Бакулев (560825), страница 20
Текст из файла (страница 20)
! Ф~ ~= Ф =Ф вЂ” !в 121 стени !те, . г После детектора распределение шумов становится экспоненциаль- ным со средними значениями 2!=К,сг,' и Ез=К„!т,' и дисперсиями 4 4 „г Кза! и„г Кза, l! л 7г л Накопитель обнаружителя суммирует выбросы видеошумов. Как известно, длительность выброса, г, г =(ф' „) ', а время накопле- ния определяется полосой пропускания интегратора Лг"„, т.е. Т„= Лг"„'.
Поэтому число накопленных выбросов шумов и= Т„„= 2!Д„„2! г„'. При постоянстве Л У„„„и Л Г„среднее значение случайных величин 2! и Ез, отнесенное к времени накопления, или к числу накопленных выбросов и, остается неизменным: Обозначая Тп, = Ты = Тп и Тп1 -У,/К„= Т„, получаем Р=Р~Л=>и„~=Ф ~ Если при вероятности ложной тревоги Р вероятность правильного обнаружения температурного контраста Р, = Р, то пороговый контраст оТ =2ТФ (Р) аппр и ~лу, где Ф '(х) — аргумент функции Ф(у) = х. Таким образом, цель с температурным контрастом йТ, относительно окружающей ее среды обнаруживается, если гаТ, э ЬТ„, и, следовательно, яркостной контраст обнаруживается, если Зго соотношение характеризует обнаружение по контрасту границы раздела двух протяженных целей, угловые размеры которых больше ширины луча антенны ПРЛС.
Поэтому границы раздела наблюдаются при любом расстоянии й до цели (й в формулу не входит). При обнаружении цели, угловые размеры которой меньше ширины луча антенны, условие обнаружения записывают с учетом коэффициента заполнения луча К„, поэтому иТ.„=ЬТК„йК, >2ЬТп Ф (Р) —" ГА7„1 рпч Так как К„=Ф,/Ф,, а Ф„=Я„/й~ и Ф, =Л~/5,, где Яп — площадь цели, дальность обнаружения цели )а~па» б.т.2. Влияние атмосферы и подстилающей поверхности на дальность действия РЛС Влияние атмосферы. При распространении радиоволн в атмосфере происходят искривление траектории радиоволн (рефракция) и рас- 122 сеяние электромагнитной энергии атомами и молекулами воды и газов, а также частицами пыли (аэрозолями).
Последний фактор приводит к затуханию радиоволн. Рефракция обусловлена изменением относительной диэлектрической проницаемости атмосферы н', которое приводит к изменению коэффициента преломления п = /н', а в конечном результате — к искривлению траекторий распространения радиоволн.
В нижнем слое атмосферы (тропосфере) н' меняется с высотой в зависимости от изменения давления, температуры и влажности, что и приводит к рефракции радиоволн. По градиенту коэффициента преломления сйlс!Н различают следующие виды рефракции и искривления траекторий радиоволн (рис. 5.4): дпlг)Н О вЂ” рефракция отсутствует, траектория прямолинейна; с(нггаН>0 — отрицательная рефракция, траектория отклоняется вверх; г(пЯН<0 — положительная рефрак- 4 цня, траектория отклоняется вниз; 5 (с(нЯИ), = -О, !57 )0 с м ' — критическая рефракция, траектория радиоволн круговая относительно центра Земли; Ыс(Н<(г(пlдН) — сверхрефракцня носфсре когда вследствие атмосферных аномалий из-за инверсного изменения влажности ао и температуры Т в прилегающем к поверхности Земли слое атмосферы возникают так называемые атмосферные волноводы (рис.
5.5), и радиоволны, отражаясь от верхней границы волновода и поверхности Земли, могут распространяться на большие расстояния. Для точного расчета траекторий радиоволн необходимо знать закон изменения коэффициента преломления по высоте, а это, как правило, невозможно из-за нестационар- Рне. 5.5. Обраеованнс атмосферного вонновола ного состояния атмосферы. Поэтому на этапе проектирования РЛС удобно пользоваться так называемыми стандартной атмосферой, для которой ИНИН= -4 ! 0 "м ', и эквивалентным (эффективным) радиусом Земли Ке,в, при котором высоты точек траектории над Землей остаются прежними, а радиоволны рас- пространяются как бы по прямолинейной траектории (рис.
5.б): ( 1 гй — = — + —. к„,„г, с(И Для стандартной атмосферы при физическом радиусе Земли гг,=6370 км получаем й,,а = — гг, = 8500 км. Рис. 5.б. Траеатории радиоволн в стан- Рис. 5.7. Номограмма расчета дальности дартноя атмосфере обнаружение в атмосфере Затухание радиоволн в атмосфере начинает сказываться прн Л< 30 см и зависит от длины волны (частоты) радиосигнала и состояния (влажности) атмосферы на трассе распространения радиоволн (высоты трассы). С учетом затухания дальность действия радиосистемы определяется выражением (5.7) где й „о — дальность действия в свободном пространстве (5.2); а— удельный коэффициент затухания (дБ/км). Трансцендентное уравнение (5.7) решают методом последовательных приближений (итераций) или графически (рис. 5.7). Погяощение радиоволн в атмосфере зависит от длины волны и от интенсивности осадков Д (рис.
5.8). Пики его вызываются резонансным поглощением энергии радиоволн молекулами воды и кислорода. Атомы, молекулы газов атмосферы и пылевые частицы поглощают энергию радиоволн на всей трассе распространения, в то время как капельки воды (влага) могут вызывать резкое увеличение рассеяния (а,эа) радиоволн на отдельных участках трассы. Тогда 124 -а,от~па,„„а~п,ЛГС ~ ~~п|ат /~п1ааа(0 При дождевых осадках справедлива эмпирическая формула а=0,0348ЬТ"' (при ) =3,2 см), а=0,0044Д'" (при А=5,5 см), где а — измеряется в дБ/км; Д вЂ” интенсивность осадков (мм/ч).
Можно для оценочных расчетов пользоваться соотношением а = О,ЗД/Л, где Д вЂ” интенсивность осадков (мм/ч); )с — длина волны (см). Влияние подстилающей поверхности. При проектировании РЛС и РНС необходимо учитывать искажения ДНА радиолокатора из-за близости антенны к подстилающей (земной) поверхности и влияние ее сферичности на дальность действия системы. Искажение ДНА в вертикальной плоскости обусловлено интерференцией радиоволн, распространяющихся прямолинейно от антенны радиолокатора до цели и обратно, и отражением Рис.
5.5. Зависииость иаглошениа энергии рвлиавалн аг дли- ны ВОлны 1аг н интенсивности ОсвлкОВ ао) от поверхности. Отраженный от поверхности сигнал (рис. 5,9) появляется при выполнении условии 0*55говэ(3В гДе гРоа— ширина главного лепестка ДНА в вертикальной плоскости по уровню нулевой мощности; )За — угол наклона максимума ДНА к горизонту. При интерференции указанных сигналов вместо исходной ДНА /((3) формируется искаженная многолепе- Рис. 5ОК Отражение рвлиавалв ат налстилвшншй настковая ДНА Я3) (рис 5 9) всрхнасти нри широкой ДНА Методы нахождения Я3) в зависимости от /((3) н свойств подстилающей поверхности изложены в курсе "Антенны и техника СВЧ".
От- 125 метим только, что число лепестков и провалов в результирующей ДНА, их положение и ширина зависят от отношения высоты подъема антенны Ь„. и длины волны Л. Провалы в ДНА играют отрицательную роль при обзоре пространства и обнаружении целей, так как цель в провале не обнаруживается. Поэтому стремятся уменьшить их глубину или изменить положение, например, применив несколько разнесенных по высоте антенн, высоты которых выбирают так, чтобы лепестки одних ДНА перекрывали провалы других.
Можно менять длину волны, изменяя тем самым положение провалов. К некоторому уменьшению глубины провалов приводит опускание или подъем главного лепестка ДНА. Кроме того, переход от вертикальной поляризации радиоволн к горизонтальной приводит к тому, что лепестки и провалы ДНА меняются местами из-за изменения на 130' фазы отраженного от земной поверхности сигнала. Наконец, возможна суммарно-разностная обработка сигналов, в результате которой также меняются местами лепестки и провалы ДНА. Влияние ДНА на дальность обнаружения в вертикальной плоскости проследим по связи КНД антенны по мощности с,,((3) с результирующей ДНА по напряженности поля Я3): ;Е) =;..(.'(Р), где б„- максимальное значение КНД антенны.
Тогда й~а с й~намЛ (Р) ' где Кр„— коэффициент, объединяющий все остальньсе параметры радиолокатора. При использовании одной антенны как для передачи, так и для приема сигналов /х,((3)= /х,ф)= (хф) и вы аачвэеФ) (5.9) Пример. В соответствии с рис. 5.9, при горизонтальном расположении ДНА Я)) и коэффициенте отражения от земной поверхности К, =Кехр(лр) разность хода прямого и отраженного лучей будет определяться соотношением х= И, — йм = 2лз1п13, что приводит к разности фаз 2я ~р = — 2)3з(л~3. Тогда напряженности электромагнитного поля прямого с*' и отраженного сигналов равны Еьв = Е,~((1) и Е, = К ЕаХ(р) резу'итирующий сигнал по напряженности Е = Е' +Е' +2Е Е, соз(~р„, +ф „.)= 126 Ео /'((3 3 Если используются 'сигналы с горизонтальной линейной поляризацией, то К= 1, а )р„в = к, поэтому дс)як ьс)— " тв)~2(1- в,) )|и) ) Вт (.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
