Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте (2003) (1186258), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Кроме того, в декаметровом диапазоне заметно проявляют себя атмосферные помехи, 5лн Использование средствами РЛР принципов загоризонтной локации ! 09 космические шумы и другие активные помехи. Поэтому в ЗГ РЛС принимаются специальные меры помехозащиты. На работу ЗГ РЛС могут сильно влиять также пассивные помехи, возникающие за счет отражений от земной поверхности.
В таких условиях для повышения дальности действия средств РЛ Р применяют радиолокационных средств с большим потенциалом, что налагает специфические требования на антенно-фнлерные, передающие и приемные устройства РЛС. Кроме того, в загоризонтных РЛС предусматривают возможность адаптации к помеховой обстановке путем перестройки рабочей частоты, если она попадает в пораженный помехами диапазон. Нужную для адаптации информацию об условиях распространения сигнала н о текушей помеховой обстановке получают с помощью вертикального зондирования ионосферы, наклонного зондирования и текущего определении сгепени поражения радиогюмехами той части диапазона, кспораи оптимальна для радиолокации.
Одним из основных факторов, определяющих уровень принимаемого средством РЛР полезного сигнала, является эффективная отражающая плошадь объекта набдюдения. Объектами наблюдения для загоризонтной радиолокации могут быть самолеты и корабли, стартующие баллистические ракеты, области ионизации пространства вследствие ядерных взрывов. Антенны ЗГ РЛС имеют значительный коэффициент усиления и одновременно обеспечивают быстрое сканирование луча в пределах большой зоны обзора по азимуту. Кроме того, антенны должны допускать управление по углу места и работать с сигналами большой мощности. Одно из наиболее трудно выполнимых требований заключается в обеспечении возможности работы антенн в пределах очень широкого диапазона частот, так как необходимы постоянная отстройка от помех и подбор трассы прохождения в зависимости от состояния ионосферы.
Желательно также, чтобы уровень боковых лепестков диаграммы направленности (ДНА) был возможно ниже. Это общее требование ко всякой антенне является особенно существенным для антенны ЗГ РЛС вследствие высокого уровня помех в декаметровом диапазоне: помехи из-за о~ражений от области полярных сияний и метеоров, попадающие в приемное устройство по боковым лепесткам ДНА, могут приходить с больших дальностей.
Для получения узкой ДНА антенны дека- метровых волн должны иметь большие размеры антенного полотна (несколько сотен метров). Диаграммы направленности антенн загоризонтных РЛР в угломестной плоскости, максимально прижимаются к горизонту. При исполь- 110 Глава 5. Радиолокационная разведка зовании антенн с горизонтальной поляризацией требования горизонтального расположения луча приводят к необходимости создания антенных сооружений значительной высоты. При использовании антенн с вертикальной поляризацией для прижатия луча к горизонту и уменьшения при этом потерь металлизируют поверхность под антенной. Основным требованием к излучающим элементам, составляющим передающую антенную решетку, является постоянство входного сопротивления излучателя в широком диапазоне рабочих частот и в заданном секторе сканирования.
Обеспечение этого требования с учетом взаимных связей излучателей в решетке представляет собой сложную инженерную задачу, Приемные устройства ЗГ РЛС работают в довольно сложных условиях. В первую очередь сложности обусловлены высоким уровнем как активных (аг радиосганций), так и пассивных помех за счет отражений от Земли и ионосферы. Помимо этого заметно проявляются замирания сигнала. Требования к радиоприемным устройствам значительно усложняются также необходимостью обеспечивать заданные характеристики при работе в широком диапазоне частот.
Загоризонтные РЛС, работающие по принципу обратного рассеяния, обладают возможностями, недоступными для ралиостанций связи. Наблюлая за сигналами, отраженными от Земли, ЗГ РЛС имеют возможность получать информацию о состоянии ионосферы и об условиях прохождения радиоволн на трассе распространения сигнала. Но для этого в состав ЗГ РЛС необходимо включить специальные технические средства. Дальность действия загоризонтных средств РЛР составляет 1000...4000 км 133]; большие дальности могу быть получены за счет многоскачкового распространения, но при этом ухудшаются все показатели точности. Обычное разрешение загоризонтной РЛС по дальности составляет 20...40 км, но может быть и лучше, вплоть до 2 км. 133). Абсолютная погрешность измерения дальности 10...20 км обеспечивается в случае правильного определения пути распространения зондирующего и ответного сигналов.
Разрешение по углу определяется шириной луча ДНА; оно может быть меньше 1, что соответствует линейному расстоянию между разрешаемыми целями 50 км на дальности 3000 км. Точность по углу обеспечивается образованием нескольких лучей (до !О) с достаточно высоким отношением сигнала к помехе. При учете влияния ионосферы погрешность по углу может составлять доли градуса. 5.2, Использование средствами РЛР принципов загоризоитиой локации 11! Разрешение целей по скорости в РЛС возможно при выделении доп- перовских частотО,! Гц илаже ниже.
На частоте 20 МГц значение О,! Гц соответствует разности относительных скоростей 2,7 км/ч. Наиболее современные системы ЗГ РЛС обеспечивают такую точность при разнесении передающих и приемных позиций на расстояния порядка полутора сотен километров и при работе в диапазоне частот 5...50 МГц с непрерывным излучением с частотной модуляцией (ЧМ). Такие системы используют передающие и приемные антенные решетки высотой в десятки и шириной в сотни метров. Максимальная мощность одновременно работающих на излучение передатчиков может доходить до 0,7 Мвт. Формирование луча приемной антенны и управление режимом передачи зондирующего сигнала осуществляется цифровыми методами. Существенно, что у таких систем рабочая зона ограничена не только сверху, но и снизу: минимальная дальность действия 800 км, максимальная — около 3000 км !331. Для определения размеров рабочей зоны средства загоризонтной РЛР можно поступить следующим образом.
Пусть в точке ! (рис. 5.3) на поверхности Земли находится РЛС с антеннами, обеспечивающими направленное излучение. Рнс. 5.3. Распространение радиоволн нрн загоризонтнод локации Можно считать, что максимум ДНА РЛС в азимутальной плоскости направлен на цель. В вертикальной плоскости ДНА ориентирована под малыми углами места и ее ширина такова, что включает в себя критический угол места !)ню Если угол падения луча на слой ионосферы Пг Глава 5. Радиолокационная разведка больше ))п~, энергия пронизывает ионосферу и излучается в космическое пространство, При )) < )5, сигнал отражается ионосферой и далее распространяется в космическом пространстве. Критический угол места зависит от параметров ионосферы и рабочей частоты РЛС: (5.6) )3„„в агссоз где /, — критическая частота вертикального зондирования ионосферы; Ь„,„„— высота максимума концентрации слоя Р ионосферы; Я,и— ралиус Земли Плотность потока мощности в районе цели, находящейся за горизонтом на расстоянии Я и высоте Я, будет пропорциональна эффективной мощности излучения (5.3) Рпппб, хотя линейная связь мощности в точке приема с Сможет нарушаться, если критический угол места ~)пр выходит из угломестной ДНА РЛС.
При излучении сигнала под некоторым углом места )5 < ~)„р, в узкой трубке, размеры которой определяются шириной ДНА по углу места бб и по азимуту ба. В телесном угле Ь(а = б))басов)) = б))ба излучается мощиось бр ' пппб~ (5.7) Вся энергия„излучаемая в секторе углов места от О до )5„, удерживается ионосферой. Каждому лучу, выходящему под некоторым углом места )) иа дальности Я, можно сопоставить некоторую высоту л(~5, Я). Величина л()5,Я) это такая высота иа расстоянии Я от места расположения РЛС, к которой приходит сигнал, излучаемый под углом )3.
Характер этой зависимости при фиксированном значении Я существенно изменяется в зависимости от состояния ионосферы иа трассе и от рабочей частоты РЛС. Во-первых, эта функция однозначна, т.е. каждому лучу ~5 при заданном Я однозначно соответствует высота й. Обратная функция может быть неоднозначной, т.е. иа заданную высоту могут приходить сигналы по разным лучам, при существенно различных )5. Во-вторых, область существования функции ограничена интервалом ие шире [О; л„„„„).
Для учета поглощения электромагнитной энергии в ионосфере и временного запаздывания радиолокационных сигналов при распространении электромагнитных волн от РЛС до цели каждому (-му лучу можно поставить в соответствие коэффициент поглощения Г, и временное запаздывание тп 5.2. Использование средстваии РЛР принципов загоризонтной локации 113 Плошадь поперечного сечения луча ЬЮ, =ЬЬ,Ь1,. (5.8) При этом расходимость в азимутальном направлении одинакова лля всех лучей и равна Ь1, = Ь~3;)(,из1п —, Л (5.9) м гле К,и — ралиус Земли.
В случае сферической расходимости Ы,=ЬВ;Я и Ь1, =ЬВ,К (5.10) Плотность потока мошиости электромагнитного поля радиолокационного сигнала за счет /-го луча и районе расположения цели с учетом коэффициента поглощения Гр Г,(1)„)г), а также соотношений (5.7)...(5.9) (5.11) Обозначив (5.12) Р-.ЙЬ ) Ип (') (5.13) где )4'ц(г) = 4ЫЯзмаш — ФГю А м (5.14) характеризует ослабление электромагнитной энергии, т.е. затухание радиоволн при распространении от РЛС до цели по гаму лучу. Если мошность передатчика Р„выражена в ваттах, а входяшие в (5.14) )г и безразмерную величину я, можно назвать высотным множителем, характеризуюшим относительное изменение интенсивности поля гаго луча по высоте Мл по сравнению с изменением интенсивности при сферической расходимости ЬВЯ.
На основании (5.11) и (5.!2) можно получить 1!4 Глава 5. Радиолокационная разведка )1„, — в метрах, то в соответствии с (5.13) плотность потока мощности П, будет выражаться в Вт/м~. Сложение высокочастотных полей от различных лучей происходит со случайной фазой. Это означает, что средняя плотность потока мошности электромагнитного поля в месте расположения цели равна сумме плотностей потоков мошности, приносимой всеми лучами П = — "'" Р„,„0 (5.!5) Иц Величину (5.16) р Р„,„б(К)а И и (! ) И'„(/) и временное запаздывание (5.17) (5.! 8) т(/, Я = т(!)„И) ~- т(р;, г!).
можно назвать суммарным ослаблением электромагнитного цоля при распространении от РЛС до цели. Напряженность поля в районе цели имеет случайный характер, так как фазы сигналов в отдельных лучах медленно и независимо друг от друга меняются при изменении координат точки наблюдения и времени. Закон распрелеления напряженности поля зависит от распределения мошности по лучам и от числа лучей. Скорость изменения напряженности поля во времени и в пространстве зависит от разности временных запаздываний лучей, и чем больше эта разность, тем выше скорость флуктуации. При рассмотрении обратного распространения сигнала от цели до приемной антенны РЛС следует полагать, что диаграмма обратного рассеяния цели в пределах сектора углов прихода лучей постоянна и эффективная поверхность обратного рассеяния равна а, и что распространение в обратном направлении происходит по таким же траекториям лучей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
