3. Розрахунок дальності дії імпульсної РЛС у вільному просторі



Вхідні дані для розрахунку діаграми видимості РС у вертикальній площині наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1.

№ варіанту

, м

Dмах, м

Н, м

min,

max,



09

1.3

60000

30

6

40



Вхідні дані для розрахунку діаграми видимості РС у вертикальній площині наведені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2.

№ варіанту

Dмах, м

GA

, м

mp

PШ, дБ/км

, дБ/км

D, м



09

45000

900

0.05

35

-85

0.025

25000



3.1. Введення



Дальністю дії радіолокаційної станції називається найбільша відстань між станцією і цілю, на якому виявлення цілі проводиться із заданою вірогідністю правильного виявлення і помилкової тривоги.

Дальність дії залежить від технічних параметрів станції, характеристик цілі, умов розповсюдження радіохвиль, наявності і рівня різного роду перешкод і ряду інших чинників, більшість з яких змінюється в часі випадковим чином. Їх кількісні значення, необхідні для розрахунку дальності, можуть визначатися лише з якоюсь вірогідністю, що визначається у результаті і вірогідність набутого значення дальності дії.

При опромінюванні потоком електромагнітної енергії одиночної цілі, що знаходиться у вільному просторі, невелика частина розсіюванної цілю енергії прямує у бік приймальної антени РЛС. Звичайно, приймальна антена розташовується в одному пункті з передавальною або (при імпульсній роботі) є одночасно і передавальної.

Якщо передавальний пристрій РЛС виробляє енергію випромінювання Евип максимальне значення коефіцієнта посилення передавальної антени по потужності рівне Go прд і ціль знаходиться на відстані D від радіолокаційної станції, то щільність потоку енергії у цілі.

Кількість енергії, яка відображена цілю, визначається середнім значенням ефективної площі, яка відображує цілі D Equation.DSMT4 HYPER14HYPER15.

Енергія радіолокаційного сигналу в вільному просторе, що поступає з антени в узгоджений з нею приймач, дорівнює



, (3.1)



де – потужність випромінювання,

– ефективна площа приймальної антени.

На максимальній дальності виявлення енергія сигналу, що приймається, рівна пороговому значенню, тобто мінімально необхідному для виявлення із заданою вірогідністю HYPER14HYPER15 і .

Величина порогового значення енергії визначається чутливістю приймача РЛС . Таким чином, для максимального значення дальності Dмах маємо:



.DSMT4 HYPER14HYPER15 , (3.2)

де

– коефіціент помітності,

– спектральна щільність потужності шуму приймача,

– коефіціент шуму приймача,

Equation.DSMT4 HYPER14HYPER15 – постійна Больцмана.



Рівняння дальності можно записати у вигляді:



. (3.3)



Цей вираз може бути також відображено в інших еквівалентних видах, якщо використовувати відому залежність між коефіцієнтом посилення і розкриттям антени:



(3.4)



Підставляючи значення формули 3.4 у 3.3 отримаємо формулу 3.5.



. (3.5)



Якщо в РЛС для випромінювання і прийому використовується одна і та ж антена, то формулу 3.5 можна записати у вигляді:



(3.6)



Розглянемо випадок, коли земля в районі точки віддзеркалення є достатньо гладкою і є поверхнею, що ідеально віддзеркалює, ціль спостерігається в межах кута місця ум ( 10, амплітудні відмінності доданих сигналу неістотні.

Амплітуда напруженості поля випромінювання (излучения) з урахуванням впливу землі за таких умов дорівнює



, (3.7)



де – амплітуда напруженості поля у випадку вільного простору,

– висота розташування антени,

– кут місця цілі.

Як випливає з формули (3.7), діаграма спрямованості антени із-за впливу землі набуває пелюсткового характеру з максимумом у точках, де

і мінімальними значеннями при (рисунок 3.1).



Рисунок 3.1 – Діаграма спрямованості у вертикальній площині при ненаправленій антені з урахуванням впливу Землі.



Вважаємо, що в РЛС використовуються для передачі і прийому однакові антени, розташовані на однаковій висоті h, або одна і та ж антена. При виявленні цілей, що летять низько, коли напрям на ціль антенної системи лежить нижче за максимум першої пелюстки:



(3.8)



При підстановці цього значення в 3.6 одержуємо формулу максимальної дальності виявлення цілей, які летять низько, з урахуванням впливу землі:



(3.9)



Як випливає з формули (3.9), залежність дальності виявлення цілей, які летять низько, від енергії випромінювання і чутливості приймача ще слабкіше, ніж для вільного простору. Істотніше дальність виявлення залежить від висоти польоту цілі Н і висоти антени радіолокаційної станції h. Найбільш доцільним способом збільшення дальності в цьому випадку є збільшення висоти підйому антени радіолокаційної станції. Ці умови на практиці виконуються вельми рідко (наприклад, коли частина енергії відображається від спокійної поверхні прісної води). Тому приведені співвідношення мають, в основному, якісний, а не кількісний характер. Реальні характеристики спрямованості і дальність дії визначаються шляхом обльоту конкретної радіолокаційної станції на різних висотах і вимірювання напруженості поля в різних крапках. При зміні позиції наземної РЛС подібний обліт повинен повторюватися.

Розповсюджуючись в атмосфері, радіохвилі ослабляються із-за втрати частини електромагнітної енергії, яка поглинається і розсівається молекулами кисню і водяної пари, атмосферними опадами, частинками пилу і іншими неоднорідностями атмосфери.

Ослаблення енергії залежить від довжини хвилі, температури, вологості, атмосферного тиску і параметрів частинок, що викликають поглинання і розсіювання електромагнітної енергії. Сніг і град при однаковій з дощем інтенсивності значно менше впливають на величину ослаблення енергії, тому їх можна не брати до уваги.

Слід мати на увазі, що загасання радіохвиль зменшується більш ніж в три рази при підвищенні температури від 0 до 40 С. Поглинання в кисні пропорційно квадрату тиску і, отже, зменшується з підйомом на висоту.

При проходженні радіохвиль в прямому і зворотному напрямах через ділянку атмосфери завдовжки l км, на якому загасання характеризується величиною дб/км, загальне ослаблення енергії буде рівне дб. Виражаючи в децибелах відношення енергій сигналів на вході приймача без урахування і з урахуванням ослаблення, одержуємо



(3.10)



Величина Dmax підраховується по формулі дальності дії для вільного простору; (п визначається по графіках(рисунок 3.2).



Рисунок 3.2 – Залежність дальності дії РЛС з урахуванням загасань радіохвиль в атмосфері від дальності дії у вільному просторі



3.2. Розрахунок діаграми видимості



3.2.1 Розрахунок діаграми бачності радіоелектронної системи в вертикальній площині.



Діаграма бачності знаходиться по формулі:



, (3.11)



де F() – нормована характеристика діаграми спрямованості антени в

кутомісній площині;

– довжина хвилі (м);

Dmax – максимальна дальність дії РЛС (км);

Н – висота підйому антени (м);

мін , мін – мінімальне та максимальне значення кута місця цілі (град);



Підставляючи вихідні дані отримаємо



(3.12)

Побудуємо графік:



Рис. 3.3 – Діаграма бачності

Кількість пелюстків результуючої ДН антени РЛС визначається числом півхвиль, що вкладаються в висоті антени над землею. Число пелюстків тим більше, чим більше висота антени та чим менше довжина хвилі. Тоді кількість пелюстків:

(3.13)



Ширина пелюстка:



(3.14)



Кут першого максимума пелюстка:



(3.15)



3.2.2 Розрахувати енергію випромінення РЛС, яка забезпечує , враховуючи поглинання електромагнітної енергії .

Маємо трасу , яка складається з двох частин: із впливом атмосфери і без впливу .

Енергію сигналу можна знайти з рівняння максимальної дальності дії РЛС:

(3.32)



де - дальність дії РЛС в вільному просторі;

Енергія шуму:



(3.33)



- енергія випромінювання РЛС.

Тоді енергія випромінювання дорівнює:



(3.34)



Знайдемо дальні дії РЛС в вільному просторі використавши (3.9) та зробивши елементарні перетворення:



(3.35)



Таким чином енергія сигнала дорівнює:



(3.36)



РТ 053.090701.04 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



РТ 053.090701.04 ПЗ



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.