Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 42
Текст из файла (страница 42)
5.17). Отклонение луча определяется выражением з1 О= — — —. с <Ро(~'~) 1 оэ 'Зависимость ~р,(а) аппроксимируется полиномом вида ~р, (в) = й, а+ й, сов+ .232 э 5.3 Для получения линейной зависимости 8 от частоты а достаточно иметь нелинейную (дисперсионную) зависимость «р,(«о) = Й,а + + й,а'. Такую зависимость можно получить, используя изогнутые в виде змейки отрезки волновода. Набег фазы в отрезке волновода 2л — как и длина волны в волноводе Х„зависит от частоты в и тем больше, чем длиннее отрезок. Дисперсия увеличивается при использовании волноводных гребенчатых структур. В приемных антеннах колебания отдельных облучателей могут усиливаться раздельно и объединяться на промежуточной частоте через элементы задержки.
В этом случае элементы задержки могут быть недиспергирующими, т. е. зависимость гр,(в) может быть линейной. Действительно, если «р„(а) = Й, + Ф, («в — в,.), где в«,— частота гетеродина, имеет место частотная зависимость з1п 8 = — ~' ( ), с «о При этом качание луча можно производить путем изменения не только частоты сигнала, но и гетеродина. Примером системы с электронной коммутацией цепей питания. антенны является антенна, построенная на базе линзы Люнеберга в виде шара из диэлектрической среды, показатель преломления которой изменяется по определенному закону.
Сканирование луча здесь достигается коммутацией излучателей, расположенных по экватору сферы. В станциях с подвижными антеннами сканирование по одной из угловых координат может быть механическим, а по второй— электронным (частотным или фазовым). В станциях с неподвижными антеннами электронное сканирование осуществляется по двум координатам. Оно может быть, например, фазо-фазовым (т. е.
фазовым по обеим координатам), частотно-фазовым (частотным по одной и фазовым по другой координате). Достоинством фазового сканирования является его широкополосность, недостатком — сравнительная сложность, особенно при значительном числе облучателей антенной решетки (порядка нескольких тысяч). Наиболее широкополосными были бы решетки (см. рис. 5.16) с управляемыми задержками ~о =«во4о = воl«ро = ..., а не только сдвигами фаз «р„когда з1п 8=(сП) ~, практически не зависит от частоты. К этому классу можно отнести также линзы Люнеберга.
Большей простотой конструкции отличаются антенны с частотным сканированием луча, однако они более узкополосны. Последнее ограничивает возможности использования широкополосных сигналов. Кроме того, частотное сканирование в широких пределах не применяется, если необходимо обеспечить высокую точность сопровождения объекта. Это объясняется тем, что при изменении положения луча одновременно изменяется частота излучаемых колебаний, что приводит к изменению отражающих свойств цели. Помимо перечисленных выше достоинств систем с электронным сканированием следует отметить: ф 5.3 233 4~О, 5Р 0,5Р ~обл ~оба о ЛИ ~обл ~оба ро о 5. Время накопления ~„,в = а~об„где а — коэффициент пропорциональности.
Если накапливаются все импульсы прямоугольной пачки, то а = 1, при накоплении части импульсов а ~ 1. При быстром обзоре пространства появляются возможности для осуществления междуобзорного накопления и а ) 1. 6. Число накапливаемых импульсов М=— ~лак Т (2) где Т вЂ” период следования импульсов. В зависимости от того, производится одномерный или двумерный обзор, выражения для числа накапливаемых импульсов с учетом соотношения (2) будут 234 Щ 5,3 — возможность формирования многих лучей, что позволяет од- новременно осуществлять несколько функций — поиск, распознава- ние и сопровождение ряда целей; — большое произведение мощности на площадь раскрыва антенны; — удобство совместной работы с ЭВМ, которая может управ- лять электронным сканированием лучей по заранее выработанной программе.
К недостаткам этих систем можно отнести их конструктивную сложность и высокую стоимость. Обычно вводят ряд технических характеристик или парамет- ров обзора, которые рассмотрим для последовательного обзора, когда характеристики направленности передающей и приемной ан- тенн перемешаются одновременно. 1циклов1 1. Число ииклов обзора в единицу времени и ~ ~ или т = мин Г чик лов1. = п(60 ~ц ' ~' В зависимости от значения т различают быстрый свк, и медленный обзор. Медленный обзор соответствует значению т (( 1, быстрый — т 1.
2. Время обзора пространства 1,б, = 1/т [сек). Это время, в течение которого осуществляется один цикл обзора. 3. Количество раздельно разрешаемых секторов, просматривае- мых за время обзора. В зависимости от того, используется одномер- ный или двумерный обзор, ориентировочное количество разрешае- мых секторов будет ' или „' . где ро, й — полный 0,5Р О, 5Р сектор обзора, Лро,5Р, Лйо,5Р— ширина луча по уровню поло- винной мощности. В случае кругового обзора ро= 360'. 4. ВрЕМя ОбЛуЧЕНия 1„бл. В ЗаВИСИМОСтИ От ТОГО, ПрОИЗВОднтСя одномерный или двумерный обзор, время облучения составит ~обз Мо, И' ~обз ~~0, 5Р М=а — ' ' или М=а— (З) — 7 т а, 7.
Эквивалентный коэффициент усиления антенны при обзоре 6звв При обзоре излучаемая энергия не концентрируется в секторе Лйо бр, а разбрасывается по всему сектору обзора йз. Поэтому наряду с коэффициентом усиления антенны 6=4л/Лйб зр вводится эквивалентный коэффициент 6зв,=4лЛо. Тогда ~обз бзкв М=а — —. т о (4) Хотя приведенные соотношения могут быть использованы в очень многих случаях, их применимость тем не менее ограничена. В современных радиолокаторах возможно, например, электронное сканирование на передачу за время длительности одной импульсной посылки. В этом случае нельзя одновременно сканировать на передачу и на прием.
Одной из возможных технических реализаций приемной антенны является тогда система с большим числом парциальных каналов. Б. ДАЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ И ЗОНЫ ВИДИМОСТИ СОВМЕШЕННОГО РАДИОЛОКАТОРА ф 5.4. Дальность действия совмещенного радиолокатора в свободном пространстве (общие соотношения) К числу основных качественных показателей работы РЛС относятся условная вероятность правильного обнаружения и точность измерения координат. Как следует из кривых обнаружения, при фиксированной условной вероятности ложной тревоги условная вероятность правильного обнаружения является монотонной функцией отношения Э/Мз суммарной энергии полезного сигнала к спектральной плотности шума на входе приемника. От указанного отношения зависят также и дисперсии ошибок измерений параметров сигнала.
Поэтому для определения максимальной дальности действия РЛС найдем зависимость энергии принимаемых колебаний от дальности до нефлюктирующей цели с эффективной поверхностью о. В свободном пространстве на расстоянии г от РЛС плотность потока мощности прямой электромагнитной волны, создаваемой ненаправленной антенной, определяется отношением излучаемой импульсной мощности зондирующего импульса передатчика к поверхности сферы 4пг'. С учетом направленных свойств антенны, обладающей коэффициентом усиления 6(Р, е), где Р и в — угловые ко- ~~ 5.4 235 ординаты по азимуту и углу места, указанная плотность потока мощности увеличивается в 6(р, е) раз и будет Рпо (р, е) (1) 4лг' Плотность потока мощности отраженной волны в точке расположения приемной антенны РЛС равна пР 4 2 пР (4 ~Р Умножая величину 5пр на эффективную площадь приемной антен- ны Аф, в), находим мощность отраженного сигнала, поступающе- го на согласованный вход приемника Р~.1(8Рпбфе)А(~п)0 (4~~~)2 (2) Полагая, что параметры антенны 6(р, е) и Аф, е) не изменяются за время локации цели, проинтегрируем соответственно левую и правую части равенства за время длительности принятого и зондирующего импульсов.
Тогда от принимаемых мощностей перейдем к энергии сигналов Эп б (Р, е) А (р, е) а пр (4пт~)~ (3) $5.4 Согласно-(3) энергия принимаемого сигнала, как и его мощность (2), обратно пропорциональна четвертой степени расстояния до цели. В тех случаях, когда за время локации параметры антенны меняются, величина произведения Э„б(р, е)А(р, а) должна быть заменена эквивалентной обеспечивающей то же самое значение интеграла от правой части равенства (2). 1Лспользуя соотношение (3), рассмотрим соображения, на основании которых определяется максимальная дальность действия РЛС в режимах обнаружения и измерения параметров когерентного сигнала. Режим обнаружения. На основании кривых обнаружения когерентного сигнала и соотношения (3) можно построить зависимость вероятности правильного обнаружения от дальности до цели. Качественный характер указанной зависимости для двух фиксированных значений условных вероятностей ложной тревоги Р, и Р, приведен на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
