Методы измерения дальности до воздушных целей

Измерение дальности до цели является одной из основных задач решаемых РЛС. Дальность действия РЛС является одной из важнейших ее характеристик, определяющих практических все остальные параметры станции. Важность значения данной характеристики для РЛС вытекает из основного уравнения радиолокации.

Основное уравнение радиолокации показывает зависимость мощности отраженного сигнала от: параметров РЛС, характера цели и ее дальности.

В случае общей антенны для передачи и приема:

где: G - коэффициент усиления антен­ны; А - эффективная площадь апертуры; s - эффек­тивная отражающая поверхность (ЭОП); l - длинна волны, D – дальность, P_макс- максимальная мощность излучения в импульсе.

Из основного уравнения радиолокации видно, что мощность отраженного сигнала убывает пропорционально четвертой степени дальности. Очевидно, не при любой дальности мощность отраженного сигнала достаточна для того, чтобы раз­личить на экране индикатора отраженный импульс на фоне шумов. Обозначим через Рс минто минимальное значение сигнала, улавливаемого приемным устройством, при котором импульс еще может быть обнаружен на фоне шумов, т.е. Рс мин - это реаль­ная чувствительность приемника. Тогда расстояние до цели, при котором мощность отраженного сигнала Рс упадет до значения Рс мин, и будет максимальной даль­ностью действия станции.

Из этой формулы следует, что более эффективным способом увеличения дальности является увеличение коэффициента направленного действия антенны (КНД) антенны G = 4p А/l².

Это значит, что при неизменной l увеличение КНД достигается увеличением ЭПА-А, так как передача и прием ведутся на одну антенну, G и А возрастают одно­временно, и, следовательно, D Макс пропорциональна корню не четвертой, а второй степени из G.

Исходя из практических наблюдений и некоторых преобразований формулы дальности, можно сделать несколько выводов.

Во-первых, величина Dмакс зависит, строго говоря, не от максимальной мощности в импульсе Рмакс, а от произведения Рмакс на tu, т.е. от энергии в импульсе. Следовательно, максимальная дальность действия РЛС зависит, в конечном счете, не от Рмакс, а от средней мощности передатчика станции Рср

где: Тп - период повторения импульсов.

Во-вторых, величина P макс, Р мин, s являются функциями длины волны. Однако эти связи в явном виде в уравнении дальности отсутствуют. Длина волны появилась в связи с учетом направленных свойств антенны:

При заданном значении ЭПА, а следовательно, ее геометрической площади, максимальная дальность действия уменьшается как 1/Ö(l). Действительно, увеличение дины волны при неизменных размерах антенны, уменьшает ее направленные свойства. Если же задаться постоянным значением G, то Dмакс пропорционально Öl, т.е. растет с увеличением длины волны. В этом случае для сохранения постоянства коэффициента усиления требуется увеличение геометрических размеров антенны, что и приводит к возрастанию мощности отраженных сигналов на входе приемника, т.е. к увеличению дальности действия РЛС.

Данное уравнение является универсальным и применяется как к импульсному, так и к непрерывному излучению.

Из основного уравнения радиолокации можно сделать следующие выводы:

1. Дальность радиолокационного наблюдения в свободном пространстве является довольно слабой функцией так называемого энергетического потенциала Pп/Рпр min.

Для увеличения дальности в два раза требуется повышение энергетического потенциала в 16 раз, что соответствует 10 lg. 16 = 12 дБ.

2. Если чувствительность приемника (либо мощность передатчика, или ЭОП) изменяется, например, на 1,3,7,12 дБ, то дальность соответственно изменится в 1,06; 1,19;1,5; 2раз.

3. При заданных времени обзора пространства и объеме обозреваемого пространства дальность является функцией произведения средней мощности передатчика и площади раскрыва антенны, т. е. при использовании антенных решеток можно без ухудшения свойств РЛС выбирать передающее устройство состоящим или из большого количества маломощных элементов, или из малого числа элементов большой мощности.

4. Увеличение длины волны при неизменных размерах антенны уменьшает ее направленные свойства.