Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 64
Текст из файла (страница 64)
б. Влияние метеоусловий на работу РЛС На частотах от 6 до 45 ГГц поглощение в атмосфере у на частоте ч обусловлено главным образом поглощением кислородом ул и поглощением водяным паром у . Таким образом, у = ул + у Жевании и Троицкий (25) указали, что ул и у можно представить как экспоненциальные функции высоты Е над земной поверхностью: — г!ы, ул =ул е — г!ы юв у~в = уюв, е где 7Л и у — соответственно значения уи и у„ у земной поверхности, а Нл и Н вЂ” называются приведенными высотами однородной атмосферы для ул и у .
Эта модель известна как «биэксиоиенциальная модель поглощения, а ул и у часто называются «сухой» и «влажной» составляющими у . Приведенная высота сухой атмосферы в диапазоне частот от 6 до 45 ГГц определяется соотношением $ ы Е В 4 Ф 6.40. Общее поглощение радиоволн в атмосфере Общее поглощение радиоволн на пути распространения определяется путем расчета отдельных составляющих поглощения (в функции высоты) вдоль траектории луча и последующего численного интегрирования полученных значений по всему пути распространения с применением обычных методов расчета траекторий, рассмотренных выше.
На рис, 11 приведены результаты таких расчетов распространения радиоволн на пути длиной 480 км, применительно к данным о вертикальной структуре атмосферы для станций в Бисмарке(шт. Нов. Дакота) и в Вашингтоне. Разница в данных, полученных для двух климатических районов, имеет существенное значение на высоких частотах; причем поглощение на этих частотах в районе Вашингтона заметно превышает поглощение в районе Бисмарка.
Эта закономерность обусловлена, по-видимому, сочетанием более высокой влажности и более сильно выраженных рефракционных свойств атмосферы. Оба этн фактора взаимосвязаны. Повышенная влажность атмосферы в Вашингтоне приводит к увеличению поглощения водяным паром и увеличению реф- 240 Нлв -: Тв|(с+ Ьа), (19) !О 20 00 Фд 50 дд где высота Нл выражается в км, посЧастртр ГГЧ' тоянные с = 68,6 К'км и Ь =- — 2,75 определяются из анализа термодинамирпс. ш частотные вввпсеыестп прпведев- ческнх усчовнй; Те — температура возвыл высот бпвпспепепипвльпеа модели ее- духа у земной поверхности в абсолют. глвщеппп, переделение~в пе деевым радио- ныХ Градуеах; и — СкОрОСть падения вепдевып пвблюдеппа в Веркеппсве, СССР.
температуры воздуха с возрастанием высоты в абсолютных градусах на километр. Так как частотные зависимости Н . имеют ярко выраженный резонансный характер, обусловленный влиянием линии поглощения водяным па. ром на волне 1,35 см, в то время как Нл не зависит от частоты (рис.
10), то не представляется возможным в диапазоне частот 6 — 45 ГГц получить для Н столь же удобную формулу, как (19). Представленные на рис. !О графики построены по результатам обработки радиозондовых наблюдений в Верхоянске (СССР). 0.77. Ослабление и рассеяние радиоволн отдельными сферическими чостицами ракции, что, в свою очерсдьч <прнжимаетл луч к земной поверхности; при этом луч проходит в более низких слоях атмосферы, что соответственно увеличивает общее поглощение. 000 гоо 100 50 го 'ю 10 д 1 0,1 100 500 1000 8000 70000 ЛПППП 700000 77астоти, IУ77 д Рис. !ь Рассчитанные частотные ааинсимости общего поглощении ралноиолн ма пути распро- страненна протиженностью Чар км прн малом «ачальиом угле*места. Приведенные данные о величине общего поглощения относятся к двум специфическим климатическим районам, В работе [5] принодятся данные, необходимые для оценки географических и сезонных изменений общего поглощения для различных частот и различных дальностей.
6.11. Ослабление и рассеяние радиоволн отдельными сферическими частицами При рассмотрении этого вопроса можно пренебречь вчиянием частиц пыли, снега и дыма, так как их диэлектрическая проницаемость по отношению к диэлектрической проницаемости капель воды так мала, что они пренебрежимо мало влияют на распространение радиолокационных сигналов.
Если электромагнит- 241 Гл. б, Влияние метеоуелоеий на Раоогу РДС ное излучение падаег на отдельную взвешенную частицу, то некоторая доля 4, задающей энергии Ег рассеиваетси во всех направлениях; обозначим величину рассеянной энергии через Еом Еще некоторая часть д падающей энергии Е; поглощается частицей; обозначим величину цо поглощенной энергии ~срез Еоа Следовательно, Еоо/Ег=уо и Еоо!Ег=уа. Таким образом, полная энергия, которую теряе~ передавземый радиолокационный си~пал при распространении до цели, представляет ~абай сумму рассеянной и поглощенной энергии. Следовательно, общая доля падакнцей энергии, которая теряется при распространении радиолокационного сигнала, ут = (Еоо+ Еоа)/ Е! = ив+ уз.
(20) Величины уг, уо и цо соответственно называются полной эффективной площадью ослабления, эффективной площадью Рассеяния и эффентивнай площадью поглощения частицы. Для капелек воды, форму которых можно считать сферической, полное поперечное сечение ух, как показал Ми ]27], определяется выражением Чт —- (!.з/2я) А(г, х, т), (21) где г — радиус сферической капли; Л вЂ” длина волны падающей электромагнитной энергии; т — комплексный коэффициент преяомления воды, поведение которого в диапазоне частот, используемом в радиолокации, детально рассмотрено в!29! и ]66]. Функция А, которая имеет очень сложный вид, весьма подробно ' рассмотрена во многих работах (например, ]30 — 33]).
В двапазоне сантиметровых и миллиметровых волн, представляющих интерес для радиолокации, можно использоватчыак называемое релеевсиое приближение ]! 5], согласно которому (22) где р = 2пг/Л. Далее в соответствии с анализом, выполненным в (34], и используя соотношения (20) — (22), люжно показать, что в области аначений 5 « 1 т. е. когда размеры капель много меньше длины волны) (23) где !ш (х) — мнимая часть х.
Отношение (то — 1)/(то + 2) час1о обозначается через Коц Если рассеяние частицей является изотроппым, то соотношение (22) характеризует ЭПР капли в любом направлении. Однако фактическая диаграмма излучения отдельной частицей неизвестна, н, вероятно, в качестве второго упрощающего предположения (помимо изотропности рассеянии) следует принять, что капля, размеры которой много меньше длины волны /6 << 1), ведет себя как диполь, на который падает плоскзя волна (31, 35]. В этом случае ЭПР капли а оьрсде..яется соотношением а = (Ло/4п) В (г, Л, т), (24) где  — сложная функция, которая рассмотрена в многочисленных работах, указанных ранее. Однако для 5 << 1 соотношеинс (21/ приобретает более простой вид (25) *' Не следует смешивать с знзлопочными обозначениями для коэффициент в поглощения.
242 6,!3. Ослабление, вносимое облаками 6.12. Объемное рассеяние В уравнении дальности радиолокации, которое а наиболее общем аиде при- ведена а 1 6. !8 (см. (32))*', представляет интерес сумлларная ЭПР единичного объ- ема пространстаа, заполненного рассенна!ащими частицами, !ч г)= чл!, аг, г=! (26) где й/ — число рассеивающих частиц а единице объема; а! — ЭПР л-й частицы. Величина л) носит название радиолокационной атрижительной спогобиоони; ее размерность — (длина)з.
Используя соотношение (26), можно принести (26) к виду м м = — )/()г ~ 8 )К)г 'с' р, и а и Л ! =! г= ! (27) гле Р! — диаметр капли. Множитель отражения Я определяется аыражсннем м 3= ЧР Р,', '=! (28) гак чго окончательно писем г) = (пл/),л) (К)г Е, 0,13. Ослабление, вносимое облаками К= Ктм, где К вЂ” ослабление, дБ/км; М вЂ” содержание жидкой воды, г/м' и К! — коэффициент пропорциональности (его размерность определяется размерностями К и М), называемый коэффициентом ослабления. С учетом (23) и имея н виду, что и 34= — ' '«~ а 4пр 3 г-! " См.
также гл. ), 1 !.2 и гл. 2, 2 2.2 — Ред. 243 В дальнейшел! пад капелькччн, образующими облака, понимают зодяиь!с или ледяные частицы радиусом менее )ОО мкм, т. е. менее 0,01 см. При таких размерах частиц вносимо" ослабление для падающего излучения с длиной волны, превышающей 0,5 см, становится не зависящим ат характера распределения ча. стиц по их размерам. В обычно используемых формулах для расчета ослабления радиазолн, вносимого облаками, влажность учитывается множителем„характеризующим содержание неды э жилкой фазе (н г/мз). Наблюдения показыаают, что ионцентрапия жидкой воды н облаках обычно изменяегся от ! да 2,5 г/м", хотя Уейкманн и Камне (37) сообщили о том, что а отдельные моменты времени содержание жидкой воды н кучевых перенасыщенных облаках достигало 4 г/и'. В облаках, образованных кристалликами льда, содержание воды (н пересче:е на жидкую фазу) редко превышает 0,5 гlм', а зачастую меньше 0,1 г/мл. Ослабление, вносимое облаками, состоящими из капелек зады, можно выразить соог- ношением где Й вЂ” число капелек в единице объема и р = 1 г(мз — плотность воды, полу- чаем В табл.
7 приведены значения Кд для облаков, образованных капельками воды и кристалликами льда, на различных волнах и при различных температурах [34[. Таблица 7 Ковффициент Кд ослабления (дБ/кмуг)мз), вносимого облаками при распространении в одном направлении длин» волны д, еы теыаературв, - с 3,2 4,24 4,З о,з Водяное облако О, 311 0,406 0,532 0,684 0,647 0,681 0,99 1,25 20 1О 0 ч Ледяное облако 8,74 10 2,93.10 2,0 10-2 2,46 1О 8,19 10-4 5 63,10-4 4 36.10-4 1,46 10 1,0.10- 6,35 1О-" 2,11 10-4 1,45 10 0 — 10 — 20 Из анализа данных табл.
7 можно сделать несколько важных заключений. Во-первых, вносимое облаками ослабление уменьшается с увеличением длины волны; при изменении длины волны от 1 до 3 см ослабление, вносимое воднымн облаками, уменьшается примерно на порядок. Во-вторых, данные таблицы показывают, что ослабление, вносимое водными облаками, возрастает прв снижении температуры. 4(то касается ледяных облаков, то ослабление, вызываемое ' нми, почти на два порядка меньше, чем ослабление водными облакамн с таины же содержанием жидкой воды. Позтому ослаблением, вносимым облаками, образованными кристалликами льда, можно ео всех практических случаях пренебречь на вселд сантиметровом диапазоне волн [15[. В работах [34! н [!5[ содержится подробная информация по вопросам ослабления радиоволн, вносииого облаками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
