Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151795), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Последнее достигается путем сужения полосы пропускания по видеочастоте до величины порядка 1/ти. Нескомпенсированный проигрыш в пороговом сигнале для одиночного радиоимпульса определяется потерями некогерентного суммирования Й импульсов (см. график рис. 3.56). Например, если й = 3, то потери составят ~, (дб) = 0,8 дб или т4 —— 1,2 раза. При обнаружении пачки из М некогерентных импульсов и неоптимальной полосе УПЧ после детектора фактически накапливается не М, а М' = АМ ) М импульсов. Например, если М = 20, а й = 3, то М' = 60. Разность потерь для М' = 60 и М = 20 импульсов составит 4 — 2,25 = 1,75 дб, что соответствует увеличению энергии порогового сигнала в ~4 — — 1,5 раза. Потери, обусловленные плохой разрешающей способностью индикатора или потенциалоскогга (т,) и сужением полосы видеотракта * Более точная методика расчета, как отмечалось ранее, описана в 1!91), 248 $ 5,6 (~,).
За счет конечной ширины пятна изображение импульса на экране растягивается. Коэффициент растяжения /г при заданных скорости развертки о [мм/мксек[, длительности импульса т„[мксек! и диаметре пятна трубки г/ [мм! определяется соотношением ит„+ гг ичи При этом в каждом цикле развертки налагаются яркости /г соседних независимых выбросов шума (или сигнала и шума). Это значит, что за М циклов будет налагаться М' = /гМ таких выбросов, т. е. дополнительные потери интегрирования будут определяться разностью потерь для М' = /гМ и М импульсов.
Например, если т„=- 2 мксек, о = 0,1 лгм/мксек, с! = 1 мм, М = 20, то /г =- 6, а ~-, (дб) = 2,8 дб. Аналогичные потери имеют место при сужении полосы пропускания П, видеотракта приемного устройства. Соответствующий коэффициент растяжения выбросов помехи (или сигнала и помехи) в видеотракте будет И,+и, Ов где П, = (1,2 —;1,4)/т„— практически оптимальная полоса.
Например, если П,/П, =- 1/5 (т. е. /г = 6), то ~„(дб) = 2,8 дб, так же как и в предыдущем случае. Потери за счет неоптимальной формы частотных характеристик приемника (~г). Уже в случае использования пслэсовых фильтров с оптимальной полосой (см. 93.12) пороговое значение энергии принимаемого сигнала увеличивается в 1,2 раза или на ~, (дб) = 0,8 дб по сравнению со случаем чисто оптимальной фильтрации, Потери, зависягцие от оператора, или потери на цифровую обработку (~„). Способность оператора наблюдать за экраном индикатора и распознавать отраженные импульсы ограничена. Так, индикатор кругового обзора, насчитывающий 180 элементов разрешения по азимуту и 20 элементов по дальности, при темпе обзора 10— 20 сек выдает в секунду 180 †3 двоичных единиц информации.
Информационная же способность оператора не превышает 20 двоичных единиц информации в 1 сек. Такое несоответствие приводит к потерям в энергии порогового сигнала. Как следует из экспериментальных данных, эти потери зависят от вероятности правильного обнаружения в каждом цикле обзора. Для значений О, заключенных между 0,9 и 0,5, потери могут изменяться от 2,0 до 7,5 дб.
Потери на цифровую обработку можно определить по графику рис. 3.57. При гг = и,„, дополнительные потери по сравнению со случаем квадратичного накопления не превышают 1 — 2 дб. Поггравка, обусловленная неточным учетом формы диаграммы направленности (г:,). До сих пор предполагалось, что форма импуль- 9Б Зак. 1200 249 сов пачки прямоугольная, а их амплитуда соответствует максимальному коэффициенту усиления антенны. Реально же пачка при заданном максимальном коэффициенте усиления модулируется непрямоугольной диаграммой направленности. При одинаковой ширине результирующей диаграммы направленности (на передачу и прием) по половинной мощности суммарная энергия непрямоугольной пачки меньше энергии прямоугольной.
11ля гауссовой характеристики направленности энергетические потери составляют примерно ~о (дб) = 2 дб (приложение 7). Потери в линии передачи (~1о). Сюда относят потери в фидерных линиях от выхода передатчика до входа передающей антенны, а также от выхода приемной антенны до входа приемника (включая потери в разряднике в случае одноантенного построения радиолокатора).
Если эти потери невелики и суммируются с остальными, раздельно их не учитывают (как ослабление мощности передатчика в фидерном тракте и соответствующее изменение коэффициента шума приемника). Помимо рассмотренных основных существуют другие виды потерь, например за счет ухудшения параметров радиолокатора в ходе эксплуатации, возможного ограничения сигнала в тракте приема (последние невелики) и т. п, В каждом конкретном случае расчета дальности действия РЛС важно выяснить все источники потерь применительно к условиям работы аппаратуры.
С учетом всех независимых потерь выражения для результирующего коэффициента различимости принимаемого импульса и его пороговой энергии могут быть записаны в виде ~и (дб) = 1~о (дб) +..'~~ ~ (дб) ~пр мии = ~и й/о. В качестве примера рассчитаем дальность действия радиолокатора в свободном пространстве, без учета затухания в атмосфере, если заданы: мощность излучения Ри = 1 Мвт, коэффициент усиления антенны биои, = 1000, рабочая длина волны Х = 25 см, длительность импульса ти = 10 мксек, частота следования импульсов г"=400 ги, ширина диаграммы направленности антенны в азимутальной плоскости по уровню половинной мощности ро ов = 4', темп обзора п = 6 об/мин (угловая скорость Зб град/сек), коэффициент шума приемника Ш = 5, относительная шумовая температура антенны /, = 0,2, полоса пропускания УПЧ П = 300 кгпв, полоса пропускания видеоусилителя оптимальная, скорость раз-, вертки индикатора по дальности о = 0,25 мм/мксек, диаметр пятна трубки д = 1 мм, вероятность ложной тревоги Р =10 — ', вероятность правильного обнаружения Р = 0,9, среднее значение эффективной отражающей поверхности цели о = 5 м-".
В станции производится некогерентное накопление импульсов пачки, флюктуирующих дружно. 250 5 5.6 Замечая, что Эи=Рити Э ми =~и Лс Л'с — — ИТ'(И+~а — 1), из уравнения дальности [(6), 9 5.41 находим 10с 1О 10 с 10'625 10 4 5 5,55 10а г макс ии 4. 10 ' 4,2 64л~ к' ~и Число импульсов в пачке о и 360' 6 360 Начальный коэффициент различимости ~с при некогерентном суммировании импульсов определим непосредственно по графику рис. 3.55, б. Для условий настоящей задачи он равен ~с (дб) = = 1,8 дб, Потери пересчета на другие вероятности 0 и Р в данном примере отсутствуют, т. е.
~, = О. Потери ~, на флюктуации согласно графику кривых обнаружения (рис. 3.53) для 0 = 0,9 и Р = 10 — ' составляют ~а (дб) = 8,6 дб, потери ~, за счет неоптимальности полосы УПЧ П = 300 кгч определим, вычислив отношение П Зоо 103 10 10 Потери ~, за счет недостаточной разрешающей способности индикатора определим, вычислив коэффициент растяжения Фа==1+ — = 1,4. й~ сти По графику рис.
3.56 разность потерь некогерентного суммирования М = 44 и А,й,М = 154 импульсов ~4 (дб) + ~, (дб) = 1,8дб. Потери ~„обусловленные сужением полосы видеотракта, в данном случае отсутствуют, Потери за счет неоптимальности амплитудно- частотной характеристики приемника ~, (дб) = 0,8 дб. Потери, зависящие от оператора, примем равными ~, (дб) = 2 дб. Поправка, обусловленная формой диаграммы направленности, м, (дб) = 2 дб. Потери в фидерном тракте учитывать не будем.
Тогда суммарный коэффициент различимости ~„будет около 17 дб или ~„= 50, Окончательно получим 5,55 10' гмакс = 4 210 км у 50 Хотя изложенная методика расчета дальности действия является приближенной, она позволяет достаточно ясно судить о влиянии различных факторов на дальность и вероятность обнаружения цели. Закон корня четвертой степени снижает влияние ошибок определения отдельных параметров на конечный результат. 9В~ 251 $5.7. Влияние земли на дальность действия Влияние земли на дальность действия радиолокатора связано в первую очередь с явлением интерференции радиоволн, распространяющихся между радиолокационной станцией и целью прямолинейно и путем отражения от поверхности земли (рис.
5.22), Рнс. 5.22. Интерференция радиоволн, распрострапяющнхся до целя н обратно непосредственно (путь АЦ) н с отражением от поверхности земли (путь А СЦ) Дальность действия возрастает, если прямая и отраженная от земли волны синфазны, и уменьшается, если эти волны противофазны. Сложение прямой и отраженной волн в точке приема эквивалентно изменению характеристик направленности расположенной над землей антенны на передачу и на прием. Поэтому влияние земли можно учесть количественно, заменяя 6(р, е), А(р, в) в формулах ((4), (6), (7), ~ 5.4) или г(р, в) в формуле ((9), ~ 5.4)1 соответствующими выражениями, учитывающими это влияние. Обозначим напряженность интерференционного поля, создаваемого в месте расположения цели Е, напряженность поля прямой волны Е, Р(е) и напряженность поля волны, отраженной от плоской однородной земли, Е,Г( — е) ре-1а0.
Здесь р=~фе — '~р— 2п коэффициент 'отражения от земли; Лср = — 2й зги е — разность фаз прямой и отраженной волн (рис, 5.23); й — высота расположенич антенны над землей; Х вЂ” рабочая длина волны. Примерные значения модулей и аргументов коэффициента отражения в зависимости от угла места можно установить из графиков рис. 5.24. Сплошные кривые приве- Напра Вленае на пель А 252 Рнс. 5,23 К определению разности хода прямой н отраженной волн дены для зеркального отражения от морской воды, пунктирные — от сухой почвы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
