Методические указания по заключению:

Преподаватель проверяет усвоение курсантами изученного на занятии учебного материала, дает общий анализ активности курсантов на занятии, подводит итоги занятия, отмечает лучших курсантов, указывает на недостатки, выставляет оценки в журнал. Отвечает на возникшие вопросы, выдает задание на самоподготовку, объявляет тему следующего занятия и конец текущего занятия.

III. Материальное обеспечение

Основная литература:

1. Теоретические основы радиолокации./ Под редакцией Я.Д. Ширмана Учебное пособие для вузов. Москва, изд-во «Советское радио», 1970, 560 с.

2. Основы построения РЛС РТВ./ Под ред. Б.Ф. Бондаренко. -Киев, КВИРТУ ПВО, 1987.-368 с.

3. Основы построения радиолокационных станций./ Под редакцией В.П. Бердышева.ч.1 . Тверь: ВКА ПВО, 2003.-282 с.

4. Основы построения радиолокационных станций./ Под редакцией В.П. Бердышева.ч.2 . Тверь: ВКА ПВО, 2002.-242 с.

5. Основы построения средств радиолокации./ Конспект лекций. ч 1. Санкт-Петербург, СПВУРЭ ПВО, 1998.-148 с.

6. Основы построения средств радиолокации./ Конспект лекций. ч.2. - Санкт-Петербург, СПВУРЭ ПВО, 1999.-103 с.

7. Радиотехнические системы : учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Ю.М.Казаринов и др.] ; под. ред. Ю. М. Казаринова. М.: Изд. центр “Академия” ,2008.-592 с.

8.Информационные технологии в радиотехнических системах /[В.А.Васин, И.Б. Власов, Ю.М.Егоров и др.]; под ред. И.Б. Федорова. – М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

Дополнительная литература:

1. Вопросы перспективной радиолокации. Коллективная монография под редакцией А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2003г.;

2. Локационная системотехника. Под. редакцией В.Б. Алмазова. Харьков: ВИРТА, 1993г.;

3. Радиолокация. Радиолокационная станция. Российская военная энциклопедия. В 6-ти томах. Том 6. М.: Воениздат, 2002г.;

4.Радиолокационные системы. Бакулев П.А. Учебник для ВУЗов. М.: Радиотехника, 2004г

Технические средства обучения:

1.Малый мультимедийный комплекс;

2. Презентация.

IV. Содержание учебных вопросов и расчет времени

Вопрос 1. Зависимость дальности обнаружения целей от параметров зондирующих сигналов. (20 мин.)

Вопрос 2. Зависимость разрешающей способности РЛС от параметров зондирующих сигналов. (20 мин.)

Вопрос 3. Влияние параметров зондирующих сигналов на защищенность РЛС от активных помех. (15 мин.)

Вопрос 4. Влияние параметров зондирующих сигналов на защищенность РЛС от пассивных помех. (15 мин.)

Вопрос № 1. Зависимость дальности обнаружения целей от параметров зондирующих сигналов

Известно, что максимальная дальность действия РЛС при отсутствии организованных помех определяется соотношением:

(3.3)

где - энергия излучаемого сигнала;

- коэффициент усиления передающей антенны;

- эффективная площадь приемной антенны;

- эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) цели;

- коэффициент различимости (необходимое отношение «сигнал/шум» по мощности на выходе оптимального фильтра):

,

- спектральная плотность мощности собственных шумов радиоприемного устройства, пересчитанная по его входу;

- энергия принимаемого сигнала при обнаружении цели на максимальной дальности с заданными показателями качества.

Величина называется так же параметром обнаружения. Он определяется по кривым обнаружения исходя из заданных значений показателей качества обнаружения – вероятности правильного обнаружения D и вероятности ложной тревоги F.

Выясним, как влияют параметры зондирующего сигнала на дальность действия РЛС.

Энергия излучаемого сигнала определяется выражением

,

где - число импульсов в пачке, которыми облучатся цель за время её нахождения в главном лепестке ДНА РЛС.

Из последнего выражения видно, что для увеличения дальности действия РЛС необходимо увеличивать:

импульсную мощность передатчика ;

длительность зондирующего сигнала ;

число импульсов в пачке .

Однако возможности по увеличению этих параметров имеют ограничения. Увеличение импульсной мощности сопровождается повышением требований к электрической прочности тракта передачи электромагнитной энергии от передатчика к антенне, а так же приводит к снижению скрытности РЛС и защищенности её от самонаводящегося оружия.

Увеличение длительности зондирующего импульса (если это простой радиоимпульс) приводит к снижению разрешающей способности по дальности и защищенности РЛС от пассивных помех.

Для увеличения числа импульсов в пачке необходимо либо повышать частоту повторения зондирующих сигналов, что связано с уменьшением однозначного измерения дальности:

,

либо уменьшать скорость обзора по азимуту, либо увеличивать ширину ДНА в горизонтальной плоскости, поскольку

,

где - ширина ДНА в радианах;

- период обзора (время одного оборота антенны).

Заметим, что увеличение ширины ДНА влечет за собой ухудшение защищенности РЛС от пассивных помех и активных помех и разрешающей способности по азимуту.

При оценке влияния длинны волны на дальность действия РЛС необходимо учесть, что в радиолокации, как правило, используется одна и та же антенна на передачу и прием. В таком случае эффективная площадь и коэффициент усиления антенны связаны соотношением:

.

Поэтому выражение (3.3) можно переписать следующим образом:

(3.4)

Непосредственно из формулы (3.4) следует, что при увеличение длинны волны приводит к уменьшению дальности. Однако при изменении длинны волны остальные величины входящие в формулу (3.4), не остаются постоянными. Так, от длинны волны зависит среднее значение ЭПР цели . В метровом диапазоне волн она больше, чем в дециметровом и тем более в сантиметровом, поэтому увеличение длинны волны приводит к увеличению дальности действия РЛС. Кроме того, с увеличением длинны волны отражение от подстилающей поверхности также увеличивают дальность действия РЛС на средних и больших высотах, но уменьшают дальность обнаружения целей на малых высотах.

Спектральная плотность мощности шума в радиодиапазоне определяется соотношением

,

где - постоянная Больцмана;

- абсолютная температура приемника (в градусах Кельвина);

- собственный коэффициент шума приемника;

- шумовая температура антенны, которая учитывает прием мешающих излучений в зависимости от длинны волны, форма ДНА и её ориентации.

Отношение называется относительной эффективной шумовой температурой антенны.

В диапазоне метровых волн (при ) величина рассчитывается по эмпирической формуле: . Например, при , . Собственный коэффициент шума малошумящих приемников составляет величину .

Следовательно, в метровом диапазоне необходимо учитывать шумы внешних источников, так как существенно зависит от частоты, а, значит, и спектральная плотность мощности шумов. Чем выше рабочая частота РЛС (короче длинна волны), тем меньше влияние внешних шумов. В дециметровом и сантиметровом диапазонах влиянием внешних шумов можно пренебречь.

Затухания радиоволн в тропосфере, вызываемые рассеянием и поглощением электромагнитной энергии в тропосфере, оказывает заметные влияния на дальность действия РЛС. Так дальность действия РЛС с учетом затухания определяется выражением

(3.5)

где и - максимальная дальность действия РЛС без учета и с учетом затухания радиоволн соответственно;

- коэффициент затухания.

Уравнение (3.5) трансцендентное и его можно решит графически, определяя, например, точку пересечения функций и

,

где .

На рис.3.21. представлены кривые решений уравнений (3.5) для однородной трассы в виде зависимости дальности действия РЛС в километрах (ось ординат) в атмосфере от дальности действия РЛС в свободном пространстве (ось абсцисс) для различных значений коэффициента затухания .

Величину коэффициента затухания можно оценить по графикам рис.3.22. и 3.23. Из рис.3.22. видно, что при длинах волн, близких к одному сантиметру, имеются резонансные максимумы поглощения электромагнитной энергии. Данный фактор определяется особенностями структуры молекул: 1,35 см, 1,5 мм, 0,75 мм – в водяных парах и 0,5 см, 0,25 см – в кислороде. Именно дипольные молекулы кислорода и паров воды, а так же частицы конденсированной влаги и пыли вызывают затухания радиоволн в тропосфере.

Затухание радиоволн в ионосфере возникает за счет появления колебательного движения свободных электронов под воздействием электромагнитной энергии. Основная доля энергии колебаний переизлучается, но часть её из-за соударений преобразуется в кинетическую энергию хаотического движения атомов и ионов.

Рис.3.21. Зависимость дальности действия РЛС в однородной атмосфере от дальности действия в свободном пространстве для различных значений коэффициента затуханий .

Затухание значительно, если одновременно велики и концентрация свободных электронов, и концентрация нейтральных атомов и ионов. Численно затухание в децибелах на километр приближенно выражается соотношением

,

где - эффективная частота столкновений электронов с нейтральными атомами или ионами (Гц);

- концентрация электронов ( )

Рис.3.22. Зависимости коэффициента затухания от длинны волны для кислорода (сплошная линия) и паров воды (пунктирная линия).

Представление о возможном порядке величины в ионосфере можно получить из таблицы

Высота, км.	65 - 70	80	95	120	300
, Гц

Сплошные кривые показывают величину затухания обусловленного дождем с интенсивность: а – 0,25 мм/час (моросящим); б – 1 мм/час (слабым); в – 4 мм/час (средней силы); г – 16 мм/час (сильным).

Пунктирные линии показывают величину затухания в тумане или облаках: д – 0,032 г/м³ (видимость 600 м); е – 0,32 г/м³ (видимость 130 м); ж – 2,3 г/м³ (видимость 30 м).

Из рис.3.22., 3.23. следует, что если исключить случай возвратно-наклонной локации, то в радиолокационном диапазоне частот затухания в ионосфере пренебрежимо мало (доли дБ). Для РЛС дальнего обнаружения нецелесообразно применять волны короче 10 см. Чем больше должна быть дальность действия РЛС тем больше должна быть длинна волны с точки зрения обеспечения допустимого затухания электромагнитной энергии на пути распространения.

Из приведенных выше рассуждений следует, что зависимость дальности действия РЛС от длины волны радиоимпульса имеет сложный и неоднозначный характер.

Рис.3.23. Зависимости коэффициента затухания от длинны волны для дождя и тумана.