6.3. Влияние земли на дальность радиолокации [1961 Сайбель А.Г.

Влияние земли на дальность радиолокации возникает вследствие интерференции радиоволн, распространяющихся от радиолокационной станции до цели и обратно непосредственно и путем отражения от поверхности земли (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Интерференция радиоволн, распространяющихся от радиолокационной станции до цели и обратно непосредственно и путем отражения от поверхности земли

Если прямая волна и волна, отраженная от поверхности земли, находятся в фазе, то дальность радиолокации возрастает, а если эти полны находятся в противофазе, дальность радиолокации уменьшается.

Для того чтобы найти дальность радиолокации в рассматриваемых условиях, необходимо в основную формулу радиолокации (6.3) подставить значения коэффициентов усиления передающей и приемной антенн, учитывающих влияние земли. Это означает, что дальность радиолокации с учетом влияния земли при η₁ = η₂ = 1 будет равна

где f₁(β) и f₂(β) - диаграммы направленности передающей и приемной антенн в вертикальной плоскости с учетом влияния земли. Поскольку в радиолокационных станциях обычно применяются либо одинаковые приемные и передающие антенны, расположенные на одинаковой высоте, либо одна общая антенна, используемая как приемная и как передающая, то

Что касается влияния земли на диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости, то этот вопрос был рассмотрен в параграфе 4.7. Там было показано (формула (4.39)), что в случае, когда поверхность земли можно считать гладкой и плоской отражающей поверхностью

Следовательно, дальность радиолокации с учетом влияния земли при оговоренных условиях будет

Как видим, зависимость дальности радиолокации от угла места носит осциллирующий характер.

Число лепестков в зоне обнаружения для случая ненаправленной в вертикальной плоскости антенны определяется высотой расположения антенны и равно отношению

На практике обычно направление максимума диаграммы направленности антенны совпадает с линией горизонта, т. е. β₀ = 0.

При горизонтально поляризованном поле F ≅ 1, а φ_от ≅ π.

где n = 0, 1, 2, 3 ...; дальность радиолокации равна нулю.

Как видим, в этом случае дальность радиолокации за счет влияния земли увеличивается в два раза но сравнению с дальностью радиолокации в свободном пространстве.

Что касается вертикально поляризованного поля, то F ≅ 1 φ_от ≅ π только при малых углах места (рис. 4.28). Поэтому формула (6.12) справедлива также только при малых углах места. В остальных случаях необходимо пользоваться формулой (6.11).

Рассмотрим теперь особенности обнаружения целей при малых углах места, т. е. низколетящих целей.

Подставляя значение R_0макс из формулы (6.3), получаем

Из формул (6.14) и (6.15) следует, что зависимость дальности радиолокации низколетящих целей от мощности передатчика и пороговой мощности сигнала более слабая, чем в случае свободного пространства. Кроме того, из этих формул следует, что дальность радиолокации существенно зависит от высоты расположения антенны радиолокационной станции и от высоты полета цели. Как видим, чем меньше высота полета цели, тем труднее ее обнаружить.

Не следует упускать из виду, что все приведенные формулы для дальности радиолокации справедливы только для случая, когда поверхность суши или моря можно считать гладкой зеркально отражающей поверхностью. В реальных условиях как поверхность суши, так и поверхность моря не являются идеально гладкими поверхностями, вследствие наличия неровностей.

реальную поверхность можно считать гладкой зеркально отражающей поверхностью.

Как видим, допустимая величина неровностей тем больше, чем больше длина волны и чем меньше угол места.

Если приведенное условие (6.16) не выполняется, то вместо зеркального отражения возникает диффузное отражение. В этом случае модуль коэффициента отражения падает, что приводит к уменьшению разницы между дальностью радиолокации на направлениях максимума и направлениях минимума.

Рассмотрим теперь влияние кривизны земной поверхности на дальность радиолокации. Дело в том, что, хотя электромагнитные волны и обладают способностью огибать выпуклую поверхность Земли, эта способность на метровом и особенно на дециметровом и сантиметровом диапазонах волн выражена весьма слабо. Иными словами, полем дифракции на указанных диапазонах волн можно пренебречь. Поэтому кривизна земной поверхности ограничивает дальность радиолокации дальностью прямой видимости.

Из рис. 6.7 видно, что дальность прямой видимости

Рис. 6.7. Дальность прямой видимости

Поскольку при нормальной рефракции

то подставляя значение ρ_з = 6370 км и выражая высоты h и Н в метрах, получаем

Кроме того, кривизна земной поверхности вызывает так называемую сферическую расходимость лучей (рис. 6.8), в результате которой влияние земли на дальность радиолокации несколько уменьшается.

Рис. 6.8. Сферическая расходимость лучей

Следует, однако, иметь в виду, что в отражении падающих на землю радиоволн участвует лишь незначительная площадь поверхности вблизи антенны радиолокационной станции, профиль которой определяется не столько сферичностью Земли, сколько рельефом местности. Поэтому эффектом сферической расходимости лучей обычно пренебрегают.



НОВОСТИ БИБЛИОТЕКА ССЫЛКИ О САЙТЕ

	Современная терраса: материалы и оборудование 6.3. Влияние земли на дальность радиолокации Влияние земли на дальность радиолокации возникает вследствие интерференции радиоволн, распространяющихся от радиолокационной станции до цели и обратно непосредственно и путем отражения от поверхности земли (рис. 6.6). Рис. 6.6. Интерференция радиоволн, распространяющихся от радиолокационной станции до цели и обратно непосредственно и путем отражения от поверхности земли Если прямая волна и волна, отраженная от поверхности земли, находятся в фазе, то дальность радиолокации возрастает, а если эти полны находятся в противофазе, дальность радиолокации уменьшается. Для того чтобы найти дальность радиолокации в рассматриваемых условиях, необходимо в основную формулу радиолокации (6.3) подставить значения коэффициентов усиления передающей и приемной антенн, учитывающих влияние земли. Это означает, что дальность радиолокации с учетом влияния земли при η₁ = η₂ = 1 будет равна где f₁(β) и f₂(β) - диаграммы направленности передающей и приемной антенн в вертикальной плоскости с учетом влияния земли. Поскольку в радиолокационных станциях обычно применяются либо одинаковые приемные и передающие антенны, расположенные на одинаковой высоте, либо одна общая антенна, используемая как приемная и как передающая, то f₁(β) = f₂(β) = f(β). В этом случае R_макс = R_0макс f(β). (6.9) Что касается влияния земли на диаграмму направленности антенны в вертикальной плоскости, то этот вопрос был рассмотрен в параграфе 4.7. Там было показано (формула (4.39)), что в случае, когда поверхность земли можно считать гладкой и плоской отражающей поверхностью Следовательно, дальность радиолокации с учетом влияния земли при оговоренных условиях будет Как видим, зависимость дальности радиолокации от угла места носит осциллирующий характер. Число лепестков в зоне обнаружения для случая ненаправленной в вертикальной плоскости антенны определяется высотой расположения антенны и равно отношению На практике обычно направление максимума диаграммы направленности антенны совпадает с линией горизонта, т. е. β₀ = 0. В этом случае Так как то При горизонтально поляризованном поле F ≅ 1, а φ_от ≅ π. Поэтому Из этой формулы следует, что при т. е. для углов места, равных где n = 0, 1, 2, 3 ...; дальность радиолокации равна нулю. Наоборот, когда т. е. при дальность радиолокации будет равна R_макс = R_0макс 2f_а(β). Как видим, в этом случае дальность радиолокации за счет влияния земли увеличивается в два раза но сравнению с дальностью радиолокации в свободном пространстве. Что касается вертикально поляризованного поля, то F ≅ 1 φ_от ≅ π только при малых углах места (рис. 4.28). Поэтому формула (6.12) справедлива также только при малых углах места. В остальных случаях необходимо пользоваться формулой (6.11). Рассмотрим теперь особенности обнаружения целей при малых углах места, т. е. низколетящих целей. В этом случае можно считать, что f_a(β) ≅ 1 и где H - высота расположения цели. Тогда формула (6.12) примет вид Откуда Подставляя значение R_0макс из формулы (6.3), получаем или с учетом формулы (6.2) Из формул (6.14) и (6.15) следует, что зависимость дальности радиолокации низколетящих целей от мощности передатчика и пороговой мощности сигнала более слабая, чем в случае свободного пространства. Кроме того, из этих формул следует, что дальность радиолокации существенно зависит от высоты расположения антенны радиолокационной станции и от высоты полета цели. Как видим, чем меньше высота полета цели, тем труднее ее обнаружить. Не следует упускать из виду, что все приведенные формулы для дальности радиолокации справедливы только для случая, когда поверхность суши или моря можно считать гладкой зеркально отражающей поверхностью. В реальных условиях как поверхность суши, так и поверхность моря не являются идеально гладкими поверхностями, вследствие наличия неровностей. Во второй главе было показано, что при реальную поверхность можно считать гладкой зеркально отражающей поверхностью. Как видим, допустимая величина неровностей тем больше, чем больше длина волны и чем меньше угол места. Если приведенное условие (6.16) не выполняется, то вместо зеркального отражения возникает диффузное отражение. В этом случае модуль коэффициента отражения падает, что приводит к уменьшению разницы между дальностью радиолокации на направлениях максимума и направлениях минимума. Рассмотрим теперь влияние кривизны земной поверхности на дальность радиолокации. Дело в том, что, хотя электромагнитные волны и обладают способностью огибать выпуклую поверхность Земли, эта способность на метровом и особенно на дециметровом и сантиметровом диапазонах волн выражена весьма слабо. Иными словами, полем дифракции на указанных диапазонах волн можно пренебречь. Поэтому кривизна земной поверхности ограничивает дальность радиолокации дальностью прямой видимости. Из рис. 6.7 видно, что дальность прямой видимости где ρ_эфф - эффективный радиус Земли. Рис. 6.7. Дальность прямой видимости Так как h << ρ_эфф и H << ρ_эфф, то Поскольку при нормальной рефракции то подставляя значение ρ_з = 6370 км и выражая высоты h и Н в метрах, получаем Кроме того, кривизна земной поверхности вызывает так называемую сферическую расходимость лучей (рис. 6.8), в результате которой влияние земли на дальность радиолокации несколько уменьшается. Рис. 6.8. Сферическая расходимость лучей Следует, однако, иметь в виду, что в отражении падающих на землю радиоволн участвует лишь незначительная площадь поверхности вблизи антенны радиолокационной станции, профиль которой определяется не столько сферичностью Земли, сколько рельефом местности. Поэтому эффектом сферической расходимости лучей обычно пренебрегают.

	© RATELI.RU, 2010-2020 При использовании материалов сайта активной гиперссылки обязательна: http://rateli.ru/ 'Радиотехника'