Материал: РНП Конспект Демиденко 2010

16

Отражающие свойства объектов влияют на дальность радиолокационного обнаружения. Зависят, в основном, от материала объекта, его формы и размера, от

длины облучаемой волны.

Количественно отражающие свойства объекта оцениваются эффективной

поверхностью отражения (ЭПО) объекта.

ЭПО – это некоторая условная (эквивалентная) площадка Sэ, которая, будучи

помещенной, на облучаемый объект перпендикулярно направлению распространения падающей СВЧ радиоволны, создает на входе приемника НРЛС

плотность потока мощности отраженного сигнала равной плотности отраженной мощности от реального объекта.

Количественно ЭПО определяется таким образом.

Допустим, на объект площадью S падает мощность плотностью П1. (Падающая плотность мощности определяется выражением П1=Рп/Sa , где Рп - мощность

передатчика, а Sa - площадь раскрыва антенны). Под ее воздействием объект

Из полученного уравнения видно, что для определения ЭПО необходимо

знать расстояние до цели, а также падающий и отраженный поток мощности.

ЭПО относительно легко можно вычислить для объектов простых форм – металлического листа, шара, уголкового отражателя. При этом допускается, что они выполнены из однородного идеально проводящего материала (то есть – не имеют потерь).

ЭПО сложных объектов – судов, навигационных знаков и других целей определяется только экспериментально.

2. Плоский металлический лист, размеры которого значительно больше длины

волны λ и он расположен перпендикулярно направлению распространения

радиоволны:

(например - буев, вех и др.) в достаточно большом секторе облучения применяются

направлениях, то уголковые отражатели устанавливают группами (по окружности). Существенное значение имеет точность выполнения и жесткость конструкции

уголковых отражателей. Например, отклонение внешнего края плоскостей

2.2. ЭПО групповых объектов

Групповыми называются такие объекты, которые находятся и облучаются в

пределах разрешающей площадки (см. уравнение 12).

В этом случае принимаемые отраженные сигналы представляют собой

совокупность нескольких отраженных сигналов, отличающихся друг от друга по фазе и амплитуде, при этом их фазы и амплитуды могут между собой суммироваться или

вычитаться. Например, при облучении двух целей, изображенных на рис.2.2, ЭПО

где Sэ1- ЭПО одного объекта.

Отсюда следует важный вывод – при изменении взаимного положения первой и второй цели, могут изменяться β и d и тогда Sэ может изменяться от

Рис.2.2. нуля до четырехкратного значения Sэ1.

18

2.3. ЭПО судов

Суда относятся к радиолокационным объектам сложной формы (корпус судна, мачты, трубы, надстройки, такелаж и др.). Поэтому СВЧ сигналы, отраженные от

судна представляют собой результат интерференции большого количества колебаний, имеющих различные фазы и амплитуды.

ЭПО изменяется также и во время движения судна, при качке, изменении курса

и т.п. ЭПО максимальна со стороны бортов и ее значение пропорционально площади сечения судна в диаметральной плоскости, и минимальна с носа и кормы.

При этом ЭПО пропорциональна площади сечения в плоскости шпангоутов наибольшей ширины судна.

Для наглядности ЭПО представляют в виде ее зависимости от углов облучения

объекта в полярной системе координат.

2.4. ЭПО распределенных объектов

Распределенными называются объекты, размеры которых превышают линейные размеры радиолокационного луча на местности.

Делятся на поверхностные и объемные.

Поверхностные - это участки водной поверхности, суши. Отражение от

поверхностных объектов (целей) может быть зеркальным и рассеянным. Условием зеркальной поверхности (см. рис.2.3) является выполнение соотношения

h 8sinλ β .

В этом случае отражение практически подчиняется оптическим законам, то есть угол падения β равен углу отражения.

Поэтому отраженная радиоволна, как правило, на антенну НРЛС не возвращается (за исключением нормально падающей

радиоволны).

При зеркальном отражении СВЧ энергия в приемник НРЛС не поступает.

Если же h 8sinλ β - это шероховатая

Рис.2.3. поверхность, создающая так называемое рассеянное отражение. При рассеянном отражении радиоволны

распространяются в разные направления, и часть отраженной энергии поступает в

приемник НРЛС.

волнение от моря сказывается не существенно, в то время как на малых расстояниях (0 ÷6)миль – волнение сказывается существенно.

ЭПО водной поверхности.

Зависит от разрешающей площадки НРЛС (см. уравнение 12) и коэффициента направленности отражающей поверхности в направлении антенны НРЛС.

Определяется уравнением

где: Sр - разрешающая площадка НРЛС;

19

G-коэффициент направленности отражающей поверхности в направлении

антенны НРЛС. Его величина зависит от степени волнения (высоты и направления волны) и может изменяться от 0 до 1.

Из уравнения (33) следует, что помехи от взволнованной поверхности могут быть снижены путем увеличения разрешающей способности НРЛС, то есть использованием зондирующих импульсов малой длительности и применение антенн

с более узкой шириной диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.

Объемными распределенными объектами являются совокупность

большого числа элементарных отражателей, заполняющих некоторый объем, воспроизводимых радиолокатором как один объект. К таким объектам относятся взвешенные в атмосфере жидкие и твердые частицы (дождь, град, туман, грозовые

облака и др.).

ЭПО объемного объекта равна произведению числа элементарных

отражателей, заключенных в данном объеме, в котором они воспринимаются как один объект, на эффективную площадь рассеяния одного элементарного

где: Sк— ЭПР одной элементарной цели (например - дождевой капли);

N — количество элементарных целей в разрешающем объеме;

Vр — общий объем, в котором все элементарные цели воспринимаются как

Если, например, в зоне дождя находится какой-либо объект, например судно, то

отражение от дождевых капель может создать значительную помеху на экране

индикатора для распознания отраженного от судна сигнала. Эту помеху можно несколько снизить укорочением длительности импульсов РЛС и использованием антенны с большей направленностью (меньшим углом αг). При этом мощность сигнала от судна практически не снизится, а мощность помех из-за отражения от дождевых капель уменьшится.

Помехи от дождевых капель можно также значительно уменьшить, применяя

для облучения объектов электромагнитное поле с круговой поляризацией.

На практике поле с круговой поляризацией получают с помощью специальной

поляризационной решетки из четвертьволновых металлических пластин, расположенных под углом 45° к вектору электрической составляющей поля

падающей линейно поляризованной волны. Такая решетка размещается обычно в

раскрыве рупорной антенны [12].

Лекция №6

3. Дальность действия НРЛС в свободном пространстве

Дальность действия НРЛС в свободном пространстве определяется

максимальным расстоянием между НРЛС и объектом, который должна обнаружить НРЛС.

Под дальностью действия НРЛС в свободном пространстве подразумевается

дальность, зависящая от технических характеристик НЛРС и от отражающих

свойств облучаемого объекта [1,9,10]. (Влияние атмосферы, формы Земли и подстилающей поверхности, при этом, не учитываются).

20

Максимальную дальность НРЛС Dmax определяется таким образом:

Если бы антенна была ненаправленной, то есть представляла собой изотропный излучатель, то она создавала бы при импульсном излучении мощностью

коэффициенту направленности, на объект воздействует плотность потока мощности

P G

(см. рис.2.1.) П1 = 4πИD2 .

Под воздействием этого (падающего) потока мощности объект переизлучает

(так как на его поверхности возникают СВЧ токи) в пространство мощность,

отражения цели.

Эта мощность создает в окружающем пространстве, то есть – и на раскрыве (поверхности) антенны НРЛС плотность потока мощности, равную

то на вход приемника (под воздействием плотности потока мощности П2)

А с учетом потерь в антенно-волноводном тракте НРЛС, характеризующихся η1 -

При условии, что приемник обладает максимальной чувствительностью, то есть Рпр.= Рпр.min, из уравнения (37) находим, что Dmax равно:

Уравнение (38) называют еще уравнением дальности НРЛС в свободном пространстве. Из него видно, что Dmax зависит от импульсной мощности

передатчика, чувствительности приемника, длины волны, к.п.д. НРЛС, а также

зависит от ЭПО объекта.