
книги из ГПНТБ / Семенов Б.З. Теория средств связи и радиотехнического обеспечения учебное пособие
.pdf- 300 -
эффективной отражающей поверхности. В общей случае зона обнару жения должна строиться в трехмерной системе координат.
Поверхность, ограничивающая зону обнаружения, соответствует поверхности равных значений напряженности поля, создаваемого ан тенной РЛС.
На практике более удобно пользоваться зоной обнаружения, по строенной в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Построение зоны обнаружения в вертикальной плоскости можно выполнить в полярной или прямоугольной системе координат.
В полярной системе управления воны обнаружения в общем виде нощно представить как зависимость дальности от угла места дели
J) - |
D |
i Для наземных РЛС сантиметрового диапазона согласно |
|
рис. |
Ю .4г |
|
|
|
|
Не.) |
к ( е 0 - е ) ~ |
|
|
|
(10.31) |
где £ 0 - угол наклона оси диаграммы направленности относи
тельно горизонтальной плоскости.
Рис. Ю .4
- 301 -
Для радиолокационных станций метрового и дециметрового диапа зонов дальность обнаружения в полярной системе определяется со гласно выражению (10.27).
Наиболее широкое распространение |
получили |
зоны, построенные |
в прямоугольной системе: наклонная |
дальность |
- высота, причем при |
построении учитывается поправка на кривизну земной поверхности и радиорефракцию (рис. 10 .4). Зона обнаружения, теоретически построен ная без учета кривизны земной поверхности, не позволяет установить зависимость между дальностью обнаружения и истинной высотой полета
цели над землей.' Цели, совершающие полет |
на заданной высоте, входят |
|
в эону обнаружения на меньших дальностях, |
чем если бы они соверша |
|
ли полет |
на той же высоте, но над горизонтальной поверхностью. Эта |
|
поправка, |
как было указано выше, равна: |
|
лН=- D
2 R Эфср
Линии равных высот при учете кривизны земной поверхности пред ставляют собой семейство парабол
D
(10.32)
2 R Эфф
Уравнения зон обнаружения в вертикальной плоскости (10.26) и (10.31) позволяют построить зоны обнаружения по известным пара метрам РЛС и цели. Кроме того, эти же уравнения можно использо вать дая построения зоны, если будут известны только дальность об
наружения |
на заданной высоте полета Нист и уравнение диа |
|||||
граммы направленности |
|
|
с |
ист |
||
Тогда, |
определив угол |
места цели |
||||
С ^ =<2Ъс Sin |
D |
|||||
, и величины сомножителей Ф , - с - ) |
в |
|
||||
уравнении (10.31) или |
||||||
к0( ^ кземли(£{)ъ УРавнении |
(Ю .26), |
найдем Dmax0 |
и построим зави |
|||
симость D —D (£) . |
|
|
|
|
- 303 -
Способы и время обзора зоны обнаружения
Способы обзора зоны обнаружения. В зависимости от назначения радиолокационных станций могут применяться следующие способы об^ зора: круговой, обзор по винтовой линии, спиральный, телевизион
ный, |
конический. |
|
|
|
П р и |
к р у г о в о м |
обзоре все |
точки диаграммы направлен |
|
ности |
антенны, вращающейся вокруг своей |
вертикальной оси, описы |
||
вают |
окрукности (рис. ю .5 ) . |
|
|
Рис. 10.5
Круговой обзор пространства применяется в наземных радиолока ционных станциях обнаружения и наведения и в самолетных панорам ных радиолокационных станциях. Обычно в этих станциях антенны име ют узкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и ши рокую в вертикальной.
Для уверенного обнаружения цели необходимо, чтобы при круговом обзоре пространства за один оборот антенны на цель попадало не менее 5-10 импульсов. Для этого максимально допустимая скорость вращения антенны долина быть согласована с частотой повторения импульсов и шириной диаграммы направленности антенны в горизон тальной плоскости. Она определяется соотношением:
|
- зев |
- |
|
|
9 V F |
|
|
Q max |
------------- J |
(10.33) |
|
к |
|||
|
|
где ^m a jc ~ угловая скорость вращения антенны в рад/сек;
дф - ширина диаграммы направленности антенны в гори зонтальной плоскости в рад ;
F - частота повторения импульсов;
к- количество импульсов (5-10), попадающих на цель за один оборот антенны.
Если в |
уравнении |
(10.33) угловую скорость выразить через |
|
П~ число |
оборотов |
в минуту, а |
9 ^ - в градусах, то |
23Гптп=- 60 9 ц, F |
(10.34) |
max
к 57,3
или
9° F
п ^ ~ ~ Б |
Т |
~ ‘7 " т |
(10.35) |
|
|||
При обзоре пространства |
п о |
в и н т о в о й |
л и н и и |
антенна вращается с постоянной угловой скоростью вокруг верти кальной плоскости. В результате ось диаграммы направленности ан тенны движется по винтовой линии. Обзор пространства этим спосо бом применяется в радиолокационных станциях орудийной наводки при узких диаграммах направленности в вертикальной и горизонтальной
плоскостях. |
|
|
|
|
При обзоре пространства |
п о |
с п и р а л и |
антенна |
станции |
вращается вокруг горизонтальной |
оси, одновременно наклон! |
сь так, |
что ось диаграммы направленности описывает в пространстве сходя щуюся спираль (рис.10.6).
Обзор по спирали может применяться в радиолокационных самолет ных станциях обнаружения 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 вертикальной |
оси, осуществляя последователь- |
- 304 -
Рис.10.6
Р и с . Ю .8
- 305 -
ный просмотр пространства по азимуту в пределах зоны обвора, за теи она ощгезаехря на ширину диаграииы направленности и просмат
ривает т м и * |
порядной вторую и |
последующие строки (рис. 10.7). |
|
К о н и н е с к щ й |
обзор |
является частный случаем обзора |
|
пространства |
по опирали, |
когда |
ось диаграммы направленности ан |
тенны вращается по образующей конуса вокруг оптической оси реф лектора антенны и описывает таким образом коническую поверхность о постоянным углом при вершине конуса (р и с .ю .8 ).
Для получения конического обзора пространства вибратор сме щают в сторону от фокуса параболического отражателя и вращают его при помощи двигателя или вращают параболический отражатель, ось которого наклонена относительно оси вращения. На продолжении этой оои находится активный излучатель, в этом случав в пространстве создается рввносигнадьная зона, направление которой совпадает с осью конуса.
Конический способ обзора пространства нашел широкое примене ние в навемных радиолокационных станциях слеженая за целью и в оаиолетных станциях обнаружения и прицеливания для автоматическо го сопровождения цели по угловыи координатам. Он позволяет опреде лять о большой точностью угловые координаты цели и отклонение воз душной цели от оов ранносигнальной зоны.
Время обзооа зоны обнаружения. Под этим вреиенем понимается вре мя, в течение которого радиолокационная станция "просматривает" зону обнаружения.
Время обзора заданного пространства зависит от максимальной
дальности обнаружения цеди радиолокационной станцией, |
ширины диа |
|||||||
граммы направленности |
н величины углов обзора. |
|
|
|
|
|||
Определим время обаора |
t gg3 |
радиолокационной станции |
при |
шири |
||||
не диаграммы направленности в горизонтальной плоскости |
|
в р и |
в |
|||||
вертикальной плоскости |
9& |
, при максимальной дальности |
обнаруже |
|||||
ния D та;г и углах обзора пространства по азимуту (ро |
и |
углу |
||||||
места |
£ о . |
|
|
|
|
|
|
|
Допустим, чЮ обзор пространства производится телевизионным |
||||||||
способом (рис.10.8). Рассмотрим заданную зону обзора, |
состоящую |
|||||||
из J\f |
элементов. Под элементом |
обзора будем понимать |
часть |
эоны |
||||
обзора, просматриваемой радиолокационной станцией при |
остановлен |
о
ной антенне. Тогда число элементов, укладывающихся в зоне обзора по азимуту _Л/^ , будет
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
U 0 • 8 6 , |
а |
число |
элементов по углу |
места |
Яг равно: |
|
||||
|
|
|
JV2= — |
|
|
' |
|
(Ю.37) |
|
|
Общее |
число элементов Я |
: |
|
|
|
|
||
|
|
|
Я ^ - т т - ■ - § * - ■ |
(ю .эв ) |
|||||
|
|
|
V ? |
|
У £ |
|
|
|
|
|
Когда |
же &ip—6 2 |
|
* |
т ,е * |
луч Диаграимы |
направленности |
||
антенны |
симметричен, |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
% |
£ о |
|
(10.39) |
|
|
|
|
|
|
9 |
г |
|
|
|
|
|
|
1 0g3 |
|
|
|
|
||
|
Время |
обзора |
равно времени просмотра |
одного элемон- |
|||||
та |
t |
, умноженному нь число элементов Я |
|
||||||
|
|
|
^ |
= |
4 |
# |
■ |
|
|
|
Если |
считать, |
что время просмотра |
одного элемента есть время, |
в течение |
которого приемная антенна радиолокационной станции при |
||||||
нимает |
к |
отраженных импульсов, |
то можно записать: |
|
|||
|
|
- |
• |
= |
|
|
|
где |
. Т и - |
период повторения |
импульсоз, |
связанный |
с максималь |
||
ной дальностью |
|
обнаружения радиолокационной |
станцией |
соотношением; |
|
|
|
- 307 |
- |
|
|
|
|
2 д m a x |
(10.40) |
|
|
|
|
С |
||
|
|
|
|
|
|
Подставив |
в формулу |
определения |
tgg3 значения Я |
и ti , а |
|
также заменив |
значение |
Т |
величиной |
|
|
|
|
|
|
(1 0 .4 1 ) |
|
Коэффициент К в данной формуле |
учитывает количество |
отражен |
ных от цели импульсов, необходимое для |
получения на экране инди |
|
катора отметки, обладающей достаточной |
яркостью на фоне |
помех. |
Из формулы (10.41) видно, что время |
обзора заданного |
простран |
ства может Сыть уменьшено за счет применения более широких диа грамм целей радиолокационной станцией (если позволяет назначение станции), а также за счет применения двух антенн, ориентированных относительно друг друга на 180°.
Для того чтобы получить высокую точность определения азимута цели, радиолокационные станции должны иметь малую ширину диаграм мы направленности в горизонтальной плоскости. Б современных радиоло кационных станциях обнаружения и наведения время обзора занимает от
10 до 40 сек.
разрешающая способность радиолокационных станций
Под разрешающей способностью радиолокационной станции понимают возможность раздельно воспроизводить на экране индикатора отметки от целей, расположенных одна возле другой. Любая радиолокационная станция, предназначенная для определения дальности и угловых коор динат, имеет разрешающую способность по дальности и угловым коор динатам.
разрешающая способность радиолокационной станпии по дальности определяется минимальным расстоянием между двумя целями, находя щимися на одном направлении от радиолокатора, при котором отра женные от этих целей импульсы не сливаются на экране индикатора станции (рис.Ю .9).
- 308 -
Разрешающая способность по дальности зависит от длительности и формы импульса, типа индикатора и от качества приемного устрой
ства. |
Для того чтобы импульсы от целей А |
и £ не сливались |
на |
экране |
индикатора (рис.Ю .9), необходимо, |
чтобы к моменту приема |
|
отраженного сигнала от более дальней цели |
В прием сигнала от |
ближ |
|
ней цели А бкш уже окончен. |
|
|
|
Раэренаицая способность станции по дальности для прямоугольной |
|||
формы импульсов и без учета влияния индикатора определяетоя |
по |
||
формуле: |
|
|
|
|
£ 0 = - ^ - - |
(10.42) |
2
Эта формула остается справедливой в случае применения индикато ров с достаточно большой скоростью развертки, т .е . при небольших величинах масштаба развертки Dp •
Учитывая расширение отметки за счет диаметра светового пятна, разрешающую способность по дальности для радиолокационной отанции с индикатором, имеющим яркостную отметку, следует определять по формуле:
сТ_
<£о = + (10.48)
2
где Dp - масштаб дальности на длину линии раввертки;
П. - число светящихся пятен, укладывающихся на линии pas вертки электронно-лучевой трубки индикатора.
Величина п определяется из соотношения:
|
П. |
’ |
(10.44) |
где d |
~ Г ~ |
|
|
- длина линии развертки; |
|
|
|
d |
- диаметр светового пятна. |
|
|
В современных индикаторах кругового обзора |
П. =100-200 пятен |
||
на радиус трубки. |
|
|
|
Из формулы (10.43) видно, что |
для улучшения |
разрешающей спо |
собности по дельности необходимо уменьшать длительность зондирую щего импульса, наблюдать отметки целей при малых величинах масшта-
|
|
- 309 - |
|
ба развертки д р |
и применяй электронно-лучевые трубки |
о улуч |
|
шенной систеиой фокуоировки светового пятна. |
|
||
разрешающую |
способность S D |
для индикаторов с амплитудными |
|
отметками (индикаторы типа „ А " ) |
нохно также определять |
по фор |
муле (10.43). Однако в ряде случаев за счет пульсаций отраженных сигналов вывод о наличии двух целей можно сделать и при ненышх расстояниях в сравнении с теми, которые определяются по формуле
(10.48).
разрешающая способность радиолокационной станции по углу. Раз решающая способность по азимуту или углу места цели характеризует ся минимальным углом между направлениями на две цели, находящиеся на одинаковом расстоянии от радиолокационной станции, при котором отраженные от этих целей импульсы не сливаются на экране индика тора станции (р и с .ю .10). 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:
|
+ |
(10.45) |
где В ip - |
ширина диаграммы направленности антенны в горизонталь- |
|
|
вой плоскости по половине мощности; |
|
°п - |
угловой размер светового |
пятна. |