Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 64
Текст из файла (страница 64)
$Ж йр! Рис. З.З. Относительзое уменьшение дальности за счет затухания в атмосфере Если трасса является неоднородной, разбиваемой на а отрезков длиной Рь (где я = 1, 2, ..., и), в пределах каждого из которых удельное затухание-постоянно, то требуется решить уравнение с Х Рь+ /1Р!ч! = Ро Х ь=! / с ХехР— 0,115 ~ ~ч~ Г,Рл+Гт„ЛР!+т, (6,2.6) ь=! где Р,= ч', Р„и стР!+т(Рьь! — часть (!+1)-го слоя (!+1(п), причем ! .определяется из условия ! 1 а ~.", Рь(Раехр ~ — 0,115 ~чР~ 1'ьР„ ь=! ь=! с+! / 1+! ~.", Рл ~Роехр ~ — 0,115 ~я~ Г„Рл) л=! л=! (граница предельной дальности лежит внутри (! + 1)-го слоя). 365 6.3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ БЕЛЕЙ 1. Уравнение дальности для поверхностно-распределенной цели.
Выше было получено выражение (3.8.22) для ЭОП при облучении земной поверхности веерообразным лучом и диффузном отражении. Подставляя его в уравнение дальности (6.1.8), получаем мощность на входе приемника Р Р„б' (е) М т0 ам 5 (ст„l2) (К е рр 64лз Оз Как видно„в отличие от точечной цели в знаменатель вместо В' входит 0'. Это обстоятельство проявляется еще более явно для малых углов скольжения ( соз з — 1), когда вводится а =- Т, 3!и е. Соответственно Р„О' (е) М отд бмр ст„!2 ар 64кз (м Более медленное изменение мощности с увеличением расстояния, чем для точечной цели (-0 '), связано с тем, что при почти горизонтальном луче с увеличением дальности значительно увеличиваются линейные размеры облучаемой площади. Для получения функции только одного переменного Р,р (з) произведем замену Р = Н сзс е, (где Н вЂ” высота расположения РЛС над земной поверхностью) и воспользуемся О (е) = 6 гл(е), где Рл (е) — диаграмма направленности (ДН) антенны в вертикальной плоскости по напряженности поля.
При этом Р„р — ' . (6.3.2) Р О' Рй(з))ЛТ,6,, Ъ(2 64лРН'сзсфе соз е откуда следует, что мощность отраженного от земной поверхности сигнала на входе приемника не будет зависеть от угла места е, т. е. от расстояния до участков земной поверхности при Ра (з) = К сзс з ")/ соз е, (6.3.3) 4/ где )( =-1/ сзс е У соз е — нормирующий множитель; е — направление максимума ДН антенны (ограничивающее линию косеканса). В случае облучения коническим лучом с круглым сечением при диффузной поверхности 1у (е) = тр1 и непрсрыв- 366 ном' сигнале (или импульсах большой длительности) под- становка (3.8.23) в уравнение дальности (6.!.8) дает Рн оз (е) Хзтаазе,в з(пав 25бнт Нз (6.3.4) Лля е ж 90' (радиовысотомер) в случае непрерывного сигнала мощность на входе приемника обратно пропорциональна Лз. Это остается в силе и для импульсов большой длительности и связано с увеличением облучаемой площади при увеличении высоты пропорционально Нз.
Прй ряс Рис. б.4. К выводу формы огибающей статистически усредненного импульса, отраженного от земной поверхности малой длительности импульса необходимо учитывать влия- ние облучаемой поверхности на форму огибающей отра- женного импульса. 2. Форма огибающей статистически усредненного отраженного импульса. В ряде бортовых устройств (радиовысотомер, доплеровский измеритель скорости) для определения дальности действия требуется знание формы отраженного сигнала от земной поверхности.
В дальнейшем ограничимся лишь импульсным методом. Так как форма отраженных импульсов изменяется по случайному закону, то требуется произвести усреднение. Для втой цели целесообразно воспользоваться моделью земной поверхности в виде независимых элементарных площадок, имеющих одинаковые ДОР. Такая модель позволяет рассматривать отраженные от площадок сигналы как неиогерентные, для которых справедлив закон сложения мощностей.
Хотя особых ограничений на характер облучения земной поверхяости накладывать не следует, целесообразно для определенности принять, что луч симметричен относительно вертикальной оси (случай радиовысотомера). На рис. 6.4 для зтого случая показан метод выделения элементарной площадки. Ее площадь пп = (О 5(п Ег(()) г(Г))з!п В = Пг(с)г(р, абт в ЭОЙ согласно (3.8.2) и (3.8.!6) ооц-— — огисБ = тзи (В) Вз<0з<р, где д (8) — ДОР в нормированном виде. Подставим з(ац в уравнение дальности (6.1.8). Если зондирующий импульс описывается функцией Р„(з), томощность отраженного сигнала от элементарной площадки на входе приемника (рис. 0.4) Ри (< — 2О /с) пз (В) Ззз ооц нр 64из Оз Рн(< — 2<!/з) баир(0) Х <зи(В)Жз<Р 64из 0з где сз (О) = 6„рр(0), а Рр(О) — диаграмма направленности антенны по мощности. Найдем теперь среднюю мощность результирующего сигнала путем суммирования мощностей элементарных сигналов, которое в данном случае сводится к интегрированию: тз пзз <' !' Рц(< 2<!)с) Рр (В) и (В) ~-~Ф 64из ) ) гзз о н Полагая, что поверхность статистически однородная, можно произвести интегрирование по Р, что дает 2я, так что Хзте аз 'У' Ри(< — Ю)с) У<В) и <В) аЭ й Для случая узкого луча или длинных импульсов (или систем с непрерывным излучением) облучаемая площадка земной поверхности ограничена шириной луча.
Если половина ширины луча равна О,, то случай узкого луча соответствует условию Р— Н =- Н зс Оз — Н ( ст„)2, т. е. 1 + сти!2Н ) зс О,. При широком луче облучаемая площадка определяется только длительностью импульса т„. Это происходит при 1 + ств!2Н ( зс О,. Рассмотрим этот случай при аппроксимации ЛОР и диаграммы направленности антенныфункциями и (0) --= соз"~0; Рр (О) = сози О.
868 йолучаей Рпр (г)з ~!<т -Р» 1 — , (6.3.!О) (с((2Н+1)» 3 1 1 (с!(2Н вЂ” ст„(2Н+1)» (с((2Н(-!)» (6.3.! !) Полученные зависимости (по напряжению) ((пр (О = =УРпр(0(Р» построены на рис. 6.6 для разных значений высоты Н н параметра д прн т„= 1 мкс. Прн» = 3 следует взять и,(г( ру Рис. 6.6. Форма огибающей статистически усредненного импульса, отраженного от земной поверхности, на входе прием- ника йу (у г,яя» Таким образом, в рассматриваемом случае широкого луча и короткого импульса мощность на входе приемника радиавысотомера оказывается обратно пропорциональной кубу высоты и не зависит от формы ДОР. 3.
Энергетические соотношения для объемно-распределенных целей. Рассмотрим различные случаи заполнения луча объемно-распределенной целью, показанные на рис. 3.4б: неполное заполнение луча 1формула (3.10.12)1, полное заполнение луча 1формула (3.10.11)1, полное заполнение в одном направлении и неполное в другом (формула 370 т = 1 0гиффузное отражение) и и = 0 (изотропная антенна). Как видно, после отражения форма импульса стала непрямоугольной. Фронты и срез импульса оказалась пологими. Крутизна фронта, определяющая точность отсчета высоты, тем больше, чем больше параметр д = т+ л + 2, т. е.
чем уже ДОР (больше т) н чем уже диаграмма направленности антенны (больше и). При зеркальном отражении (т оо) форма импульса остается прямоугольной. Найдем теперь ура»нели» дальиосши радиовысотомера. Макснмаиьное значение мощности статистически усредненного нмпучьса достигается при ! = т„. Учитывая, что т„« 2Н(с, представим (6.3.10) в виде биномнального ряда и отбросим члены второго н более высокого порядка малости. Тогда Р р (т„) = Р»»ста(~2Н и с учетом формулы (6.3.9). Ри ов т» хв с'гн(2 32п Н (3.10.13)). С помощью уравнения дальности (6.1.8) находим зависимость мощности на входе приемника от дальности для трех рассматриваемых случаев.
При неполном заполнении луча Ро па Ха оо (сам/2) маса/4 прн полном заполнении луча Пааао ( а/2) а /4 при полном заполнении луча в одном направлении н неполном в другом Ра хааа оа (ст„/2) ам во о Таким образом, функция Р,р (1)) изменяется как 1)-а, т.
е. как для точечной цели при йеполном заполнении луча; как 1)-а прн полном заполнении луча (см. аналогичный случай для поверхностно-распределенной цели, п. 1) и кзк В ' в комбинированном случае. Такую зависимость легко понять: в первом случае размеры цели не меняются с расстоянием, а во втором они растут пропорционально Ва, 'в третьем — пропорционально В. 6.4. Влияние ОтРАжения РАдиОВОлн От ЗемнОИ ПОВЕРХНОСТИ НА УРАВНЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ 1, Дальность действия РЛС с учетом влияния земли. Ранее было показано (6.1.19), что дальность в свободном пространстве Во = Во Ра (е), где 17о — дальность в направлении максимума ДН без учета влияния земли.
Так кзк результирующая ДН антенны с учетом влияния земли характеризуется произведением Ра (е)Роом (е) (3.7.10), то дальность /7аам = е)отга (е)гаам (е) = 1)ойаем (е) (6.4.1) Как уже пояснялось в 2 3.7, п. 4, для малых углов скольжения (т. е. углов места цели е) коэффициенты отражения для горизонтальной и вертикальной поляризаций совпадают, и интерференционный множитель земли определяется формулой (3.7.12), т. е. 1)„а,(е) =-2/7о~з)п( — 'йлз)пе)~, (64,2) / 2з /2л . 1 2лйл Н Р „(е) = 2 гйп ~ — йл ьйп е) яе2 — —, (6.4.3) Х Е>аам где Н вЂ” высота цели над горизонтом, а 0„м = Н яп е— наклонная дальность с учетом влияния земли.
С помощью формул (6.4.2) и (6.4.3) имеем 1)аам =2г1а— 2лйл Н Х Оаам (6.4.4) где Оа — дальность действия в свободном пространстве в направлении е. 372 поэтому дальность для гладкой водной поверхности (модуль коэффициента Френеля !с = 1) может достигать 20а (для гладкой поверхности суши 1т ж 0,9, так что максимальная дальность равна примерно 1,9йа). Лепестковый характер зависимости дальности от угла места е, являющийся результатом интерференции, становится малозаметным, если снижается интенсивность излучения в сторону земли по сравнению с главным лучом. Зто объясняется тем, что обычно Ра ( — е) с Рв (е) (несимметричность реальной ДН) и уменьшаются отражения от земли в сторону цели из-за шероховатости поверхности. Если принять, что гра= ница зеркального отражения е, определяется фазовым сдвигом Ьф = и/4 лучей от верхней и нижней рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
