книги из ГПНТБ / Пелюхов П.И. Основы радиолокации учебное пособие
.pdfНа практике более удобно пользоваться зоной обнаруже ния, построенной в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Построение зоны обнаружения в вертикальной плоскости можно выполнить в полярной или прямоугольной системе координат.
В полярной системе уравнения зоны обнаружения в общем виде можно представить как зависимость дальности от угла места цели: D = D(e). Для наземных РЛС сантиметрового диапазона согласно рис. 143
£>(*) = V |
Рн Gm- х3 о |
|
(4 -)3Рпр min |
|
|
^max(s()l ' К (s0 — г), |
(VII, 30) |
|
где со — угол наклона |
оси диаграммы |
направленности отно |
сительно горизонтальной плоскости. |
|
|
Для радиолокационных станций метрового и дециметрового диапазонов дальность обнаружения в полярной системе опре деляется согласно выражению (VII, 24).
Наиболее широкое распространение получили зоны, по строенные в прямоугольной системе: наклонная дальность —
высота, причем |
при |
пост |
|
||
роении учитывается поправ |
|
||||
ка на кривизну земной по |
|
||||
верхности |
и |
радиорефрак |
|
||
цию (рис. |
143). |
Зона |
обна |
|
|
ружения, теоретически по |
|
||||
строенная без учета кри |
5 |
||||
визны земной |
поверхности, |
||||
не позволяет1 |
установить |
|
|||
зависимость |
между |
даль |
|
||
ностью |
обнаружения |
и |
|
||
истинной |
высотой полета |
|
|||
цели над землей. Цели, совершающие полет на заданной вы соте, входят в зону обнаружения на меньших дальностях, чем если бы они совершали полет на той же высоте, но над гори зонтальной поверхностью. Эта поправка, как было указано выше, равна:
D-
А Н =
' ^эфф
• Линии равных высот при учете кривизны земной поверх- пости представляют собой семейство парабол:
D”
Нист ~ Но ~г
2 /?эфф
221
Уравнения зон обнаружения в вертикальной плоскости (VII, 24) -и (VII, 30) позволяют построить зоны обнаружения по известным параметрам РЛС и цели. Кроме того, эти же уравнения можно использовать для построения зоны, если будут известны только дальность обнаружения D (s,) на за
данной высоте полета Я„ст и уравнение диаграммы направ ленности Д'(е).
гг» |
угол места |
дели |
е- = |
. |
^ И С Т |
/ " / |
Тогда, определив |
arcsin |
-------------- |
||||
и величины сомножителей К (г0 -- г) в |
|
|
D |
|
||
уравнении (VII, 30) |
||||||
или К0(гг)А'зем (®/) В |
уравнении |
(VII, 24”), |
найдем |
D max о |
и |
|
можем построить зависимость I) = D (з). |
|
|
|
|||
§ 36. СПОСОБЫ И ВРЕМЯ ОБЗОРА ЗОНЫ ОБНАРУЖЕНИЯ
Способы обзора зоны обнаружения. В зависимости от на значения радиолокационных станций могут применяться сле дующие способы обзора: круговой, обзор по винтовой линии, спиральный, телевизионный, конический.
П ри к р у г о в о м обзоре все точки диаграммы направ ленности антенны, вращающейся вокруг своей вертикальной оси, описывают окружности (рис. 144).
Круговой обзор пространства применяется в наземных радиолокационных станциях обнаружения и наведения и в са молетных панорамных радиолокационных станциях. Обычно в этих станциях антенны имеют узкую диаграмму направлен ности в горизонтальной плоскости и широкую в вертикальной.
Для уверенного обнаружения цели необходимо, чтобы при круговом обзоре пространства за один оборот антенны попа дало на цель не менее 5—10 импульсов. Для этого максималь но допустимая скорость вращения антенны должна быть сокпасована с частотой повторения импульсов и шириной дна-
граммы направленности антенны в горизонтальной -плоскости. Она определяется соотношением:
0- F
|
Omax= —=— , |
|
(VII, 31) |
|||
где Ош |
— угловая скорость вращения |
антенны |
в рад.сек; |
|||
(% —ширина диаграммы направленности антенны |
в |
|||||
|
горизонтальной плоскости в рад; |
|
|
|||
F — частота повторения |
импульсов; |
|
на |
|||
k — количество |
импульсов (5 |
10), попадающих |
||||
|
цель за один оборот антенны. |
выразить |
||||
Если в уравнении (VII, 31) угловую |
скорость |
|||||
через п |
-число оборотов в минуту, а В? — в градусах, то |
|||||
|
п |
60 • в т° F |
|
|
|
|
|
~ ~ Пmax — |
k ■60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И Л И |
|
(%° F', |
|
|
|
|
|
|
|
(VII, |
32) |
||
|
Л шах |
—— |
(об мин). |
|
||
|
|
2 т.к |
|
|
|
|
При обзоре пространства по |
в и н т о в о й л и н и и антен |
|||||
на вращается с постоянной угловой скоростью вокруг верти кальной плоскости. В результате
ось диаграммы направленности антенны движется по винтовой линии (рис. 145). Обзор прост ранства этим способом приме
няется |
в |
радиолокационных |
||
станциях |
орудийной |
наводки |
||
при узких |
диаграммах |
направ |
||
ленности |
в вертикальной и го |
|||
ризонтальной |
плоскостях. |
п о |
||
При обзоре пространства |
||||
с п и р а л и |
антенна станции |
вра |
||
щается вокруг горизонтальной оси, одновременно наклоняясь так, что ось диаграммы направленности описывает в простран стве сходящуюся спираль (рис. 146).
Обзор по спирали может применяться в радиолокацион ных самолетных станпиях об наружения и прицеливания для
поиска |
воздушной цели. |
|
|
При |
т е л е в и з и о н н о м |
||
способе |
обзора |
антенна |
стан |
ции вращается |
вокруг |
верти |
|
кальной |
оси, осуществляя по |
||
следовательный |
просмотр про |
||
странства по азимуту в пределах
223
зоны обзора, затем она опускается на ширину диаграммы на правленности и просматривает таким порядком вторую и по следующие строки (рис. 147).
К о н и ч е с к и й обзор является частным случаем, обзора пространства по спирали, когда ось диаграммы направлен ности антенны вращается по образующей конуса вокруг опти ческой оси рефлектора антенны и описывает, таким образом, коническую поверхность с постоянным углом при вершине конуса (рис. 148).
Для получения конического обзора пространства вибратор смещают в сторону от фокуса параболического отражателя и вращают его при помощи двигателя или вращают параболи ческий отражатель, ось которого наклонена относительно оси вращения. На продолжении этой оси находится активный излу чатель. В этом случае в пространстве создается равносигналь ная зона, направление которой совпадает с осью конуса.
Конический способ обзора пространства нашел широкое применение в наземных радиолокационных станциях слеже ния за целью и в самолетных станциях обнаружения и при-
224
целирания для автоматического сопровождения цели по угло вым координатам. Он позволяет определять с большой точ ностью угловые координаты цели и отклонение воздушной цели от оси равносигнальной зоны.
Время обзора зоны обнаружения. Под временным обзором
зоны обнаружения понимается время, в течение которого радиолокационная станция «просматривает» зону обнаруже ния.
Время обзора заданного пространства зависит от макси мальной дальности обнаружения цели радиолокационной стан цией, ширины диаграммы направленности и величины углов обзора.
Определим время обзора t 0б3 радиолокационной станции при ширине диаграммы направленности в горизонтальной пло
скости 0 5 и в вертикальной |
плоскости 0 г , при максималь |
||
ной дальности обнаружения |
П тах |
и углах обзора |
простран |
ства по азимуту ср, углу места е. |
|
|
|
Допустим, что обзор пространства производится телевизи |
|||
онным способом (рис. 147). |
Будем |
рассматривать |
заданную |
зону обзора, состоящую из N элементов. Под элементом
обзора будем понимать часть зоны обзора, просматриваемой радиолокационной станцией при остановленной антенне. Тогда
число элементов, укладывающихся в зоне обзора по азиму ту N1, будет:
^ = (VII, 33)
а число элементов по углу места N равно: |
|
|
|
(VII, 34) |
|
Общее число элементов N будет: |
|
|
! _ . |
(VII, 35) |
|
9 |
||
|
Когда же 0 ? = в Е, т. е. луч диаграммы направленности антенны симметричен,
^ = |
-• |
/ |
(VII, 36) |
Время обзора tQ^3 равно времени просмотра одного эле мента ti, умноженному на число элементов N :
^обз = 11N .
1 5 -1 0 4 4 |
225 |
Если считать, что время просмотра одного элемента есть время, в течение которого приемная антенна радиолокацион ной станции принимает 5-f 10 отраженных импульсов, то мож
но записать:
Ч = (5 10) Тп ,
где Т п— период повторения импульсов, связанный с макси мальной дальностью обнаружения радиолокационной стан цией соотношением:
|
9 П |
max- . |
|
(VII, 37) |
||
|
Ти > |
|
||||
|
с |
|
|
|
|
|
Подставив в формулу определения t 0бз . значения N |
и U, |
|||||
а также заменив |
|
т , |
и |
и |
2 D max |
по |
значение / |
величиной---------- , |
|||||
лучим: |
|
|
|
|
с |
|
|
D m a x |
|
|
|
||
/обз > |
(10 -г- 20) |
Т ' ® |
(VII, 38) |
|||
|
|
|
|
0Е |
|
|
Коэффициент I0-J-20 в данной формуле учитывает количе ство отраженных от цели импульсов, необходимое для получе ния на экране индикатора отметки, обладающей достаточной
яркостью.
Из формулы (VII, 37) видно, что время обзора заданного пространства может быть уменьшено применением более широ ких диаграмм направленности, уменьшением углов обзора, уменьшением дальности обнаружения целей радиолокационной станцией (если позволяет назначение станции), а также при менением двух антенн, ориентированных относительно друг друга на 180°.
Чтобы получить высокую точность определения азимута цели, радиолокационные станции должны иметь малую шири ну диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. В современных радиолокационных станциях обнаружения и на ведения время обзора занимает от 10 до 40 сек.
§ 37. РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИИ
Под разрешающей способностью радиолокационной стан ции понимают возможность раздельно воспроизводить на эк ране индикатора отметки от целей, расположенных одна возле другой. Любая радиолокационная станция, предназначенная для определения дальности и угловых координат, имеет раз- ' решающую способность по дальности и угловым координатам.
226
Разрешающая способность радиолокационной станции по дальности. Разрешающая способность радиолокационной станции по дальности определяется минимальным расстоя нием между двумя целями, находящимися на одном направ лении от радиолокатора, при котором отраженные от этих це
лей |
импульсы не сливаются |
|
||
на |
экране |
индикатора стан |
6 |
|
ции (рис. 149). |
|
|||
Разрешающая способность |
|
|||
по дальности зависит от дли |
|
|||
тельности и формы импульса, |
|
|||
типа индикатора и от качест- О |
|
|||
ва приемного устройства. Для |
|
|||
того |
чтобы |
импульсы от це |
|
|
лей А |
и В |
не сливались на |
|
|
экране индикатора, необхо |
Р и с . |
149 |
|
димо, чтобы к моменту при |
|
цели В прием |
|
ема отраженного сигнала |
от более дальней |
||
сигнала от ближней цели |
А был уже |
окончен. |
|
Разрешающая способность станции по дальности для пря моугольной формы импульсов и без учета влияния индикатора определяется по формуле:
8 £ > = - y . ( V I I , 3 9 )
Формула (39) остается справедливой в случае применения индикаторов с достаточно большой скоростью развертки, т. е. при небольших величинах масштаба развертки Dps
Учитывая расширение отметки за счет диаметра светового пятна, разрешающую способность по дальности для радио локационной станции с индикатором, имеющим яркостную отметку, следует определять по формуле:
= |
( V I I , 4 0 ) |
2 |
k |
где D р— масштаб дальности |
на длину линии развертки; |
к — число светящихся пятен, укладывающихся на линии развертки электронно-лучевой трубки индикатора.
В современных индикаторах кругового обзора /г = 100— 200 пятен на радиус трубки.
Из формулы (VII, 40) видно, что для улучшения разрешаю щей способности по дальности необходимо уменьшать длитель ность зондирующего импульса, наблюдать отметки целей при малых величинах масштаба развертки Dp и применять элект
15* |
227 |
ронно-лучевые трубки с улучшенной системой фокусировки светового пятна.
Разрешающую способность бD для индикаторов с ампли тудными отметками (индикаторы типа А) можно также опре делять по формуле (VII, 40). Однако в ряде случаев за счет пульсаций отпаженных сигналов вывод о наличии двух целей можно сделать и при меньших расстояниях в сравнении с темн, которые определяются по формуле (VI 1,40).
Разрешающая способность радиолокационной станции по углу. Разрешающая способность по азимуту или углу места цели характеризуется минимальным углом между направле ниями на две цели, находящиеся на одинаковом расстоянии от радиолокационной станции, при котором отраженные от этих целей импульсы не сливаются на экране индикатора стан ции (рис. 150). Она зависит от ширины диаграммы направ ленности антенны и качества индикатора.
4
Разрешающая способность радиолокационной станции по азимуту для индикатора с яркостной отметкой в общем виде можно рассчитать по приближенной формуле
г е = |
(VH, 41) |
где 0 ? — ширина диаграммы направленности антенны в го
ризонтальной плоскости по половине мощности; 0 П— угловой размер светового пятна.
Чем уже диаграмма направленности антенны, тем выше разрешающая способность радиолокационной станции. Более узкие диаграммы направленности имеют антенны, применяе мые в радиолокационных станциях сантиметрового диапазона волн.
22S
С учетом влияния размеров светового пятна разрешающую способность по азимуту для радиолокационной станции с ин дикатором кругового обзора можно определить из рис. 151.
. Обозначим:
d a — диаметр светового'пятна в масштабе развертки;
D a — расстояние от центра экрана до отметки цели в мас штабе развертки.
Тогда согласно рис. 151 имеем:
d п |
|
0 П; |
|
0 П° = |
57,3 |
■ |
(VII, 42) |
В масштабе развертки |
Dp |
укладывается k |
пятен, по |
этому |
|
|
|
,Dp
dn = |
- ± . |
(VII, 43) |
Следовательно, |
|
|
0 П° = 5 |
7 , 3 • |
(VII, 44) |
|
к Du |
|
Подставив полученное выражение в (VII, 41), получим:
о т° ^ е 9° + 57,3 |
. |
(VII, 45) |
kDn
229
При введении задержки начала развертки на величину D 3
|
£>э = Аа — D3 , |
|
|
|
где А э — дальность, |
отсчитываемая |
по |
экрану индика |
|
тора; |
|
|
|
|
Du, — наклонная дальность до цели; |
|
|||
D3 — задержка начала |
развертки. |
|
|
|
С учетом введения задержки формула для разрешающей |
||||
способности по азимуту будет иметь вид: |
|
|
||
s <Р= е„° + |
57,3 -- |
Dp |
. |
(VII, 46) |
|
k (Da — А ) |
|
|
|
Для получения наибольшей разрешающей способности по азимуту необходимо введением Аз устанавливать отметку цели ближе к периферии индикатора.
Лучшую разрешающую способность по угловым координа там имеет та радиолокационная станция, у которой меньше угол раствора диаграммы направленности антенны станции, меньше размер сфокусированного светящегося пятна на экране индикатора с яркостной отметкой, меньше выражены боковые лепестки в диаграмме направленности антенны.
230