Физические явления, используемые в радиолокации. Виды радиолокации

Решение задач радиолокационного наблюдения основано на использовании ряда физических явлений, происходящих при распространении электромагнитных волн (радиолокационных сигналов). Существуют три вида излучения целью: собственное, вторичное и переизлучение.

Собственное излучение цели вызывается следующими факторами:

- работой радиоэлектронных средств (РЭС) на борту цели;

- радиотепловым излучением нагретых частей цели в диапазоне инфракрасных, субмиллиметровых, и миллиметровых волн;

- излучением колеблющихся частиц ионизированной атмосферы в районе цели при запуске ракет и ядерном взрыве.

Вторичное излучение (отражение) радиоволн возникает на границе раздела сред с различными электрическими параметрами - диэлектрической и магнитной проницаемостями. Вторичное излучение предполагает облучение цели электромагнитной волной, создаваемой радиолокационной станцией.

Переизлучение радиоволн возможно при наличии на борту цели приемо-передающей (ретранслирующей) аппаратуры.

Возможность приема радиоволн от цели с помощью антенны и преобразования их в электрические сигналы в радиоприемном устройстве позволяет решить задачу обнаружения.

Для решения задачи радиолокационного измерения используются следующие закономерности распространения радиоволн:

1) Прямолинейность распространения в однородных изотропных средах;

2) Постоянство скорости радиоволн в однородных изотропных средах:

3) Возможность концентрации электромагнитной энергии в узкие пучки, обеспечивающая направленность излучения и приема радиоволн;

4) Эффект Доплера - Белопольского.

Постоянство скорости и прямолинейность распространения радиоволн являются физической основой определения наклонной дальности до цели. Для этого достаточно измерить время запаздывания радиолокационного сигнала относительно излученного РЛС сигнала. Связь между временем запаздывания t_з, и наклонной дальностью определяется соотношением

D = ct_з/2

На практике для инженерных расчетов удобно помнить соотношения:

1 км - 6,(6) мкс;

1 мкс - 0,15 км = 150 м.

Основу радиолокационных методов измерения угловых координат цели составляют прямолинейность распространения и направленность излучения и приема радиоволн. За направление на цель принимается направление прихода радиолокационного сигнала.

Эффект Доплера - Белопольского (эффект Доплера) состоит в изменении частоты радиолокационного сигнала вследствие движения цели. В случае активной радиолокации частота отраженного сигнала отличается от частоты излученного РЛС сигнала на величину F_д, пропорциональную радиальной скорости цели V_r = D:

F_д=2V_r/ l =2V_r f_o /c

где: l - длина волны излучения РЛС;

f_o - частота излученного РЛС сигнала.

Величину смещения частоты F_Д называют частотой Доплера. Измерив величину и знак F_Д, можно определить величину и направление вектора радиальной скорости цели. Кроме того, эффект Доплера используется для селекции сигналов движущихся целей на фоне неподвижных объектов.

Решение задачи разрешения целей основывается на различиях во времени задержки, направлении прихода и частоте Доплера сигналов от разных целей.

Радиолокационное распознавание целей в основном базируется на различном характере трансформации параметров радиолокационного сигнала (амплитудных, спектральных, поляризационных) целями различных классов.

Таким образом, РЛС должна обеспечивать выделение информации о цели, заключенной в радиолокационном сигнале путем использования объективно существующих физических явлений.