек; максимальная дальность обнаружения самолетов 10...11 км, а гор — на рас- 1! стоянии 100 км).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
