Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции по ФОЗИ.DOC
Скачиваний:
157
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
549.38 Кб
Скачать

Диапазон длин волн в рл

Важным фактором при выборе диапазона длин волн является характер отражения радиоволн от целей. Если размеры целей много меньше длины волны, то интенсивность отражения мала. При этом цель можно уподобить антенне с очень малой действующей длиной и малой эффективной отражающей площадью. Другой случай, когда размеры целей много больше длины волны. Интенсивность достигает заметной величины и определяется в основном отражающими свойствами и размерами цели. Мало зависит от длины волн. В промежуточном случае соотношение размеров цели и ее отдельных участков с длиной волны возможно резонансное возбуждение участков поверхности цели, при котором интенсивность отражения заметно возрастает в определенных направлениях. Учитывая размеры реальных целей, можно прийти к выводу, что для того, чтобы длина волны была много меньше этих размеров или соизмерима с ними, в радиолокации необходимо использовать УКВ. Другая причина связана с размерами антенн (угловая ширина ДН антенны независимо от ее типа прямо пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна соответствующему размеру). Для зеркальной антенны в виде усеченного параболоида ширина направленности Θ=65λ/dантенны. Так при λ=3 см для получения ширины луча Θ=3° требуется dантенны=65 см, а чтобы луч имел такую ширину при длине волны 3 м размер зеркала должен составлять 6,5 м. Формула показывает, что острый луч, обеспечивающий разделение нескольких целей по угловым координатам и высокую точность определения координат при заданных размерах антенны, можно получить только при достаточно короткой длине волны. Поэтому в ряде РЛС используют см и даже мм волны. С точки зрения повышения разрешающей способности и точности, т.е. повышения информативности, необходимо расширять полосу частот зондирующего сигнала, что достигается уменьшением длительности зондирующих импульсов. Расширение полосы передаваемых частот требует повышения несущей частоты. При выборе диапазона волн важное значение имеют особенности распространения радиоволн в атмосфере, в том числе резонансное поглощение, например, для кислорода на частоте 60 ГГц поглощение составляет 14 дБ/км. Это вынуждает избегать применения соответствующих частот. Широко используются полосы частот, где средняя длина волны равна 20, 10, 5, 3 см. Метровый диапазон в настоящее время используется для РЛС редко, но в связи с тем, что УКВ как правило рассматривается в пределах прямой видимости, для обеспечения загоризонтного наблюдения могут использоваться декаметровые волны.

Радиолокационные цели, эффективная отражающая площадь (эоп) цели

Первичная падающая радиоволна наводит на поверхности цели токи проводимости (если цель – проводник, в диэлектрике – токи смещения). Эти токи являются источником вторичного излучения в разных направлениях. Рассеивается лишь часть энергии, остальная обращается в тепло. Особый интерес представляют отражения в сторону РЛС. Для ограниченного числа тел сравнительно простой формы (полуволновой вибратор, шар, металлический лист) возможен электродинамический расчет поля вторичного излучения, однако большинство реальных целей имеет сложную форму, поэтому поле их вторичного излучения описывается статически. К сосредоточенным относятся цели, размеры которых заметно меньше размеров разрешающего участка РЛС (летательные аппараты, корабли, автомобили); одиночные точечный цели практически не изменяют форму отраженного сигнала. К распределенным целям относятся земная, водная поверхности, облака, туман. Обычно имеется сильная зависимость от площади проекции тела на площадь, перпендикулярную направлению на РЛС. Отражающие свойства сильно зависят от конфигурации, длины волны РЛС, поляризации материала, направления излучения. Чаще всего интересуются интенсивностью вторичного излучения в дальней зоне. Для характеристики отражающих свойств цели пользуются обобщенной величиной, учитывающей совокупность указанных выше параметров или факторов. Называется она ЭОП цели.

ЭОП – это площадь некоторой эффективной поверхности, плоской, расположенной нормально к направлению падающей плоской волне, являющаяся идеальным переизлучателем, которая будучи помещена в точку цели, создает у антенны РЛС ту же плотность потока мощности, что и реальная цель. Отсюда следует, что полностью переизлучаемая мощность будет равна Рцц∙σц, где Пц – плотность потока мощности у цели; Рц – переизлучаемая мощность; σц – ЭОП. Так как на расстоянии  от цели вся переизлучаемая мощность равномерно распределяется по поверхности сферы, то плотность потока мощности у РЛС будет Прц∙σц/(4π2) (2). Целесообразно выразить ЭОП через параметры антенны: эффективную площадь (А), КНД (G’), КПД (ηA) и КУ (G). G=G’∙ηA (3).

Рассмотрим цель как приемно-передающую антенну и будем ее характеризовать указанными параметрами. Мощность, выделяемая из поля падающей волны, имеющей плотность мощности Пц, равна Рц.прц∙Ац. Соответственно, мощность вторичного излучения цели Pц изл.=Пц∙Ац∙η. Если бы цель была изотропным вторичным излучателем, то плотность потока мощности определялась бы (на расстоянии  у РЛС) по формуле: ц.изл/(4π2). С учетом же направленных свойств цели Пр=ц/(4π2)∙Произведение σццGц характеризует какую часть энергии падающей радиоволны получает цель. ЭОП может быть выражена в дБ по отношению к σ=1 м². σц,дБ=10∙lg(σц/1м²).

Из формулы (2) получаем σц=4π2рц) (5). Преобразуем (5): П=ЕН, где Е и Н – амплитуды напряжений эл. и магн. Полей в данной зоне, где Н=Е/ρ0, где - волновое сопротивление вакуума, где ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные для вакуума. Поэтому формулу для ЭОП можно записать σц=4π2=4π2(6)

Формулы (5) и (6) верны при →∞, когда отсутствуют радиальные компоненты. Эти условия нарушаются в ближней зоне, где ρ0≠120π, а плотность потока мощности не является монотонно убывающей функцией дальности. ЭОП является функцией направления излучения цели и при заданных расстоянии и параметрах РЛС определяется функцией , т.е. характеризуется диаграммой вторичного излучения целей по мощности. Она называется диаграммой обратного рассеивания. Для ее экспериментального определения РЛС перемещают вокруг цели и при этом измеряют Ер. Затем цель заменяют эталонной, имеющей форму шара, с известной ЭОП и определяют Ер в тех же точках. Так как параметры расстояния  и Ец не изменяются, то можно найти искомое значение ЭОП по формуле:

σцхцэрхрэ)²,

где σцэ – ЭОП шара эталонного, Ерх – напряженность поля в коорд. х, Ерэ – напряженность поля для шара.

Для экспериментального определения ЭОП-тей вместо реальных целей можно пользоваться их моделями, т.к. при этом из уравнения Максвелла следует, что явления на реальной цели и ее модели совпадают при условии соблюдения геометрического подобия и уменьшения всех размеров и длины волны в одно и то же число раз. Если материал поверхности цели не является хорошо проводящим, то проводимость модели также можно заменить в n раз. Предполагается также, что размеры полигона-лаборатории обеспечивают сохранение плоской волны.