Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Если во всем раскрыве поле одинаково по фазе и интенсивности, то й = 1. Для большинства радиолокационных антенн й = 0,4 †; 0,7. Поскольку при неизменных за время локации параметрах антенны 6(р, в) и А(р, в) энергия импульсных входных сигналов Э, однозначно выражается через импульсную мощность Р„, а именно Э„= Р„г„, то в выражениях (4), (б) и (7) от отношения энергии Э„!З„р„„, можно перейти к соответствующим отношениям мощностей Р„|Р„р„„„. Таким образом, обе записи оказываются равноценными. Однако запись через о т н о ш е н и е э н е р г и й можно рассматривать как более у д о б н у ю, поскольку при оптимальной обработке величина За, м„„не зависит от формы сигнала, определяемой видом огибающей и способом его внутриимпульсной модуляции, в то время как Рар „„, = Эаа „„„!т„существенно зависит от формы сигнала.
Поскольку значения О и А являются функциями угловых координат, то и дальность действия радиолокатора также является функцией этих координат. Обозначая нормированную характеристику направленности антенны (по полю) через Р(р, е), можно записать 6 Ф ) = 6ма„, Р' (й, а), А (р, в) = А„„, Ра (р, е), (8) В направлении, где б и А максимальны, дальность действия также будет иметь максимальное значение гс „,„,. Для всех других направлений, учитывая зависимости (8), уравнение дальности можно записать в виде (9) Уравнение (9) описывает в сферической системе координат некоторую граничную поверхность, внутри которой при фиксированной ориентации характеристики направленности антенны радиолокатор может обнаруживать цели.
288 $ б.Ф Анализируя полученные выражения для дальности действии РЛС, можно сделать следующие выводы: !. Дальность действия РЛС увеличивается с ростом мощности передатчика и пороговой чувствительности приемника. Для увеличения дальности действия в свободном пространстве в 2 раза за счет мощности передатчика ее следует повысить в 16 раз. 2. Дальность действия о д н о а н те н н о й РЛС существенно зависит от коэффициента усиления антенны.
Так, например, для увеличения дальности действия в 2 раза при прочих равных условиях коэффициент усиления б требуется увеличить только в 4 раза. Последний вывод может оказаться неприменимым в режиме обзора, когда из-за сужения луча может сократиться длительность облучения цели (25.5). 3. Поскольку возможны значительные изменения эффективной поверхности о, они могут существенно сказываться на дальности действия. Так, при изменении эффективной поверхности в 10' раз дальность действия изменяется в 5 — 6 раз, что затрудняет обнаружение малоразмерных целей, если радиолокатор не обладает большим запасом энергии сигнала.
Что касается зависимости дальности действия от д л и н ы в о ли ы Х (соотношения (6) и (7)), то ее надо рассматривать с учетом направленных свойств антенны. Так, при заданном 6 уменьшение Х приводит к уменьшению дальности действия, поскольку уменьшается эффективная площадь антенны А. При заданном А (и в отсутствие обзора) уменьшение Х приведет к увеличению дальности действия, поскольку при А = сопз1 возрастает 6. Условие отсутствия обзора существенно потому, что длительность принимаемого сигнала (пачки импульсов) считается в обоих случаях одинаковой.
Кроме указанных, при реальном проектировании немалую роль могут играть такие факторы, как: — снижение практически достижимой средней и пиковой мощности передатчика при уменьшении длины волны; — ухудшение чувствительности приемника при уменьшении длины волны; — различное влияние условий распространения на дальность действия для разных диапазонов волн; — зависимость эффективных поверхностей целей от длины волны. Рассмотрим некоторые особенности использования соотношений данного параграфа с учетом флюктуаций цели, некогерентной обработки сигналов и т.
д. Пусть амплитуда отраженного сигнала флюктуирует по закону Релея. Тогда для определения Эпь мьь = = Э,„„„ь (В) следует использовать кривые обнаружения для флюктуирующего сигнала (см. рис. 3.53), в которых параметром обнаружения является отношение среднего значения (математического ожидания) энергии отраженного сигнала к спектральной плотности шума. Соответствующая этой величине дальность г находится из соотношения (3), если вместо неслучайного о подставить среднее $ б.4 239е де е 'кккг~ еокгг г й 5.5.
Влияние обзора на дальность действия радиолокатора Формулы предыдущего параграфа, распространенные на случай некогерентного суммирования, позволяют рассчитать дальность действия по заданным значениям энергии пачки импульсов, коэффициенту усиления антенны и т. д. Однако величины, входящие в эти формулы, можно считать независимыми лишь при отсутствии обзора. В режиме обзора по жесткой программе энергия Эи зависит от длительности пачки, а значит, от ширины диаграммы направленности и коэффициента усиления антенны б.
Преобразуем произведение Эх 6. Если число ммпульсов в пач. ке М, а энергия каждого импульса Э,, то Эи= Э.М. Согласно соотношению ((4), $5.3) при а=! М= — —. Гооа овив т о 240 значение (математическое ожи- Ю дание) о. Наоборот, задаваясь и, вычисляя по формуле (3) величину Э,р и пользуясь рис. де 3.53, можно найти зависимость 1 условной вероятности правиль! ного обнаружения от дальности ! до цели Р(г) для флюктуирующего когерентного сигнала. Лаже при условии о = о она Рис. 5.20.
Зависимости условной имеет несколько отличный, чем вероятности пРавильного ОбнаРУ- для нефлюктуирукнцего сигнажсния от дальности до флюктуируюшсй (иривая!) и нсфлю«туируюшвй ла, характер. За счетфлюктуа(иривая 2) пали при о = о ций сигнала вероятности его обнаружения на малых дальностях уменьшаются, а на больших дальностях (при малых Р) увеличиваются (см. рис, 5.20 и 3.53). Поэтому, если на максимальной дальности требуется высокая условная вероятность правильного обнаружения, например Р = 0,8, то, как видно из рис.
5.20, флюктуации сказываются неблагоприятно и уменыааюгп максимальную дальнооть (гкккс ! (гмакк т). Когда принимается пачка некогерентных имл(улосое, вместо энергии одиночного импульса Эи можно подставить энергию пачки Эх и учесть потери на некогерентное суммирование. Примеры расчета вынесены в $ 5.8.
В этом случае По определению Тогда Эх=1 б Эи йэкв ''т й Р— т = —. Ри Эи Т Т Рср (сбэ авив Рср ~сбэ йэкв вб гмакс Э 14п)э (2) пр квк Х Как следует из формулы (2), дальность действия при обзоре пространства по жесткой программе не зависит от ковффициента усиления антенны 6. Это объясняется тем, что при изменении 0 (увеличении или уменьшении) одновременно изменяется во столько же раз число и суммарная энергия импульсов пачки (уменьшается или увеличивается).
Поэтому произведение Эв6 остается неизменным. Но дальность действия зависит РЛС от эквивалентного коэффициента усиления антенны О,„„связанного с вели4п чиной просматриваемого сектора обзора соотношением б,„, ~ — ' Увеличение дальности действия РЛС при прочих равных условиях связано с уменьшением просматриваемого сектора обзора. Согласно (2) дальность действия увеличивается с ростом времени обзора Г,б„поскольку при заданной частоте следования импульсов это ведет к увеличению числа имцульсов в пачке.
Однако увеличение г,б, означает уменьшение темпа выдачи данных, что в ряде случаев недопустимо. Из формулы (2) далее следует, что дальность действия при обзоре определяется средней мощностью передатчика. Формула (2) имеет практическое значение при сравнении РЛС отличающихся способами обзора пространства. Из нее, в частности, СЛЕдуЕт, Чта Прн УСЛОВИИ РсргсбвСсэквА = СОПЗ1 даЛЬНОСтЬ дЕйСтвия РЛС практически не завйсит (или мало зависит) от способа осуществления обзора.
Проиллюстрируем это на следующих четырех примерах РЛС, имеюших одинаковые средние мошности, а также секторы и времена обзора. 1. РЛС с раздельными на передачу и прием антеннами просматривает сектор обзора 11,. Приемная система состоит из ряда парциальных каналов с игольчатыми диаграммами направленности по вертикали. Следы этих диаграмм условно показаны на рис. 5.21, а сплошными линиями, а сечения их заштрихованы. На передачу используется веерный луч в вертикальной плоскости, охватывающий участки, просматриваемые всеми приемными парциальными кана.
9 з гесс 24! а) Рис. 5.21. Пояснение зависимости дзльности действия от темпа обзора н средней мощности излучаемых коле- бзний лами. След его показан пунктиром на рис. 5.21, а. Такой луч может быть образован на суженном по вертикали специальном передающем зеркале антенны нли же на ее общем приемо-передающем зеркале со специально расфокусированным облучателем. 2 РЛС просматривает тот же сектор, при той же эффективной поверхности антенны на прием, но за счет увеличения длины волны ее диаграмма направленности расширена. При этом за счет выбора формы зеркала антенный луч расширился в вертикальной плоскости и остался неизменным в горизонтальной Диаграмма направленности на передачу, совпадающая с диаграммой направленности на прием, такая же, как и в предыдущем случае (рис. 5.21, б). 3.
Сектор обзора, эффективная поверхность антенны на прием, диаграммы направленности на прием и передачу те же, что и у парциальных каналов в первом случае, но обзор ведется за счет кадрового сканирования узкого луча (рис. 5.21, в). 4. В отличие от первого случая наряду с парциальным приемом используется парциал~ ное излучение, например, на различных несущих частотах (рис. 5.21, г). Легко убедиться, что во всех четырех случаях произведение Э26А=Р,з1„о,О,„,А=сопз1, а следовательно, и дальности действия одинаковы.
В самом деле, во втором случае по сравнению с первым меняется только ширина диаграммы направленности приемной антенны, но это не сказывается ни на энергии пачки, ни на эффективной плошади приемной и коэффициенте усиления передающей антенн. 242 й з.в В третьем случае по сравнению с первым увеличивается коэф. фициент усиления передающей антенны, но во столько же раз уменьшается число импульсов в пачке, а значит, величина Эх. В четвертом случае при увеличении 6 вместо длительности пачки сокращается мощность парциального излучения, поскольку сравнение ведется при одинаковой суммарной средней мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
