4. Разрешающая способность рлс по определяемым координатам.
Разрешающая способность является одним из важнейших эксплуатационных параметров судовой РЛС. Она зависит от технических параметров станции: длительности излучаемого импульса, диаграммы направленности антенны, типа и характеристик индикатора и др.
Разрешающая способность характеризует способность станции раздельно воспроизводить на экране отметки от близкорасположенных или имеющих различную ЭПР целей. Качество разрешения зависит от отношения сигнал/шум, а также от амплитуды и формы сигналов, т. е. для разрешения сигналов требуется тем большее отличие по параметру разрешения, чем большую протяженность по этому параметру имеют сами сигналы. Так, по времени лучше разрешаются короткие сигналы, а по направлению — сигналы от антенн с более узкой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости.
Реальная разрешающая способность всегда хуже потенциальной из-за искажения сигналов в реальном приемоиндикаторном тракте.
Потенциальную разрешающую способность можно оценить, предполагая, что помехи отсутствуют и ухудшение разрешения обусловливается только искажением формы излучаемых импульсов при их распространении и приеме. Различают разрешающую способность по дальности и по направлению или по углу.
Разрешающая способность по дальности ΔD
Разрешающая способность по дальности должна измеряться при отсутствии волнения
на шкале дальности 1,5 м. миль или менее и в пределах от 50т до 100% выбранной шкалы дальности
РЛС должна быть способна отображать две точечные цели на одном и том же пеленге, разделенным расстоянием в 40 м в качестве 2-х отдельных объектов.
Резолюция ИМО MSC. 192 (79),п.п.5.5.1.
Разрешающая способность по дальности - это способность РЛС показывать на экране ИКО в виде отдельных отметок («зёрен») эхо-сигналы от двух близких целей, находящихся на одном направлении от РЛС. Реальная разрешающая способность по дальности зависит в первую очередь от длительности излучаемых импульсов, а также, в определенной мере, от полосы пропускания приемного тракта и разрешающей способности экрана ИКО
Две удаленных друг от друга цели, находящиеся на одном направлении дадут на экране раздельные отметки в том случае, когда импульс, отраженный от ближней цели закончится к моменту прихода импульса, отраженного от более дальней цели. Иными словами, время запаздывания эхо-сигнала от дальней цели должно быть больше длительности импульса τи. Если расстояние r между целями меньше ΔD, то отметки на экране отраженных от целей эхо-сигналов сольются, и цели порознь не обнаружатся (см. рис.2.15,а),Если расстояние rмежду целями будет меньше ΔD,то отметки на экране сольются.
Приведенные на рисунке 2.15 примеры, иллюстрируют потенциальную разрешающую способность по дальности ΔDпот., которая зависит от длительности излучаемого импульса τи. Естественно, что реальная разрешающая способность отличается от потенциальной в сторону ухудшения из-за влияния приемного тракта и ИКО, т.е.
ΔD = ΔDпот. + ΔDпр. + ΔDинд.
ΔDпот. = c∙τи/2, ΔDпр.= c∙(0,5…1,2)/ Δf, ΔDинд. = Dmax/Q,
где: Δf – полоса пропускания приемника в, Гц
с - скорость распространения радиоволны в, м/сек,
τи – длительность излучаемого импульса в, сек.
Dmax - максимальная дальность выбранной шкалы экрана ИКО в метрах,
Q – коэффициент, характеризующий экран индикатора, выполненного на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) с магнитным отклонением, по числу пятен на радиусе луча развертки. Обычно Q=300…400.
а) б)
Рис. 2.15. Разрешающая способность РЛС по дальности
Составляющие ΔDпр. и ΔDинд. показывают, что для улучшения реальной разрешающей способности по дальности необходимо:
а) подобрать оптимальную полосу приемного тракта равную: Δfопт. = 1/τи:из
выражения следует, что разрешающая способность по дальности тем лучше, чем короче излучаемые импульсы и чем шире полоса пропускания приемного тракта РЛС;
б) сократить выносимый на экран участок дальности (укрупнить масштаб);
в) выполнить дифференциацию целей на ближних шкалах дальности (по возможности);
г) уменьшить диаметр пятна (улучшить фокусировку).
Вывод: для получения максимально возможной разрешающей способности по дальности применять шкалы большей дальности нецелесообразно. Разрешающая способность по дальности на ближних шкалах изменяется в пределах 15..20 м, до 150 м и более – на дальних.
Разрешающая способность по углу Δα(пеленгу)
Разрешающая способность по пеленгу должна измеряться при отсутствии волнения на шкале дальности 1,5 м.миль и в пределах от 50 до 100% выбранной шкалы.
РЛС должна быть способна отображать две точечные цели на одной и той же дальности и отличающиеся по пеленгу на 2,5˚, в качестве 2-х отдельных объектов.
Резолюция ИМО MSC. 192 (79), п.п. 5.5.2
Разрешающая способность по углу – это способность РЛС показывать на экране индикатора в виде отдельных «зёрен» эхо-сигналы от двух близких целей, находящихся на одинаковом удалении от РЛС (см. рис.2.16, а) узкая диаграмма направленности, б) широкая диаграмма направленности).
При равномерном вращении антенны разрешающая способность по углу Δα
Рис.2.16. Разрешающая способность РЛС по углу
определяется шириной диаграммы направленности в горизонтальной плоскости α. Из рисунка видно, что при узком луче диаграммы α1 цели при вращении антенны облучаются порознь, в результате на экране просматриваются обе цели. При широком луче α2 цели облучаются одновременно, в результате на экране просматривается протяженная отметка, как от одной большой цели.
Потенциальная способность по углу Δαпот. с учетом неравномерности диаграммы направленности принимается несколько больше ширины луча в горизонтальной плоскости. Обычно Δαпот. =1,3 α˚. Реальная разрешающая способность по углу оценивается с учетом влияния параметров индикатора и в случае применения индикаторов с злектронно-лучевыми трубками (ЭЛТ) она будет хуже потенциальной, т.е.:
Δα= Δαпот. + 57,3 dп /r (1.13)
где: dп – диаметр пятна индикатора (обычно dп = 0,3…0,5 мм для ЭЛТ с магнитным отклонением луча;~ 0,25 мм – для кинескопов; 0,18…0,3 мм – для ЖК-мониторов);
r – расстояние от отметки цели до начала развертки, мм.
Из формулы видно, что разрешающая способность по углу тем выше, чем уже диаграмма направленности в горизонтальной плоскости α˚, чем меньше диаметр пятна индикатора dп и чем дальше от начала развертки находятся отметки от целей. Как известно, диаграмма направленности в горизонтальной плоскости прямопропорциональна длине излучателя антенны и обратнопропорциональна длине волны излучаемого СВЧ колебания. Например, требуемое Резолюцией ИМО разрешение по углу не хуже чем 2,5.˚ у РЛС, работающих в диапазоне X-band ( длина волны 3,2см), обеспечивается при длине излучателя щелевой антенны 1,2 метра. Для РЛС S – band (длина волны 10 см) требуется излучатель длиной 3,6 метра.