Лекция №9

(10)

;

(11)

(12)

Введем постоянную радиолокатора , и уравнение (12) запишем в виде:

(13)

С учетом шумов приемника уравнение примет (13) примет вид:

(14)

Уравнение (14) – основное уравнение радиолокации метеорологических объектов, где мощность информационного рассеивающего сигнала оценивается по отношению к уровню собственных шумов приемника ( ).

[м^-1] (15)

Отражаемость:

(16)

(17)

Если использовать выражение, характеризующее свойства рассеивания объекта через , то уравнение радиолокации метеообъектов (14) можно записать в следующем виде:

(18)

Обозначим (метеорологический потенциал):

Уравнение (18) запишем в виде:

(19)

С учетом уравнения (16):

(20) – уравнение радиолокации, отдельные свойства оцениваются не с помощью , а с помощью .

Так, как постоянная радиолокации , тогда

(21).

Если нам перейти от диаметра антенны к геометрической площади , и учтем коэффициент полезного действия антенно-волнового тракта ( ), тогда метеорологический потенциал:

Величина определяется только техническими характеристиками станции и может быть заранее рассчитана. Если расстояние до объекта выразить в километрах, а отражаемость в [мм⁶/м³], то

Для практических расчетов уравнение радиолокации можно представить в виде уравнения (20).

Максимальная дальность обнаружения метеообъектов определяется следующим выражением:

(22)

– чувствительность приемника радиолокационной станции.

Из выражения (22): отмечается зависимость максимального обнаружения от отражающих свойств объекта и чувствительности приемника РЛС.

При выводе основного уравнения радиолокации сделаны следующие упрощения:

1) Рассматривалось распространение плоской электромагнитной волны в свободном пространстве без учета рефракции. При учете реальных условий распространения электромагнитной волны необходимо ввести некоторый множитель .

2) При выводе основного уравнения радиолокации не учитывается ослабление электромагнитных волн на пути распространения. Для учета ослабления необходимо в правой части уравнения ввести коэффициент .

3) Предполагалось, что весь импульсный объем метеообъекта занят рассеивающими частицами. В реальных условиях необходимо вводить коэффициент заполнения .

4) Считалось, что рассеивание электромагнитных волн некогерентное, однократное. В действительности наблюдается интерференция электромагнитных полей от отдельных элементов рассеивателей, что приводит к существенному изменению величины принимаемого сигнала. Этот эффект можно учесть введением поправочного коэффициента в правой части уравнения радиолокации.

С учетом возможных предположений основного уравнения радиолокации:

(23)

(24),

где – комплексный коэффициент, зависящий от длины волны и свойств окружающей среды.

Таким образом, уравнения (23) и (24) позволяют по величине измеренного отраженного сигнала определить отражаемость метеорологических объектов, находящихся на определенном расстоянии от РЛС.

(25)

Ввиду сложного распределения отражаемости в вертикальном и горизонтальном направлении, можно получить дополнительные характеристики в виде вертикального и горизонтального профиля отражаемости, т.е. можно получить пространственные и временные градиенты отражаемости.