Лекция 2 есть ош. ДАЛЬНОСТЬ действия

Дальность действия РТС.

Основное уравнение радиолокации

Используется при проектировании РТС. Это уравнение связывает все параметры РЛС с понятием дальности. Вводится понятие max дальности действия РЛС для задач обнаружения и измерения

Для обнаружения: Максимальной дальностью действия РЛС называется дальность, при которой приходящий от цели с заданной ЭПР сигнал обнаруживается с заданной вероятность Р_D при заданной вероятности ложной тревоги P_F

Если можно допустить большую P_F, то можно снизить порог и R_max увеличится.

Для измерения: R_max (Такое же) но с заданной дисперсией оценки параметров сигналов.

измерения с расчет. так как (с/ш)

Определение дальности действия РЛС при пассивном ответе в свободном устройстве без учета затухания в атмосфере.

П1 - плотность

П2 - плотность

Если суммирующая антенна ненаправленная плотность мощности, создаваемой передающей антенной в точке расположения у цели будет

, где площадь сферы

Если антенна обладает направленными свойствами и имеет КНД(коэффициент направленного действия) , то плотность потока мощности подающий на цель Э/М волны будет:

Мощность падающая на цель: Из определния ЭПР цели

Плотность потока мощности Э/М волны отраженная целью во все стороны равномерно в авапвпвап будет:

Мощность принимаемого сигнала на выходе приемной антенны будет:

, где эффективная площадь антенны

Раскроем и :

От мощностей удобно перейти к энергиям, проинтегрировав левую и правую части на интервале длительности сигнала:

Из этой формулы видно, что при

Если дальность увеличивать, то будет уменьшаться и станет равной , т.е. такое значение, при котором q² таково, что при заданном P_F , P_D уменьшается до P_D задан.

Следовательно, то значение R, при котором достигается и будет R_max

Если будет меньше, то P_D будет(при заданной P_F) меньше, чем P_D заданн.

Следовательно, то значение , при котором достигается P_Dзадан. и будет минимально возможным

Подставим в уравнение (*) и получим основное уравнение радиолокации без учета затухания в атмосфере.

Если приемная и передающая антенны - это одна антенна, то

Следовательно, формула примет вид:

, где

Как видно из этих уравнений, в наибольшей степени зависит от . Так как от этого параметра она зависит в раз, а от остальных в раз.

Таким образом, чтобы увеличить в 2 раза , необходимо увеличить в 16 раз или в 4 раза.

Уменьшение вызывает увеличение

Таким образом, можно заключить, что выгодно уменьшать длину волны до тех пор, пока не начнут сказывать затухания в атмосфере.

1) Для увеличения нужно увеличивать

, где

ограничивается пробоем фидерного тракта.

Следовательно, надо увеличивать . Необходимо применять сложные сигналы, чтобы не ухудшалась разрешающая способность по дальности.

2) Для увеличения нужно уменьшать

, где

Таким образом,

, где эффективная шумовая температура.

, где шумовая температура антенны; , где шумовая температура приемного тракта.

3)

, где коэффициент Больцмана T₀=300K; ;

Коэффициент шума приемника можно уменьшать до тех пор, пока не начнут сказываться шумы антенны

4)Площадь антенны тоже можно увеличивать лишь до определенных пределов. Так как у больших Антенн большая лалвоа нагрузка и трудно выдержать заданный профиль Антенн - возникают деформации, из-за этого расширяется ДН - следовательно возникают проблемы с фокусировкой.

Дальность РЛ наблюдения для антенны с активным ответом

Линия запрос-ответ

Линия ответ- запрос

Дальность линии запрос-ответ и ответ-запрос одинаковы.

Приравняем оба выражения:

Влияние кривизны Земли на дальность действия РЛС

Кривизна земной поверхности ограничивает дальность радиолокационного наблюдения и дальность прямой видимости.

при и получаем:

Влияние атмосферной рефракции на дальность действия радиолокационного наблюдения.

До сих пор мы рассматривали распространение Э/М волн в однородной атмосфере. Однако, распространение волн происходит в атмосфере , которая представляет собой не однородную среду. В атмосфере происходит изменение диэлектрической проницаемости ε , а это вызывает изменение коэффициента преломления в результате искривляется траектория распространения Э/М волн - рефракция.

В тропосфере диэлектрическая проницаемость воздуха является функцией метеорологических параметров: давления воздуха, температуры и влажности. Параметры атмосферы, а также коэффициент преломления меняется с высотой.

В зависимости от градиента изменения показателя преломления по высоте изменяется и коэффициент

Распространение Э/М волн

1) Рефракция отсутствует

распространение Э/М прямолинейно

2) Отрицательная рефракция

радиолуч удаляется от поверхности Земли.

3) Положительная рефракция

дальность действия РЛС увеличивается

При наступает критическая рефракция - Э/М волны огибают Землю с радиусом

При кривизна траектории даиолуча становится больше кривизны Земли и возникает сверхрефракция. При этом возможно волноводное распространение Э/М волн.

Влияние затухания Э/М волн на дальность действия радиолокационного наблюдения.

Затухание Э/М волн в атмосфере обусловлено двумя причинами:

1) Поглощением энергии Э/М волн газами атмосферы, гидрометеорами, частицами пыли и дыма.

2) Рассеянием Э/М волн жидкими и твердыми частицами. которое ведет к уменьшению плотности потока мощности волны, т.е. вызывает эффект аналогичный поглощению энергии.

Убывание плотности потока мощности Э/М волны с рассеянием в следствии поглощения и рассеяния происходит по экспоненциальному закону. Поэтому в формулы, выражающие зависимость плотности потока мощности или мощности на входе приемника от расстояния R, должен вводиться экспоненциальный множитель ослабления, учитывающий затухание Э/М волн.

Если мощность сигнала входе ПРМ в отсутствии затухания P_пр.св., то при наличии затухания:

, где множитель ослабления.

Г - коэффициент суммарного затухания

Значение множителя ослабления зависит от коэффициента суммарного затухания Г и от расстояния до цели. В общем случае, когда интенсивность затухания Э/М волны меняется вдоль траектории радиоимпульса

, где коэффициент затухания на элементарном участке траектории радиолуча

, где коэффициент затухания, постоянный для всей тракектории радиолуча.

Если выразить в дБ на км, то

;

Значение коэффициента затухания зависит от λ, атмосферного давления, влажности и температуры, а также от параметров частиц, вызывающих рассеяние Э/М волн.

Если в атмосфере отсутствуют гидрометеоры, то затухание обусловлено поглощением энергии молекулами кислорода и паров воды.

В общем случае можно считать, что коэффициент затухания является суммой коэффициентов, характеризующих поглощение энергии молекулами кислорода( ) молекулами водяного пара , а также влияние гидрометеоров и других частиц .

Резонансное поглощение на λ=0.5 и λ=0.25 обусловлены молекулами О₂, а на λ=0.18 и λ=1.05 - молекулами воды.

Поглощением энергии Э/М волн парами воды и кислородом можно пренебречь, при λ>10см

Уточнение уравнение дальности радиолокационного наблюдения с учетом затухания Э/М волн.

Если затухания нет

Если затухание есть

Пороговому значению мощности отраженного сигнала в случае свободного пространства соответствует большая дальность Rсв max, чем во втором. Для пороговых условий логично записать.

Тогда Rmax в случае затухания

Если среда однородна - пост. коэффициент затухания по всей трассе, то:

Если среда неоднородна, то траектория разбивается на участки и в пределах каждого из участков считается постоянной. Коэффициент суммарного затухания и

Влияние отражений Э/М волны от поверхности Земли на дальность радиолокационного наблюдения.

Излучение и отражение Э/М волн происходит в некотором телесном угле.

Поэтому в следствии отражения волны от Земли появляется дополнительный путь распространения Э/М волн от РЛС до цели и обратно.

В результате напряженность Э/М поля в точке цели будет определяться векторной суммой напряжений прямой волны и волны отраженной от поверхности Земли.

Напряженность поля прямой волны Е_пр и отраженной волны Е_отр отличны друг от друга по амплитуде и фазе, т.к.:

1)ДН - разная

2) Изменение амплитуды и фазы волны при отражении

3) геометрическая разность хода прямой и отраженной волн.

При этом дальность действия РЛС зависит от того, как будет складываться прямой и переотраженный лучи, если в фазе, то увеличится, если в противофазе, то уменьшится.

где

интерференционный множитель

Уравнение дальности действия при наличии источника шумовой помехи.

Если цель несет передатчик помех

17