Сибирский федеральный университет Групповое занятие по дисциплине «ВОЕННО –ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА» Тема № 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАДИОЛОКАЦИИ. Занятие № 5. Методы обзора пространства, применяемые в РЛС РТВ
Учебные цели: 1. Изучить существующие методы обзора пространства в современных РЛС. Преимущества и недостатки каждого из методов. 2. Рассмотреть формирование зоны обнаружения в дальномерах и высотомерах.
Учебные вопросы: 1. Виды обзора пространства , дальность и зона обнаружения (ЗО). 2. Формирование зоны обнаружения в дальномерах и высотомерах.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЛЕТУЧКИ 1. Перечислить основные принципы радиолокации. Какие параметры ЛА позволяют определять эти принципы? 2. Какова классификацию РЛС по тактическим признакам. Чем они принципиально отличаются друг от друга. 3. Написать уравнение дальности прямой видимости. Раскрыть составляющие уравнения. 4. Перечислить основные характеристики РЛС по защите от активных помех и дипольных отражателей.
Вопрос№ 1. Виды обзора пространства , дальность и зона обнаружения (ЗО). Радиолокационное поле активной локации (РЛП), формируемое РЛС радиотехнических подразделений, представляет материальную основу, обеспечивающую решение РТВ задач радиолокационной разведки, выдачи разведывательной и боевой информации. Сплошное РЛП оценивается внешней границей (максимальной дальностью обнаружения на заданной высоте, высотой нижней – Hmin и верхней- Hmax кромок поля и коэффициентом перекрытия-Кр
Зоной видимости называют часть пространства, в пределах которой радиолокатор может осуществлять функции обнаружения или измерения с требуемыми качественными показателями при заданной эффективной поверхности цели. Соответственно говорят о зонах обнаружения и измерения.
Сибирский федеральный университет Зона обнаружения (зона видимости) – это область пространства, в пределах которой РЛС обеспечивает обнаружение цели (с определенной эффективной отражающей поверхностью) при заданных вероятности правильного обнаружения и вероятности ложной тревоги.
Сибирский федеральный университет Зона обнаружения (ЗО) определяется : -формой диаграммы направленности антенны (ДНА); - дальностью обнаружения РТС (энергетическим потенциалом РТС); - способом обзора пространства; - характеристиками позиции, на которой развернуто РТС; - помеховой обстановкой. В РЛС РТВ обычно задаются вероятности правильного обнаружения Pоб = 0, 5 и вероятности ложной тревоги Рлт = 10 - 4. . . 10 - 8. ЗО РТС являются исходной информацией для определения радиолокационного поля подразделений и частей РТВ.
Для оценки параметров ЗО пользуются не пространственной зоной, а её полусечением вертикальной плоскостью (рис. 1). Форма ЗО характеризуется зависимостью дальности обнаружения от высоты Д = f (H). Параметрами ЗО РЛС являются: минимальный min (ε ) и максимальный max (ε ) углы места, максимальные высота max (H ) и дальность max (Д ) обнаружения цели. В основной массе РЛС РТВ применяется косекансная диаграмма направленности в которой угол места ε 0 (рис. 1) делит полусечение ЗО на два участка: изодальностный и изовысотный. Для изодальностного участка ЗО дальность обнаружения цели с заданной ЭПР Д = Д max при ε∈. [ ε min , ε 0 ] . Из треугольника ОАВ найдем ДО цели в пределах изовысотного участка:
Как определяется Hmax (высота) при косеконсной диаграмме направленности в вертикальной плоскости? Н ε. В 0 А Hmax RМВ . Изовысотный участок Изодальностный участок 0 С До Д Рис. 1. Сечение зоны обнаружения радиолокационной станции в угломестной плоскости Из треугольника ОВС находим : . . Радиус мертвой воронки
Отсюда для некоторого фиксированного угла ε в пределах изовысотного участка ЗО Таким образом, аналитическое выражение для ЗО РЛС как зависимость ДО цели от угла места можно представить в следующем виде: Такую форму ЗО называют косекансной. (Нмакс = Dмакс / cosec о).
Параметры ЗО выбирают с учетом тактических требований и технических возможностей их реализации. Значение min ε в РЛС сантиметрового диапазона ограничивается условиями распространения сантиметровых волн в приземном слое атмосферы. С одной стороны, необходимо выбрать как можно более близким к нулю, с другой – необходимо оторвать ДНА от земли, так как облучение земной поверхности в сантиметровом диапазоне волн приводит к сильной изрезанности ЗО на малых углах места вследствие интерференции прямого и отраженного от неровной поверхности лучей. Из-за движения под действием ветра покрывающих земную поверхность кустов, травы и другое непрерывно изменяется амплитуда и фаза отраженного луча и, следовательно, непрерывно меняется форма зоны. Поэтому практически в сантиметровом диапазоне выбирают.
В метровом и нижней части дециметрового диапазона волн ЗО формируется с учетом влияния земли и значение min ε для ровного участка поверхности практически однозначно определяется отношением длины λ к высоте подъема фазового центра антенны В настоящее время считается целесообразным выбор значений max ε порядка 35… 45° в сантиметровом диапазоне и 20… 30° – в метровом. При этом радиус «мертвой воронки» составляет (1… 1, 5) и соответственно Верхняя граница ЗО max H должна быть не меньше потолка полёта состоящих на вооружении и перспективных СВН противника. Для современных РЛС max H ≥ (40. . . 60) км. Максимальную ДО Дmax целей, летящих на максимальной высоте max H , желательно получить равной дальности прямой видимости:
Дальность обнаружения целей РЛС определяется уравнением радио локации, которое устанавливает связь тактических характеристик РЛС с техническими параметрами её систем, характеристиками цели и внешними условиями. Уравнение радиолокации является основой при проектировании РЛС любого назначения, предъявлении требований к основным трактам и системам, выборе оптимального режима работы в конкретной воздушной и поверхностной обстановке, оценке степени влияния качества эксплуатации на боевые возможности РЛС и т. д. – коэффициент усиления излучающей (передающей) антенны РЛС; – энергия, излучаемая передающей антенной РЛС; – коэффициент различимости (отношение сигнал/шум на входе приемника, при котором обеспечивается заданное качество обнаружения);
Сибирский федеральный университет . Поскольку Эи = Рср tобз, то дальность действия при обзоре пространства Так как Эи М G =(Pи и / Т) tобз Gэкв / G = Pср tобз Gэкв. Из формулы видно, что дальность обнаружения можно увеличить за счет: -уменьшения просматриваемого сектора обзора з. экв , т. е. увеличения Gэкв = 4 / з. экв ; -увеличения времени обзора tобз, однако это приводит к уменьшению темпа выдачи данных, что в ряде случаев недопустимо; -увеличения средней мощности излучения; -увеличения эффективной поверхности приемной антенны Аэф , определяемой как произведение коэффициента использования апертуры приеме исп и геометрической площади раскрыва антенны А геом Аэф = Агеом исп.
Рис. 2. К определению понятия телесного (пространственного) угла
СПОСОБЫ ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА БОЕВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РЛС Информацию о наличии целей в ЗО РЛС получают в процессе обзора её элементов разрешения. Время, затрачиваемое на однократный обзор зоны, и очередность просмотра её элементов разрешения определяются способами обзора. Кроме того, от способа обзора зависит и значение средней мощности зондирующих сигналов РЛС. Непрерывный обзор ЗО является обязательным режимом функционирования РЛС.
В существующих РЛС используют различные способы обзора зоны обнаружения (ЗО). Выбор того или иного способа обзора зависит от назначения РЛС, поскольку от него зависят многие характеристики РЛС: -время обнаружения цели в зоне; -количество измеряемых координат и точность их измерения; -разрешающие способности по угловым координатам, дальности и радиальной скорости; -скорость обновления информации; -помехозащищенность РЛС (особенно от пассивных помех). Требуемая форма ЗО может формироваться соответствующим выбором формы ДНА РЛС (на прием и передачу) и закона изменения ее положения в пространстве, при которых в наибольшей степени обеспечиваются заданные тактикотехнические требования.
Сибирский федеральный университет Обзор пространства - способ перемещения луча (лучей) антенны (антенн), обеспечивающий в РЛС поиск целей и их сопровождение. В зависимости от времени, затрачиваемого на получение информации от всех элементов ЗО, различают следующие виды обзора: последовательный, параллельный, смешанный и адаптивный обзор пространства. 1. Последовательный обзор- получение информации из всех элементов разрешения последовательно во времени, осуществляется при развертывающем движении (сканировании) луча ДНА в пределах всей зоны обзора. В зависимости от характера перемещения луча в пространстве для ограниченной по углам зоны обзора различают:
Сибирский федеральный университет - конический обзор пространства, при котором антенна РЛС с узкой ДН равномерно вращается в пространстве, образуя конус с вершиной у антенны; - круговой обзор пространства. , осуществляемый путем кругового вращения антенны или ДНА РЛС; - секторный обзор пространства, при котором антенна или ДНА РЛС качается в пределах заданного сектора; - спиральный обзор пространства, при котором луч быстро вращается вокруг некоторой оси, с ней он образует медленно уменьшающийся угол. Из-за непостоянства угловой скорости сканирования время облучения в пределах ширины ДНА растет по мере приближения к оси вращения. Такой способ эффективен при наличии априорной информации об угловом положении цели; - циклоидный обзор пространства, при котором луч вращается вокруг оси, смещенной относительно него на постоянный угол, а сама ось медленно разворачивается в горизонтальной плоскости. Плотность растра, имеющего вид циклоиды со скольжением неравномерна, поэтому время облучения на верхнем и нижнем краях зоны больше, чем в центре; - кадровый обзор пространства применяется при отсутствии априорной информации об угловом положении цели. Луч совершает относительно быстрое возвратно-поступательное движение по одной угловой координате и медленно изменяет свое положение по другой. Такой вид обзора используется в режиме поиска целей, в наземных и корабельных радиолокаторах орудийной наводки.
Сибирский федеральный университет Винтовой обзор складывается из кругового вращения в азимутальной плоскости и медленного изменения положения луча по углу места. Спиральный обзор означает, что проекция луча на плоскость, перпендикулярную оси вращения, имеет вид спирали. Осуществляется путем быстрого перемещения луча по спирали вокруг оси, образующей центр зоны обзора). Спиральный обзор применяется при игольчатых диаграммах направленности в некоторых типах самолетных радиолокаторов и станций орудийной наводки. Конический обзор можно рассматривать как частный случай спирального, когда угол у между осью вращения а осью луча не изменяется. Этот угол при спиральном обзоре меньше 45°, а при винтовом может быть значительно больше. Винтовой и спиральный обзоры применяются в режиме поиска цели, а коническое сканирование совершается в режиме автоматического слежения за целью. К коническому сканированию проще перейти от спирального обзора, чем от винтового. Зигзагообразный обзор означает колебательное движение луча по азимуту или углу места с постепенным изменением его положения по другой угловой координате. Такая траектория луча выгодна тем, что позволяет устанавливать секторы обзора независимо по азимуту и углу места.
По траектории движения луча различают следующие программы обзора: винтовой спиральный строчный(КАДРОВЫЙ) циклоидальный
Сибирский федеральный университет 2. Параллельный обзор (число антенных лучей равно числу элементов разрешения по угловым координатам)предполагает получение отраженных сигналов со всех угловых направлений одновременно. Это происходит, когда лучи антенны в статическом положении полностью перекрывают зону обзора. 3. Смешанный обзор, по одной координате осуществляется одновременный обзор, а по другой последовательный. Требует веерной ДНА, когда просмотр части зоны по одной угловой координате производится одновременно, а по другой – последовательно. 4. Адаптивный обзор требует учета результатов обработки сигналов и правил принятия решений. Различают: - программируемый обзор пространства, характеризуется возможностью управления конфигурацией зоны обзора и скоростью сканирования угловых позиций по априорной информации о пространственном распределении целей, или по результатам предыдущих направлений. Часто применяется в РЛС с электромехническим сканированием; - управляемый обзор пространства, может использоваться в РЛС с ФАР, обеспечивающими электронное (практически безынерционное) управление лучом ДНА, при котором дополнительным управляемым параметром является очередность зондирования угловых направлений.
Виды обзора: а – последовательный по углу места и по азимуту; б – смешанный обзор: параллельный по углу места и последовательный по азимуту
Виды параллельного обзора: а – в угломестной плоскости; б – в азимутальной плоскости
Рассмотрим далее способы обзора ЗО, реализуемые в средствах радиолокации РТВ. Первый способ обзора (рис. 3 а)– РЛС просматривает сектор обзора Ω. При этом ДНА на передачу (штриховая линия) и прием (сплошная линия) одинаковые. Ширина ДНА в вертикальной (угломестной) плоскости соответствует угловому размеру ЗО в этой плоскости. Обзор по азимуту осуществляется последовательно. Данный способ обзора чаще используется в радиолокационных дальномерах метрового диапазона волн. Второй способ обзора – РЛС с раздельными на передачу и прием антеннами (рис. 3 б) просматривает ЗО. ДНА на передачу такая же, как и в предыдущем способе. Приемная антенна состоит из ряда парциальных каналов с игольчатыми ДН, смещенными в угломестной плоскости. Подобный способ обзора применяется в одночастотных трехкоординатных РЛС с зеркальными антеннами и многоканальным облучателем на прием и в РЛС с пассивными ФАР.
Рис. 3. Способы обзора пространства: а – с одинаковыми ДНА на передачу и прием; б – с раздельными ДНА на передачу и прием; в – с игольчатой ДНА; г – с параллельными ДНА на передачу и прием
Третий способ обзора – радиолокатор просматривает сектор обзора одним игольчатым лучом на передачу и прием последовательно во времени п о у глу м еста и а зимуту ( рис. 3 в). Способ обзора ЗО применяется в РЛС с активной ФАР и в радиовысотомерах. Четвертый способ обзора – обзор ЗО производится параллельно по углу места и последовательно по азимуту с помощью парциальных ДН на передачу и прием. Способ обзора применяется в многочастотных радиолокационных дальномерах сантиметрового диапазона волн и трехкоординатных РЛС с частотным или электронным управлением лучом ДНА в угломестной плоскости.
Проведем сравнительный анализ способов обзора ЗО (рис. 3 а–г). При анализе способов обзора будем считать, что РЛС имеют одинаковые параметры ЗО: время обзора и равномерную скорость обзора. ЗО будем считать изодальностной (рис. 1). В результате сравнения способов обзора можно сделать следующие Выводы: Информационная способность второго, третьего и четвертого способов обзора выше, чем при использовании первого. В отличие от первого способа они позволяют, кроме дальности и азимута, определить высоту полета цели (при достаточном количестве парциальных каналов во втором и четвертом способах). Возможности второго, третьего и четвертого способов обзора с точки зрения разрешения угловым координатам одинаковы. Первый способ обзора не обладает разрешающей способностью по углу места. Более высокая точность измерения угла места достигается в третьем способе обзора.
В условиях воздействия ПП более высокая помехозащищенность РЛС обеспечивается при втором, третьем и четвертом способах, так как они обеспечивают меньший разрешаемый объём по сравнению с первым способом. Снижение скорости обзора приводит к уменьшению средне квадратического разброса доплеровских частот в спектре эхо-сигнала ПП и, следовательно, к повышению коэффициента подавления помех, реализуемого в системе СДЦ. В условиях АП лучшими способами обзора являются третий и четвертый. При четвертом способе обзора РЛС может работать на различных частотах в парциальных каналах. Третий и четвертый способы при электрическом управлении антенным лучом позволяют реализовать программный адаптивный обзор.
В случае изовысотной ЗО (рис. 1) наихудшим, с точки зрения рационального распределения излучаемой энергии по углу места, являетсяпервый способ обзора. Таким образом, от выбора вида и способа обзора пространства зависят важнейшие тактико-технические характеристики РЛС – время обзора, темп обновления и выдачи информации, разрешающие способности и точности измерения координат, помехозащищенность, а также степень сложности технической реализации и стоимость. Несмотря на достаточно высо кую степень проработки и внедрения видов и способов обзора пространства представляются актуальными задачи разработки алгоритмов прграммного обзора с адаптацией к условиям наблюдения.
εМАХ RМВ НМАХ εМIN ДМАХ Рис. Сечение зоны обнаружения i-ой РЛС (РЛК) в вертикальной плоскости. Здесь: , – соответственно максимальный и минимальный углы места; RМВ – радиус «мёртвой» воронки; – максимальная дальность обнаружения; – максимальная высота ( «потолок» ) обнаружения
Вопрос№ 2. Формирование зоны обнаружения в дальномерх и высотомерах. Для успешного решения задач радиолокационной разведки и выдачи информации ЗО РЛС (РЛК) боевого режима в вертикальной плоскости должна быть косекансной (рис. 1). 2. 3. 1. ЗОНЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ ДАЛЬНОМЕРАМИ Форма ЗО дальномеров в горизонтальной плоскости должна быть круговой (рис. 4, а), а в вертикальной плоскости – такой, чтобы для при ε∈. [ ε min , ε 0 ] нижних углов места обеспечивалась заданная ДО, а для углов места ε 0 ≤ εmax – заданная высота (рис. 4 б).
Рис. 4. Сечение ЗО дальномеров: а – горизонтальной плоскостью; б – полусечение вертикальной плоскостью
Значение ε 0 определяется требуемыми величинами Hmax Дmax обнаружения целей: Аналитически ЗО (зависимость ДО от угла места цели) описывается известным выражением: и называется косекансной. Формирование обнаружения заданного вида достигается выбором формы ДНА дальномеров, вида и параметров обзора пространства. В дальномерах выбирают ДНА узкой в азимутальной плоскости и широкой – в угломестной.
Многоканальное построение дальномеров является более сложным, но имеет ряд достоинств по сравнению с одноканальным: повышается помехозащищенность дальномеров от АП, так как рабо чие частоты каналов могут существенно отличаться друг от друга; каждый луч может формироваться с помощью отдельной антенны, поэтому появляется возможность управления формой ЗО в вертикальной плоскости в соответствии с воздушной и помеховой обстановкой, например: -совмещение в пространстве нескольких лучей с целью увеличения дальности или высоты обнаружения целей под определенными углами места за счет уменьшения влияния флюктуаций ЭПР целей, а также повышения помехозащищенности дальномеров от активных и пассивных помех; -выключение или загрубление усиления отдельных приемных каналов, перегруженных помехами, с целью обнаружения и проводки целей другими каналами; -выключение отдельных передающих каналов при обнаружении пуска противорадиолокационных ракет с целью снижения вероятности наведения на дальномер;
-наличии возможности управления ЗО не означает, что дальномер вышел из строя полностью; -используются большие площади антенн (коэффициенты усиления антенн в каждом угломестном направлении), вследствие чего достигается существенный выигрыш в необходимой энергии (мощности) передающегоустройства. Действительно, из уравнения радиолокации: где F(β, ε) – значение ДНА в направлении с координатами β, ε ; M – число импульсов в пачке, следует, что коэффициент усиления антенны G в большей мере влияет на ДО, чем другие энергетические параметры РЛС. Так, при сужении ДНА в n раз (путем соответствующего увеличения размеров антенны) во столько же раз возрастает коэффициент усиления антенны G. При этом мощность каждого канала передатчика можно уменьшить в n 2 раз
Увеличение размеров антенны и числа каналов приводит к возрастанию объема аппаратуры дальномеров. Поэтому узкими делают лучи ДНА, перекрывающие нижние углы места (εmin. . . ε 0 ), где цели должны обнаруживаться на максимальной дальности (рис. 1). Лучи ДНА верхних углов места (ε 0. . . εmax ) делают широкими, так как ДО целей в зоне этих углов должна быть существенно меньше. В горизонтальной плоскости ширину лучей ДНА выбирают одинаковой.
2. 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОНЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ В РЛС МЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН В РТВ ВВС используются РЛС различного целевого назначения, работающие в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. Выбор того или иного диапазона волн основывается на возможности обеспечения в нем требуемых характеристик РЛС. Необходимость получения в РЛС боевого режима высокой точности измерения угловых координат и разрешающей способности по угловым координатам обусловили использование в них сантиметрового и коротковолновой части дециметрового диапазонов волн. В РЛС дежурного режима используется метровый диапазон волн, ко торый обладает рядом достоинств, способствующих успешному решению ряда задач. В метровом диапазоне волн могут быть обеспечены, при прочих равных условиях, значительно большие дальность и потолок обнаружения целей, особенно малоразмерных.
Это обусловлено следующими обстоятельствами: среднее значение ЭПР аэродинамических целей в метровом диапазоне волн больше, чем в сантиметровом и дециметровом. Это особенно характерно для малоразмерных целей; формирование ДНА РЛС в метровом диапазоне волн в вертикальной плоскости происходит с участием земной поверхности. Интерференция прямой и отраженной волн приводит к усилению электромагнитного поля в отдельных угломестных направлениях практически вдвое и ослаблению почти до нуля – в других. При правильном выборе параметров антенной системы и высоты ее установки над поверхностью земли усиление поля будет происходить под небольшими углами места. Это позволяет почти вдвое увеличить ДО целей, летящих на средних и больших высотах;
А) Б) Рис. 5. Примерные характеристики обратного вторичного излучения транспортного самолёта для длин волн
в метровом диапазоне характеристика вторичного излучения воздушного объекта менее изрезана и, следовательно, меньше флюктуации амплитуды отраженных сигналов, чем в сантиметровом диапазоне волн. Поэтому вероятность обнаружения целей в границах ЗО РЛС метрового диапазона в меньшей степени зависит от дальности. В указанном диапазоне волн практически не наблюдаются отражения от гидрометеоров (туманов, дождя и т. п. ). Это объясняется характером зависимости ЭПР тел шарообразной формы от отношения радиуса шара к длине волны R / λ. При R / λ <<1 ЭПР шара (в частности, капель) ничтожно мала. РЛС метрового диапазона волн обладают лучшей защищенностью от ПП. Это объясняется, во-первых, тем, что в данном диапазоне меньше ширина спектра флюктуаций ПП: Где Fп – частота повторения зондирующих сигналов РЛС. Поэтому число «слепых» скоростей в диапазоне возможных скоростей целей невелико:
Где ΔVr – разброс значений радиальных составляющих скоростей отражателей в импульсном объеме РЛС. Во-вторых, в метровом диапазоне волн больше интервал между соседними значениями «слепых» скоростей: где п Fп – частота повторения зондирующих сигналов РЛС. Поэтому число «слепых» скоростей в диапазоне возможных скоростей целей невелико: РЛС метрового диапазона волн менее уязвимы для самонаводящихся на излучение снарядов, так как в этом диапазоне волн достаточно сложно обеспечить требуемую точность наведения ракет из-за ограниченных размеров бортовых антенных систем.
Однако имеется и ряд ограничений, возникающих при использовании метрового диапазона волн. Наибольшую трудность вызывает обеспечение требуемых точностных характеристик и разрешающих способностей по угловым координатам. Даже при невысоких требованиях к этим характеристикам в РЛС дежурного режима антенные системы в метровом диапазоне волн имеют большие размеры. Громоздкость антенных систем ухудшает устойчивость Р ЛС к огневому воздействию, снижает мобильность, затрудняет эксплуатацию в сложных климатических условиях. Влияние подстилающей поверхности на формирование ДНА требует для размещения РЛС на позиции ровной площадки радиусом 1, 5… 2 км, что в реальных условиях не всегда выполнимо.
Требование рационального распределения энергии в угломестной плоскости приводит к необходимости формирования косекансной формы ДНА для обзорных РЛС. В метровом диапазоне волн, используемом в РЛС дежурного режима, сформировать ДНА косекансного типа затруднительно в силу следующих причин. Во-первых, в метровом диапазоне волн сложно создать одновременно узкую ДНА в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для этого антенная система РЛС должна иметь бóльшие (до нескольких десятков метров) размеры раскрыва в обеих плоскостях. Поэтому, как правило, на излучение формируют не веер лучей, а одну широкую в вертикальной плоскости ДНА, далекую от косекансной формы из-за влияния земной поверхности и ограниченных размеров антенны в вертикальной плоскости. Форма ДНА на прием зависит от количества измеряемых координат целей. В двухкоординатных РЛС используется одна антенна на передачу и прием и соответственно ДНА одинакова на излучение и прием.
Во-вторых, в формировании ДНА принимает участие поверхность земли, поэтому позиция РЛС должна удовлетворять определенным требованиям. Размеры ровной площадки должны быть не меньше области, существенной для отражения радиоволн и определяемой в основном первой зоной Френеля. На практике радиус ровной площадки h Где а– высота электрического центра антенны над поверхностью земли. Допустимую величину неровной площадки находят по критериям Рэлея: где Θ – угол падения электромагнитной энергии.
Рис. Формирование ДНА при участии земной поверхности
Напряженность электромагнитного поля прямой и отраженной волн, переходящих в любую удаленную точку (точка А для нашего случая) под углом места ε к линии горизонта, может быть записана в виде
Результирующая ДНА представляет собой произведение ДНА в свободном пространстве и интерференционного множителя Ф(ε) : Характер результирующей ДНА для этого случая приведен на рис. 7. . Глубина провалов ДНА доходит до нуля, а в направлении максимумов напряженность поля удваивается по сравнению со случаем формирования ДНА в свободном пространстве
Рис. 7. Примерный вид результирующей ДНА РЛС метрового диапазона волн при горизонтальной Следовательно, в направлениях максимумов ДО цели увеличивается вдвое, что является положительным эффектом влияния земной поверхности. Однако наличие провалов в ДНА снижает качество проводки целей. Поэтому на практике принимаются специальные меры для исключения провалов или уменьшения их глубины.
Формирование результирующей ДНА РЛС метрового диапозона с помощью разнесённых по высоте антенн Н Fв (e ) + FН (e ) + + Д
2. 3. ЗОНЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ РАДИОВЫСОТОМЕРАМИ Подвижный радиолокационный высотомер (ПРВ) представляет собой одноканальную импульсную РЛС. Его антенна формирует однолепестковую ДНА лопаточного вида (узкую в угломестной плоскости (0, 5… 0, 8 о) и сравнительно широкую (несколько градусов) в азимутальной плоскости). Для осуществления обзора пространства и измерения угла места цели производится механическое качание антенны в вертикальной плоскости (рис. 8). В пределах углов εmin εmax система вращения антенны (или ППК) обеспечивает установку антенны на азимут цели (в режиме работы по целеуказанию от дальномера) либо вращение ее с заданной скоростью вкруговую или в установленном секторе. ПРВ в режимах секторного обзора и по целеуказанию создает изодальностную ЗО (рис. 8). Поэтому некоторая часть электромагнитной энергии зондирующих сигналов расходуется неэффективно при обзоре ЗО под большими углами места.
Рис. 8. ЗО радиолокационного высотомера: а – полусечение ЗО угломестной плоскостью; б – движение луча ДНА в секторном режиме обзора
. Обзор пространства и измерение координат в : радиовысотомерах. Как производится расчёт высоты? . , . . По теореме косинусов имеем: При Вынося из под корня, имеем: Учитывая, что при малых значениях x Рис. К расчету высоты цели
Здесь - эквивалентный радиус Земли. Таким образом, определение высоты цели сводится к измерению , угла места ее наклонной дальности и расчету высоты по формуле. Дальность цели в высотомерах, также как и в дальномерах, измеряется импульсным методом.
На валу качание зеркала антенны устанавливается датчик угла места, с которого в каждый момент времени выдается напряжение, пропорциональное синусу угла места максимума луча антенны. Для определения высоты фиксируется значение приема центра пачки отраженных импульсов. Определение высоты производится по индикатору высоты, который обеспечивает автоматическое решение уравнения (На экране индикатора создается растровая развертка в координатах: дальность (по горизонтали) - высота (по вертикали).
Рис. Траектория развертки луча на индикаторе высоты
6. Каков метод обзора по дальности?
Заключительная часть: 1). Подвести итоги занятия. 2). Дать задание на самоподготовку: 1. Дать определение что такое радиолокационное поле активной радиолокации, и зоны обнаружения РЛС? 2. Как определяется Hmax (высота) при косеконсной диаграмме направленности в вертикальной плоскости? 3. Как выбираются параметры зоны обнаружения с учетом тактических требований и технических возможностей их реализации ? Максимальная дальность обнаружения целей 4. Отчего зависят способы обзора РЛС и какие учитываются основные факторы?
5. Какие программы обзора в РТВ получили наибольшее распространение? Раскрыть их суть. 6. Каков метод обзора по дальности? 7. Какие программы обзора различают по траектории движения луча? Объяснить. 8. Формирование зоны обнаружения в дальномерах. Объяснить параметры изодальнего и изовысотного участков ДН. 9. Обзор пространства и измерение координат в радиовысотомерах. Как производится расчёт высоты?
Скачать презентацию Сибирский федеральный университет Групповое занятие по дисциплине ВОЕННО
ОП-ГРз1-5.pptx