6.2.Дальность действия при активном ответе

 

Для решения некоторых тактических задач и повышения тактических возможностей РЛС (например, для опознавания целей, увеличения дальности обнаружения, повышения точности измерения координат и т.д.) на объектах, подлежащих радиолокационному наблюдению, устанавливают ответчики (ретрансляторы). На приёмную антенну ответчика поступает прямой (запросный) сигнал передатчика РЛС. После соответствующих преобразований этот сигнал поступает на запуск передатчика ответчика, вырабатывающего ответный сигнал. Ответный сигнал, значительно превышающий по энергии сигнал, отражённый от цели, принимается антенной РЛС (рис.6.2). При заданных параметрах РЛС (запросчика): Е_{изл з}, G_{опрд з}, S_{а прм з}, и ответчика: Е_{изл от}, G_{опрд от}, S_{а прм от}, энергия запросного сигнала на входе приёмника ответчика, находящегося на расстоянии D от РЛС, равна

.

 

 

Рис.6.2.РЛС с активным ответом

 

Максимальной дальности запроса D_максз соответствует пороговое значение энергии запросного сигнала на входе приёмника ответчика, равное чувствительности приёмника, Е_{прм мин от}=k_рот k_шот kT⁰.

Таким образом,

.

(6.10)

Энергия ответного сигнала на входе приёмника РЛС равна

,

а максимальная дальность ответа D_{макс от} определится чувствительностью приёмника запросчика Е_{прм мин з}=k_рз k_шз kT⁰

.

(6.11)

Для радиолокационной системы с активным ответом параметры системы целесообразно выбирать таким образом, чтобы D_{макс з}=D_{макс от}, так как в противном случае дальность действия системы будет определяться наименьшим значением D_макс по одному из каналов (запроса или ответа), а возможности другого канала не будут полностью реализованы.

Считая D_{макс з}=D_{макс от} получим выражение для дальности действия системы с активным ответом

где λ_з – длина волны запросчика;

      λ_от – длина волны ответчика.

Энергетические параметры системы должны при этом выбираться исходя из равенства выражений (6.10) и (6.11):

.

(6.12)

Если запрос и ответ иногда осуществляется на одной частоте и для передачи и приёма у запросчика, так же как и у ответчика, используется одна и та же антенна, то

.

(6.13)

Полученное соотношение иногда называют уравнением сбалансированной системы с активным ответом.

Выражение (6.11) будет справедливо при пассивной радиолокации, когда цель излучает энергию Е_ц=Е_{изл от}, энергия запросного сигнала на, а направленность излучения характеризуется коэффициентом G_ц=G_{опрд от}.

 

 

6.3. Влияние отражений от земной поверхности на дальность действия рлс

 

Если в наземных (корабельных) РЛС применены антенны с широкой диаграммой направленности, радиоволны достигают цели и возвращаются обратно к РЛС как прямым путем, так и отражаясь предварительно от земной поверхности.

Земля в районе точки отражения является достаточно «»гладкой и идеально отражающей поверхностью, цель наблюдается в пределах угла места φ_ум≤10⁰, амплитудные различия слагаемых сигнала несущественны.

Амплитуда напряженности поля излучения с учётом влияния земли при таких условиях равна

,

(6.14)

где ζ_m – амплитуда напряженности поля для случая свободного пространства;

      h – высота расположения антенны РЛС;

      φ_ум – угол места цели.

Диаграмма направленности антенны из-за влияния земли приобретает лепестковый характер с максимумом   в точках, где  , и минимальными значениями   при  .

Число лепестков диаграммы направленности n_л и их ширина θ_ум зависят от высоты подъема антенны h и длины волны

,   .

Угол места максимума нижнего лепестка равен приблизительно  λ/4h.

При подъеме антенны РЛС число лепестков будет увеличиваться при одновременном их сужении, а нижний лепесток будет располагаться ближе к земной поверхности.

Максимальное значение коэффициента направленного действия антенны по мощности с учетом влияния земли, которое принимаем практически равным соответствующему значению коэффициента усиления антенны, обозначим через G_0зм. Так как

.

то

.

(6.15)

Считая, что в РЛС используются для передачи и приёма одинаковые антенны, расположенные на одинаковой высоте h, или одна и та же антенна, получим формулу для максимальной дальности с учётом влияния земли:

.

(6.16)

где D_макс – максимальная дальность в свободном пространстве.

При обнаружении низколетящих целей, когда направление на цель антенной системы лежит ниже максимума первого лепестка,

,

и

,

выражение (6.15) примет следующий вид:

.

При подстановке этого выражения в (6.6) получим формулу максимальной дальности обнаружения низколетящих целей с учётом влияния земли:

.

(6.17)

Зависимость дальности обнаружения низколетящих целей от энергии излучения и чувствительности приёмника ещё слабее, чем для свободного пространства. Более существенно дальность обнаружения зависит от высоты полета цели H и высоты антенны радиолокационной станции h. Наиболее целесообразным способом увеличения дальности в этом случае является увеличение высоты подъема антенны радиолокационной станции.