Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Они характеризуются расширением спектральных линий последовательности импульсов /«+. лг„вызванных случайными перемещения. ми цели (например, раскачивание деревьев при ветре). Главное отличие этих помех от внутренних шумов приемника заключается в наличии корреляции от одного периода обзора к другому (это соответствует достаточно малой ширине энергетического спектра, которая обратно пропорциональна интервалу корреляции).
Согласно экспериментальным данным, энергетический спектр флуктуаций при отражении от распределенной цели в области каждой спектральной ли- 196 Нни ге -1-, нЕ„ж )е зондиРУющего сигнала хоРошо описывается функцией Вз (г') = В.з ехр ( — сс Ц вЂ” )с),Я'), (3,9,3) ЗДесь 7 — (1е 4- Яг ) — 7 — Ге — отклонение частоты сигнала от ближайшей спектральной линии (е -~- йВ„, где )а — несущая частота сигналов РЛС, йГ„е)'„, а а — безразмерный коэффициент, характеризующий расширение спектральных линий из-за отражения от распределенной цели, он изменяется от 3,9 10" для редкого леса в безветренный день до 2,8 10'а для дождевых облаков.
Рнс. 3.43. Изочастотные лнннн на плоской земной поверхности прн горизонтальном перемешеннн РЛС Для определении расширения спектральных линий можно также использовать средний квадратический разброс частот сигнала от распределенной цели оп связанный о средним квадратическим разбросом скоростей элелтентарных отражателей а„причем сс = ф'2огз -— — сз78о,"-, (3.9.4) где о1 — — 2а„Вь, 3. Изочастотные линии. Для получения одного и того же доплеровского сдвига г к ось луча, направленного вниз к земной поверхности под углом места в к вектору скорости ч, не обязательно должна лежать в вертикальной плоскости. Имеется геометрическое место точек пересечения оси луча с земной поверхностью, для которых доплеровский сдвиг частоты остается постоянным.
Найдем это геометрическое место точек. На рис. 3.43 направление АВ, образующее угол е с вектором ч, по отношению к земной поверхности выбрано произвольно. Из ЛАОС и ЛАВС следует, что Н' + уз -1- + х' = хз7созз в (здесь Н = АО, х = СВ, у = — ОС), откуда хз7Нз с1дз в — уз7Нз = 1, т. е. получаем уравнение гиперболы. 197 Линии равных доплеровскнх частот имеют внд семейства гипербол, именуемых нзочастотнымн линиями (нлн нзодопамн).
Прн е = 90' (на линии, расположенной непосредственно под летательным аппаратом) Рд — — О. Линии, расположенные впереди летательного аппарата, соответствуют положительному сдвигу доплеровскнх частот(+ Рд), а сзадй — отрицательному ( — Рд). Интервал между нзочастотнымн линиями характеризует чувствительность однолучевой доплеровской измерительной системы к углу поворота луча антенны в горнзонталь- а) Рис. 3.44. Определение угла сноса: а — ннннгаднанный граугальннк скарасгей, б — к абъкакекны ннненекнн чл.
агаты бнскнй вторичного ээвакга леклерк, кагдл луч антенны совпадает н не совпадает с линней нучн ной плоскости. Чувствительность повышается прн переходе к многолучевым системам, используемым в доплеровскнх измерителях скорости н угла сноса — ЛИСС. 4. Измерение угла сноса с помощью вторичного эффекта Леклера. На рис. 3.44, и показан навигационный треугольник скоростей, состойщий из горизоптальиой состаэлкющей воздушной скорости, совпадающей с осью самолета ьг, скорости ветра у и результирующего вектора, совпадающего с линией пути, йг. Угол сноса (УС) отсчитывается между векторамп У и П' по часовой стрелке, а путевой угол (ПУ) отсчитывается между северным иапраплепием меридиана и вектором путевой скорости йу по часовой стрелке.
С помощью бортовой РЛС, обладающей достаточно острым лу» чем, направленным а сторону земной поверхности, можио намерить УС па основе фиксации минимальной частоты биений при вторичном эффекте Лоплера (~ 2.3). На рис. 3.44, б изображена уздаи полоса земной поверхности, облучаемой при разных положеппкх антенны РЛС. Если ось луча смещена относительно липин цуги иа угол ф, то частоты колебаний, отраженных от всех точек облучаемого участка земли, отличаются друг от друга.
Наибольшее отличие соответствует точкам А и В. При этом Уай —— Уа+2йгр соз (ф — Оа кг2)г)ь; )аз=)а+2(урсоз (ф+йа,а/2)И, 198 где йтр = йг соз ее — раднальная составляющая путевой скоро. стн Н'. Колебания, отраженные от разных точек, смешнваются на входе приемника н образуют бпення, максимальная частота которых в дан. нем случае равна 4йгр . Оа,з ан вшах=( Л вЂ” ( В = — з|п — ' з|п 1Р.
и е с Таким образом, макснмальная частота биений возрастает с увслнченнем угла ф отклонения осн луча от линни пути. Если же такого отклонения нет, то частоты колебаннй, отраженных от точек А' н В', равны между собой н наибольшая частота биений образуется прн отраженны от точек О н В' (нлн А'). Соответственно 2|Рр 2|у р Оо а 4%'р Оо з йрр аг бе= — — соз — = — з|пз — Оз — — 4 4Д йа Последняя величина достаточно мала (напрнмер, прн Н' = 720 кмlч, ве = 70', Х = 3 см, Ое з = 5' получим брдбе яе 4 Гц), т. е.
практнческн нулевые бнення. Для определенна угла сноса нужно изменить положение антенны в горизонтальной плоскости до получении минимальной частоты биений вторичного эффекта Доплера. Прн этом угол по шкале поворота антенны между осями антенны н самолета равен углу сноса. Для зонднрующего сигнала в виде некогерентных нмпульсов следует иметь в внду„что отраженные импульсы от равноудаленных целей имеют одинаковую (хотя н случайную) начальную фазу.
Поэтому прн достаточно высокой частоте повторения изменении ам. плнтуды импульсов на входе прнемннка за счет биений будет происходять так же, как для амплнтуды непрерывных колебаннй. 3.|О. ОБЪЕМНО-РАСПРЕДЕЛЕННЪ|Е БЕЛИ 1. Удельная ЭОП объемно-распределенных целей.
К объемно-распределенным целям, как указывалось, отно. сятся гидрометеообразования (облака, дождь, град, снег), а также атмосферная пыль, продукты сгорания реактивных двигателей и т. д. Они создают мешающие отражения, которые относят к пассивным помехам (в отличие от активных, создаваемых различными источниками радиоизлучения), а также заметно уменьшают дальность действия РЛС. Кроме того, объемно-распределенные цели в виде облака дипольиых отражателей являются источником организованных пассивных помех для противодействия РЛС противника. Все эти цели представляют собой совокупность большого числа элементарных частиц, распределенных случайным образом.
Обычно, особенно в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн, для объемно-распределенных целей имеет практическое значение только некогерентное отражение. При этом сигналы от отдельных частиц можно рассматривать |99 л, о,= ~ч~ ое„=пепе!(м'/м'), е=! (3.!0.1) где — ЭОП отдельных частиц; о„, — среднее значение ЭОП частицы, а п, — их число частиц в единице объема. Каждую частицу можно рассматривать как сферу, диаметр которой де к Х (дождевые капли имеют диаметр 0,01 ... ... 0,6 см, а размеры частиц туч и тумана менее 0,01 см). Лишь для сравнительнокрупных капель в миллиметровом диапазоне волн е(е ~ Х и о„е — Ыа/4.
Поэтому согласно данным табл. 3.1. бе„= па:1 !(аа/Ла, (3.10.2) е+ 2 причем в диапазоне длин волн 3 ... 23 см можно принять ((е —.1)/(е + 2)/е = 0,93, откуда 0,03ее па= — ' ~ А' д4 е=! (3Л0.3) где сумма (3.10.4) в метеорологической радиолокации называется множителем отражаемостн (определяется на единицу объема).
Удобно выражать величины а(е и Х в миллиметрах. Тог- да, учитывая, что коэффициент и, в формуле (3.10.1) огра- ничен единичным объемом (м'), величина о будет р мма/ме, а я — в мм"м'. Для среднего дождя, как показывают эксперименталь- ные данные, Я = 200Р а, (3.10.5) где / — количество осадков, мм/ч. Для снега в тех же единицах Я = 2000/е, (3.10.6) где / — количество осадков после таяния, мм/ч, 200 как независимые случайные величины, к которым применим закон сложения мощностей, что позволяет производить сложение их ЭОП. Введем удельную ЭОП (называемую также отражаемостью), которая характеризует ЭОП единицы объема: Формулы (3.10.5) и (3.! 0.6) позволяют получить приближенные оценки для удельной ЭОП оа, м ', соответственно дождя и снега: оа 6 10 та П аЛ а; оо 6.10 — тз 1зЛ-а (3 10 у) где Л вЂ” длина волны, м; 1 — количество осадков, мм1ч.
Капли воды в облаках меньше по размерам, чем в дожде, но их больше. Если в 1 м' облака и, = 10 — ' при да Рис. ЗАЗ. Удельная ЭОП гидроме- теаойраэоваинй 10 / // / /а/, /р ап // а а/ч/ Рис. 3.46. К зависимости ЗОП от степени заполнения луча 0,01 мм, то для дождя пз = 10з при е(а ж 1 мм. Таким образом, для облака множитель Л в 1Оа раз меньше, чем для дождя при той же водности М (количество воды в единице объема). На графиках рис. 3.45 приведены значения удельной ЭОП гидрометеообразований, рассчитанные по формуле (3.10.3). 2. ЭОП объемно-распределенных целей определяется так же, как и поверхностно-распределенных 8 3.8): о„= = 1/аа„где 1',— отражаюший объем, т.
е. объем части пространства„в пределах которого все элементарные отражатели одновременно формируют отраженный сигнал. При полном заполнении луча гидрометеообразованиями объем т'а равен импульсному объему, т. е. разретпаемому объему по формуле (1.5.14). Однако часто гидрометеообразования 201 полностью заполняют разрешаемый объем (рис. 1.23) по дальности бР = ст„l2, но не полностью заполняют луч в направлении одной из угловых координат (рис. 3.46, а). Поэтому )о = ообР =Чбг, (3.10.8) При Р )Р, (неполное заполнение луча) цыц/4 бц п (0В, )о/4 во В -ц пи=по —" — ц 2 4 (3.10. 12) Наконец, возможно полное заполнение луча в одном направлении (размер ж РО,д) и неполное в другом (размер ац ( РО,,). При этом площадь сечения цели Яо ж а„РО,,о, где ац ( РО,д, так что цц 0Вод 4ац Ч Я(0Вод)о/4 ц0Вод С7ц а =о,— а РО д.
ц 2 ц (3.10.13) Таким образом, в зависимости от степени заполнения луча объемно-распределенной целью ЭОП ее не зависит от дальности (как в случае точечной цели) либо является функцией дальности и при полном заполнении луча пропорциональна квадрату дальности. 222 где бУ = ЗВР— разрешаемый (импульсный) объем; Ю— площадь сечения луча в плоскости, перпендикулярной его оси; Зо — площадь сечениЯ цели в той же плоскости, а Ч— коэффициент заполнения, причем Ч до(3 (3.10.9) Для конического луча ЗОП а = ао К> = по Ч ~" "(0В' ') (3.10.10) где О,д — ширина луча по точкам половинной мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
