Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Три типа интерференцнонных задач радиолокации требуют для своего решения применения последовательно усложняющихся методов: !) один конец трассы распространения расположен низко, и точка отражения «непрямой» волны от земли находится настолько близко к этому концу, что земную поверх. ность можно рассматривать как плоский отражатель (случай «плоской земной поверхности»); 2) расстояние от нижнего конца трассы распространения до точки отражения от земли существенно, гак что кривизна зел1ной поверхности заметна (случай «сферической земной поеерхноеши»), но угол скольжения еше достаточно велик, в связи с чем разница длин путей «прямой» и «непрямой» волн является заметной долей половины длины волны; 3] цель находится вблизи радиогоризонга, так что представление о раздельном существовании «прямой» и «непрямой» волн становится сомнительным и геометрическая оптика более неприменима.
Считается, что в случаях 1 и 2 цель находится в области интерференции, а в случае о — в промежуточной области, Точное решение для этого случая найти довольно сложно, но приближенный результат можно получить прямым расчетом (14). Мирская поверхность часто является достаточно хорошим зеркальным отражателем (волнение поверхности не разрушает полностью зеркальности отраже. иия, хаги и уменьшает ее). При определенных условиях земная поверхность тзиже может служить зеркальным отражателем (!]. Метод, который будет описан, явлнется достаточно общим, применим для любой отражающей поверхности. Особое внимакне уделяется характеристикам отражения мора. Для решения интерференционной задачи надо знать коэффициент отражения от земной поверхности. В общем случае коэффициент отражения Г=ре (4З) где р — модуль; Ф вЂ” фаза комплексного коэффициента Г.
Общая формула для Г при интерференции «прямой» и «непрямой» волн имеет внд (рис. !5) (44) Е=() (Ол)+РО) (О») е Здесь Ол — угол в вертикальной плоскости, определяющий направление «прямой волны»; аналогично О, определяет направление «непрямой» волны у антенны.
Коэффициент диаграммы !" (О) равен (для передающей антенны) отношению напряженности поля в направлении О к напряженности поля в направлении максимальной интенсивности (аналогичное определение справедливо для приемной антенны). Формула (44) справедлива и для плоской и для сферической земной О! Гл. 2. Расчет дальности РЛС поверхности. Для плоской земной поверхности коэффициент расхождения Р = 1; его оценка в общем случае рассмотрена в разделе «Отражение от сферической земной поверхностна Угол ц соответствует разности фаз «прямой» н «непнямой» воли (у цели); он равен сумме фазового угла коэффициента отражения ц»г земной поверхности я разноств фзз (1, обусловленной различием длин путей (6) «прямойэ и «непрямой» доли, причеи р= 2пбгА (рад), (45) где )« — длина волны. Отраз.ение от плоской земной поверхности (рис.
15), для простоты при я. то, что углу диаграммы 0 = 0' соответствует горизонтальное направление. Можно показат~, чго если цель находится на расстоянии )г, которое много боль- ((аль Отдпжалтгца ярд срклрсшь Ззрхадьлде пзрррпжелие Рис. »а. Геометрии отражения от нно«иой земной повертев«то. ше высоты установки антенны йт (что типично для наземных и корабельных РЛС), причем пель расиолагзется над горизонтальной плоскостью (паложи. тельный угол места), то углы О, и О» можно считать равными'т.
Тот да фарм) лз (44) упрощзется: Р ( (О,] ( ~т»1+рв+2р соз сс ! = = ( (О,) ) )/1+ р'+ 2р соз (тр+ 2пбГХ) ) . (46) Коэффициент отражения Г от земной поверхности зависит от ее шероховатости, угла скольжения ф (угла между отраженным лучом и поверхностью в точке отраженияя), комплексной диэлектрической постоянной материала, расположенного под поверхностью, и поляризации ((14), гл. 5).
Шероховатость сказывается только на величине р: р= гро (47) где г = р!рв можно нзавать коэффициентам шерокааалюсти, з рв — коэффици. ент отражения от гладкой поверхности. Графики ре и цт для моря, изятые из работы Керра [!4), приведены на рис.!6 !8, График для ф при горизонтальной поляризации не дан, поскольку эта величина почти постоянна и равна примерно 180'! она равна точно !80' при ф =- О. Для частот от 100 до 10 000 МГц цт линейно возрастает с ростом ф до максимальнаго значения, которое меньше 184' (при ф = 90'). Отметим, что и для вертикальной палиризации при ф = 0 угол тр = 0; прн таком угле скольжения ро = 1 для обеих поляризаций.
Таким обрззам, вблизи ф = 0 (т. е. в случае касания) из-за 6 0 «непрямая» волна почти полностью нейтрализует «прямую» волну, " Это угверткдепие ие верно, если дв соизмерима с йт (см. рис. 15); однако, чта важно для дальнейшего, равенство ! (О,) — ( (О,) справедливо. — Ред. 62 2 б Множитель влияния земли и троиоеферы (ингерференнионный множитель) вследствие чего р О (и, следовательно, наприжениость поля равна нулю) при любой поляризации, Этот результат для изогнутой земной поиерхиостн несколько меняется из-за влияния коэффициента расхождения О, но иезиачи. тельно. Эффект нейтрализации являетсн причиной плохой способности РЛС об- чй 00 и с~ во сьчн 04 и ь Ь й 02 и г 4 О О ОО Угол скольнгения, град рпс.
та. Величины певффнциента отраженна гладкой морской поверкности при вертикальной полврнвацни длн равлнчнык длин волн. ивружинепь цели прн очень малых углах скольжения (маловысотные цели). Правда, на достаточно высоких частотах эффект нейтрализации быстро исчезает с ростом ф и условия радиолокационного обнаружения быстро улучшаются для иелей, которые находятся лишь на малом расстоянии Ьс над поверхностью (ОО ы йи 140 "-. !ОО т ь ~~и йБО Фй 20 0 2 4 0 0 Д7 Угол скольжения, град Рис. 17. Фаловые углы ф ковффнциснта отраженна пт гладкой порскни по- веркности при вертикальной полпрнлацин длв раллнчиык длин волн. грие.
!5). При некотором малом значении угла ф для типичных радиолокационных частот и высот антенн ослабление поля переходит з усиление (когда 6 = Х!2), и если р = !, то Р = 2. Дальность радиолокационного обнаружения при этом удваивается по сравнению с значением для свободного пространства.
63 Рл. 2. Расчет дальности РЛС Таким образом, Яшах = Рйзо, где Ро — максимальная дальность, вычисленная для свободного пространства (Р = 1). Это соотношение указывает на большую важность интерференционных множителей Р. Если с помощью уравнения (46) множитель Р рассчитан и представлен в зависимости от угла места О, то график Р(0) имеет лепестковую структуру (с чередованием максимумов и минимумов); экстремумы соответств)чот значениям ф, для которых зр + 2пб)Л является либо четным кратным (максимумы), либо ие. четным кратным (минимумы) величины и. Если р = ! и 1 (О) = 1 (гладкая, полностью отражающая плоская поверхностаб изотропная антенна), то значение Р = 0 в минимумах и Р = 2 в максимумах.
Этот результат приблизительно справедлив для малых углов места при отражении от гладкой морской поверхности и горизонтальной поляризации. При вертикальной поляризации результаг в деталях меняется, но лепесткован структура остается. Учег коэффициента дн аграммы антенны 1' (О) также изменит значения Р, соответствующие изотропи 0 диаграмме. Типичная структура лепестков прн отражении от поверхности мори, вычисленная для плоской земной поверхности и горизонтальной поляризации, представлена на рис. 19. Рос. За. Велччиоы зоэффнооеизз оерлжеооо от еладзой ыорсзой ооэерзоосзо оро горозоо еальоой оолорозацоо дло рлзллчоыз длео зело.
Когда цель находится на расстоянии, много большем высоты установки антенны, то Р можно рассматривать как функцию только 0 независимо от дальности цели и ее высоты. Если такое предположение справедливо, 1о б выражает: и простой формулой (ее можно получить из рис. |б в предположекии, чта О, = Оз|: б ж: 2йз э|п О!. (48! Если, кроме того, ф = 180', что можно считать справедливым для отражевий от морской поверхности для любых углов ыеста целей при горизонтальной поляризации и для весьма малых углов при вертикальной, то (46) принимает аид 4пйз з|п Вз Р=)(Оз) 1+рз — 2рсоз (49) При р = 1 (гладкая поверхность или весьма малый угол скольжения), (49) уп- рощается: 2пй з|п О, ~ Р= 21'(Оз) ~ з|п Л (60) 1,00 ц ьр ОЯЯ ~Ъ О,ЯО П с\ Е'з 007 е сз йс ОЯО 055 О 1 Я Я 4 5 О 7 Я Я 10 Ягрк скрлзжения, град 26.
Множитель влияния земли и грологферы (илгерфгрелцлонлогб иложнгнль) Формулу (50) можно также записать в виде Р = 2/ (Ох) ! щп (0,366 и/ чп О!) (, (51) где И выражено в футах (1 фут = 0,3 м), / — в Мгц, а закл(очеиный в скобки ар гумент синуса — в градусах. При (р = 160' максимумы и минимумы Р расползгаютсн под углами (л — 1) а Ош(п=агсжп 2И (62) г/)» 9 д у!)о я/о /о у(у г,(у А*/г/Рр Рнс, )р, Типичная лепестковая интерферевцноивая диаграмма, учитывающая аффект отражения двух волн, рассчитаиман для частоты (оо мгц, высотм антенны зо м, днаграмиы антенны в вертикальной плоскости вида (з(п Х)/Х с ширивой луча иа уровне половинной мощности в твч с маиснмумом луча, направленным по горизонтали, н гормзонтачьной нолярнзацисй.
Предполагаешься, что отражение происходит от морской поверхности со среднеквадратичным значением высоты волн (относителшю горизонтального уровня) в 0,88 м ( !.8 м от гребня волны до ес основания), причем используется ураввенме (58). Шкала дальности нормирована в«личиной Я, чаксичальиой дальности в свободном пространстве, причем принято Я,»жа км. Единица шкалы высоты В равна О.З от единицы шпалы дальности.
Пуннтирнан линия А явнястсн границей дальности обнаружения, котораа соответствует расоространснию а свободном цространстве при нзотропной диаграмме антенны а вертикальной плоскости с усилением, разным мансииалыюму усилению днагранмы вида (мп к)/х. Пунктирные ко!шуры В опреденяют по»жжения максимумов лепестков, которые существовали бы, если бы коэффициент отражения понеркностн был равен — ! для всек углов прн коэффициенте расхождения В- !. диаграмме антенны вида (шп х)/х и ширине лепестка на уровне половинной мощи шти в Зе'. (Из [(81).
(2п — 1) и Ошах — агсяп АИ где и = 1, 2, 3, ..., Иг, И/ — число полных лепестков в диаграмме. Оно равно целому значению, ближайшему, но меньшему величины 2Л/)ь+ 1/2. (Если вто аьз. чение — дробное число, то парциальный лепесток существует в направлении О, = 90' — «прямо вверх», если диаграмма антенны допускает излучение н вер. тикальном направлении.) Гл. 2. Рогчег дальности РПС где й, — в футах. Эта формула получена при условии, что точка отражения на реальной искривленной земной поверхности находится менее чем на 1ьтте от й,, ниже плоскости, касательной к земной поверхности в месте расположения ан)сины (в предположении о существовании стандартной рефракции).
Неравенство (54) также означает, что угол наклона земной поверхности в точке отражения н касательной плоскости в месте располо)кения антенны пре. небрежимо мал по сравнению с углом 8,. Кроме того, если спранедливо Г (54), причем й, меш ше примерно Оьд 300 м, то коэффициент расхождения ()=1 (получено из работы Керра [!4[, с. 137, рис. 2.25). Если же йт.л300 и, то, вообще говоря, 0 « 1, даже если неравенство (54) справедливо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
