Реферат: Радиолокация, радиолокационные цели

10^-3 — 1,0

14000

150

7500

15000

750

140

1

100

0,8

2.3.Объемно-распределенные цели

В радиолокационной практике часто встречаются отражения от объемно-распределенных целей, состоящих из большого числа отражающих элементов, относительно близко расположенных друг к другу и занимающих значительную область пространства. Отражающие элементы, принимающие участие в формировании суммарного сигнала, распределяются в пределах некоторого объема V (отражающий объем), определяемого разрешающей способностью РЛС по угловым координатам и дальности

Определить эффективную площадь рассеяния объемно-распределенной цели в предположении, что элементарные отражатели обладают различными значениями σ_i довольно трудно. Поэтому будем считать, что элементарные отражатели, заполняющие объем V, имеют одинаковые ЭПР, равные σ_ц.

Предположим, что элементарные отражатели распределены в пространстве равномерно с плотностью n₀ , Тогда в объеме содержится N = n₀ V отражателей, а их средняя ЭПР

<σ_ц >=n₀ σ₀ V

Рис.2.2. К определению характеристик объемных (а) и поверхностных (б) целей.

Подставляя в это выражение значение объема цилиндра с основанием Ω_A R² и высотой сτ/2, получаем формулу для вычисления средней ЭПР объемно-распределенной цели

<σ_ц >=n₀ σ₀ Ω_A R² сτ/2,

с учетом того, что телесный угол антенного луча Ω_A выражается через эффективную площадь А или или коэффициент направленного действия антенны D, получаем

<σ_ц >=2πn₀ σ₀ R² сτ/D,

из которой следует характерная особенность объемно-распределен­ных целей: зависимость эффективной площади рассеяния от пара­метров РЛС Тд и D, а также от расстояния между станцией и целью.

Полученные соотношения позволяют оценить среднее значение мощности результирующего сигнала объемно-распределенной цели. Амплитуда результирующего сигнала меняется, так как отдельные отражатели все время изменяют свое положение относительно друг друга. Благодаря этому результирующий сигнал, воспринимаемый приемником РЛС в следующих один за другим периодах повторения, флюктуирует во времени по случайному закону.

Следует иметь в виду, что длительность сигнала, отраженного от объемно-распределенной цели, может значительно превышать длительность излучаемого импульса и определяется радиальной протяженностью объемной цели. По мере распространения излученного импульса отражения образуются от новых областей объемно-распределенной цели.

Если внутри объема, заполненного распределенными отражателями, находится какой-либо объект (например, самолет), то радиолокационное наблюдение за ним затрудняется. Отражения от объемно-распределенной цели в данном случае являются помехой, которая будет маскировать полезный сигнал. Условия наблюде­ния полезного сигнала можно характеризовать отношением мощностей сигнала и помехи. Величина отношения мощности сигнала, отраженного от цели, к средней мощности сигнала, обусловленного объемно-распределенными отражателями, равняется отношению их эффективных площадей:

Из данной формулы следует, что для повышения эффективности выделения полезных сигналов на фоне отражений от объемно-распределенной цели целесообразно уменьшать длительность импульса и сужать диаграмму направленности антенны.

На практике наиболее часто приходится встречаться с отражениями от гидрометеоров. Для дождя, средний диаметр капель которого d₀ величина σ_ц =300d₀ ⁶ /λ⁴ и отношение сигнал/помеха

Отражение электромагнитных волн от гидрометеоров может быть использовано в интересах метеорологии в качестве полезных сигналов. С их помощью можно определить местоположение атмосферных образований, их интенсивность, а иногда и направление перемещения.

2.4. Поверхностно-распределенные цели

Примерами поверхностно-распределенных целей являются: травяной покров, лес, кустарник, пашня, волны на водной поверхности. В отличие от объемно-распределенных целей в данном случае трудно выделить отдельные отражающие элементы. Располагаясь случайным образом, они образуют сплошной поверхносnный слой, от которого происходит рассеянное отражение электромагнитных волн.

Предположим, что в точке О (рис. 2.3, б) на высоте Н над поверхностью земли находится самолет. Антенный луч имеет в горизонтальной плоскости ширину θ и облучает на поверхности земли сектор AD₁ D₂ .

Будем считать, что РЛС излучает импульсы длительностью τ_и . Даже при неподвижной антенне облучение поверхности в секторе AD₁ D₂ происходит не одновременно. Первый отраженный сигнал приходит через время τ= 2Н/с после зондирующего импульса (рис. 2.3, в). Далее, несмотря на импульсный характер излучения, на вход приемника РЛС непрерывно поступают отраженные сигналы. Это объясняется тем, что по мере распространения излученной волны отраженная волна возвращается от все более удаленных участков поверхности. Поскольку поверхность непрерывна, будет непрерывен и сигнал на входе приемника. В каждый данный момент времени действующий на вход приемника сигнал является результатом сложения сигналов, отраженных от элементарных отражателей, случайным образом расположенных в пределах разрешаемой площадки поверхности.

По азимуту разрешаемая площадка ограничена шириной диаграммы направленности. Границы разрешаемой площадки по дальности зависят от длительности импульса τ_и и угла визирования β. Так, в нашем случае B₁ D₁ =сτ_и /2cos β.

Величина эффективной площади рассеяния в случае однородной поверхности со случайным расположением неровностей пропорциональна площади S', формирующей в данный момент отраженный сигнал. Для того чтобы определить величину (σ_ц , рассмотрим площадку S, перпендикулярную направлению падения волны. Через ее поверхность проходит вся энергия, отразившаяся от разрешаемой площадки B₁ B₂ D₁ D₂ . Разрешаемая на поверхности земли площадка имеет площадь S'=Rθτ_и c/2cosβ. Соответственно площадь поверхности, перпендикулярной линии визирования, S = S' sinβ= (Rθτ_и c/2)tgβ. Зная S, можно определить величину σ_ц , если ввести коэффициент рассеяния γ, учитывающий влияние отражающих свойств земной поверхности:

σ_ц = (γ Rθτ_и c/2)tgβ

Характерным для поверхностно-распределенной цели является зависимость ЭПР σ_ц от параметров радиолокационной станции τ_и и θ, а также от расстояния до рассматриваемой площадки и от угла, под которым осуществляется ее визирование. В этом отношении свойства поверхностно-распределенной цели близки к свойствам объемно-распределенной цели. Как видно из последней формулы, отражающие свойства поверхностно-распределенной цели зависят от величины γ. Зная γ и другие параметры, характеризующие условия обзора, можно определить ЭПР и перейти к расчету интенсивности отраженного сигнала.

В ряде случаев оказывается удобным характеризовать отражающие свойства поверхностно-распределенной цели удельной эффективной площадью рассеяния, равной отношению ЭПР площадки нее площади S':

σ_{0 ц} = σ_ц /S' == γ sinp.