Выводы по главе:

1. Спектральные характеристики сигналов, отраженных сложными и распределенными объектами, состоящими из многих отражателей, определяются относительной скоростью цели и РЛС, взаимным перемещением элементарных отражателей и изменением состава отражателей при сканировании (перемещении) ДНА. В случае сложных целей (корабль, самолет и др.) результирующий отраженный сигнал формируется путем суммирования отражений от отдельных участков поверхности, которые можно считать элементарными отражателями.

2. Статистические характеристики ЭПР целей и отраженных сигналов необходимы при расчете дальности действия РЛС, точности измерения координат, а также при проектировании устройства обработки сигналов РЛС. Ориентировочные расчеты проводят при экспоненциальном законе распределения ЭПР целей. При оценке дальности действия РЛС используют среднее значение ЭПР цели, которое получают усреднением значений ЭПР для различных направлений облучения цели.

Вопросы для самоконтроля:

Вопрос 1. Каковы причины вторичного излучения различных радиолокационных целей?

Вопрос 2. Что характеризует поляризационная матрица рассеяния цели?

Вопрос 3. Дайте определение ЭПР цели и приведите общую формулу для ее расчета.

Вопрос 4. Почему диаграмма рассеяния уголкового отражателя значительно шире, чем плоского листа?

Вопрос 5. При каких условиях площадь поперечного сечения шара можно считать равной его ЭПР?

Вопрос 6. Что такое разрешаемый объем и разрешаемая площадь? В каких случаях их используют?

Методические рекомендации.

Изучив материал главы, ответьте на вопросы. При возникновении трудностей обратитесь к материалам для закрепления знаний в конце пособия. Для углубленного изучения воспользуйтесь литературой: основной: 1 – 3; дополнительной: 4 – 6 и повторите основные определения, приведенные в конце пособия.

Глава 8. Дальность действия радиосистем

8.1. Дальность действия радиолиний

Дальность действия является одной из важнейших характеристик большинства радиосистем. Под дальностью действия понимают максимальное расстояние D_макс, на котором принимаемый сигнал достигает минимально допустимого (порогового) уровня Р_смин, еще достаточного для выполнения системой основных функций с качественными показателями не хуже заданных.

Радиолиния с активным ответом. Радиолиния с активным ответом (рис. 4.3 а) состоит из двух радиолиний связи: линии запроса и линии ответа. Для каждой из них можно найти максимальную дальность действия по формуле

, (8.1)

, (8.2)

где G - коэффициент усиления антенн на излучение и прием, для запросчика и ответчика, соответственно;-

P_и – мощность излучения запросчиком и ответчиком соответственно;

P_{с мин} – чувствительность приемника запросчика и ответчика соответственно;

λ_i – длинна волы излучения соответственно запросчика и ответчика.

Результирующая дальность действия системы определяется радиолинией с меньшей дальностью действия. Стремятся сделать каналы запроса и ответа равнонадежными, а систему — сбалансированной, т. е. обеспечить D_{з макс} = D_{о макс}

Если в запросчике и ответчике для передачи и приема используют одну антенну, а частоты запросного и ответного сигналов близки, размеры антенн одинаковы, следовательно условие баланса системы:

P_из / P_{сз мин =} P_ио / P_{со мин} (8.3)

Радиолиния с пассивным ответом. В этом случае ответный сигнал создается при рассеянии радиоволн облучаемым объектом с ЭПР σ_ц, а запросчиком является передатчик РЛС или радиовысотомера. Предположим, что РЛС излучает зондирующий сигнал мощностью Р_и, коэффициент усиления ее передающей антенны G_и, приемной G_п, эффективная площадь А_п = G_п λ ²_и /(4π), чувствительность приемника P_{с мин}. При расстоянии от РЛС до цели D плотность потока мощности у цели

По определению ЭПР, вся эта мощность рассеивается целью изотропно; следовательно, плотность потока мощности у антенны РЛС на расстоянии D от цели П₁ = Р_и G_и / (4π D²), а мощность, перехватываемая целью P₁ = П₁ σ_ц = Р_и G_и σ_ц / (4π D²) .По определению ЭПР, вся эта мощность рассеивается целью изотропно; следовательно, плотность потока мощности у антенны РЛС на расстоянии В от цели

П₂ =P₁ / (4π D²)= П₁ σ_ц / (4π D²)= Р_и G_и σ_ц / (4π )² D⁴ ,

а мощность сигнала в антенне РЛС

P_c = П₂ А_п= Р_и G_и σ_ц А_п / (4π )² D⁴ = Р_и G_и G_п σ_ц λ_и ² / (4π )³ D⁴

При увеличении дальности D мощность сигнала Р_с падает, достигая порогового уровня P_{с мин} при

, (8.4)

Это выражение называют основным уравнением радиолокации или уравнением дальности РЛС в свободном пространстве. Оно отражает связь дальности действия РЛС с ее основными параметрами и ЭПР цели.

Параметры P_{с мин} и σ_ц имеют статистический характер и зависят от многих факторов. В основном уравнении не учитываются потери при распространении сигнала, потери в антенно-фидерном и других устройствах РЛС при формировании, приеме и обработке сигнала.