6.4. Зоны обнаружения

Под зоной обнаружения данной радиолокационной станции понимают часть пространства, в пределах которого цель с наперед заданной эффективной площадью отражения может быть обнаружена. Из этого определения следует, что зона обнаружения должна строиться в трехмерной системе координат. Однако более удобным является построение двух зон обнаружения - в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Зоны обнаружения в горизонтальной плоскости наземных радиолокационных станций кругового обзора для случая, когда влияние местных предметов отсутствует, представляют собой окружности.

Зоны обнаружения в вертикальной плоскости за счет влияния земли имеют лепестковый характер. Для иллюстрации на рис. 6.9 представлена зона обнаружения в полярной системе координат, построенная по формуле (6.12) при f_a(β) = cos 3β и R_0макс = 100 км.

Рис. 6.9. Зона обнаружения, построенная в полярной системе координат по формуле (6.12) при f_a(β) = cos 3β и R_0макс = 100 км

На практике предпочитают пользоваться зонами обнаружения, построенными в декартовой системе координат, т. е. в координатах - наклонная дальность и истинная высота цели (рис. 6.10). В этом случае необходимо учитывать поправку на кривизну земной поверхности (рис. 6.11).

Рис. 6.10. Зона обнаружения, построенная в декартовой системе координат при тех же условиях, что и зона обнаружения, показанная на рис. 6.9

Рис. 6.11. Определение поправки на высоту

Истинная высота цели

где H₀ - приведенная высота цели,

ΔH - поправка на кривизну земной поверхности.

Поправка ΔH может быть определена из треугольника АОМ (рис. 6.11).

Действительно,

(ρ_эфф + H)² = ρ²_эфф + R² + 2ρ_эффR sin β.

Откуда

2ρ_эфф(H - R sin β) = R² - H².

Так как

то

Следовательно,

Обычно

Поэтому

Таким образом, линии равных истинных высот в рассматриваемом случае представляют собой семейство парабол.

Рассмотрим теперь пути уменьшения провалов в зонах обнаружения.

На практике широкое распространение получили следующие методы:

метод наклона диаграммы направленности антенны,

метод двух разнесенных по высоте антенн,

метод, основанный на использовании горизонтально и вертикально поляризованного поля,

фазно-противофазный метод.

При первом методе, в случае горизонтально поляризованного поля, формула (6.10) примет вид

Следовательно, дальность радиолокации на направлениях минимума будет

Как видим, в рассматриваемом случае дальность радиолокации на направлениях минимума не равна нулю. Исключение составляет направление, совпадающее с линией горизонта. Для этого направления дальность радиолокации по-прежнему равна нулю.

Между прочим, наклон характеристики антенны вызывает уменьшение дальности радиолокации на направлениях максимума по сравнению со случаем, когда β₀ = 0. Это означает, что уменьшение провалов в зонах обнаружения методом наклона характеристики антенны достигается путем уменьшения разницы между дальностью радиолокации на направлениях максимума и направлениях минимума. Для иллюстрации сказанного на рис. 6.12 представлена зона обнаружения в вертикальной плоскости при

Рис. 6.12. Зона обнаружения в вертикальной плоскости, построенная для ^h/_λ = 3, f_а(β) = cos 3β; R_0макс = 100 км и β₀ = 15°

При методе двух разнесенных по высоте антенн уменьшение провалов в зонах обнаружения достигается соответствующим выбором высот расположения антенн.

В этом случае нет необходимости наклонять диаграммы направленности антенн. На рис. 6.13 представлены зоны обнаружения в вертикальной плоскости для верхней и нижней антенн. Как видим, при выбранных значениях направление максимума первого лепестка нижней антенны совпадает с направлением минимума верхней антенны. Переключение антенн может быть выполнено либо вручную оператором, либо при помощи специального коммутатора, работающего от электромотора.

Рис. 6.13. Зоны обнаружения в вертикальной плоскости для верхней антенны и для нижней антенны , построенные для f_а(β) = cos 3β и R_0макс = 100 км

Уменьшение провалов в зонах обнаружения путем использования антенн, создающих горизонтально и вертикально поляризованные поля, основано на зависимости сдвига фаз, возникающего при отражении от поверхности земли, от вида поляризации. Так, для идеально проводящей поверхности при горизонтальной поляризации φ_от = π, а при вертикальной поляризации φ_от = 0.

Поэтому изменение вида поляризации ведет к тому, что направления максимумов и минимумов в зоне обнаружения меняются местами (рис. 6.14). Следует, однако, иметь в виду, что реальная поверхность не является идеально проводящей, в силу чего при малых углах места как при горизонтальной, так и при вертикальной поляризациях φ_от = π. Поэтому рассматриваемый метод уменьшения провалов в зонах обнаружения при малых углах места не эффективен.

Рис. 6.14. Перемена местами направлений максимумов и минимумов в зоне обнаружения при изменении вида поляризации излучаемых колебаний

Сущность фазно-противофазного метода уменьшения провалов в зонах обнаружения сводится к следующему.

Антенная система станции состоит из двух разнесенных по высоте антенн. Пусть эти антенны идентичны, а направления максимумов их диаграмм направленности горизонтальны. Тогда при горизонтальной поляризации согласно формуле (6.12) диаграммы направленности верхней и нижней антенн с учетом влияния земли будут

При синфазном включении антенн результирующая диаграмма направленности будет

где

При противофазном включении антенн результирующая диаграмма направленности будет

Из сопоставления формул (6.19) и (6.20) видно, что при изменении характера включения антенн направления максимумов и минимумов в зоне обнаружения меняются местами (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Перемена местами направлений максимумов и минимумов в зоне обнаружения при переходе с синфазного на противофазное включение антенн

Существенно отметить, что ни один из рассмотренных методов уменьшения провалов в зонах обнаружения не позволяет устранить основной провал при малых углах места.