- •Издание училища
- •В.1. Место рлс в радиолокационной системе
- •Глава 1. Основные характеристики рлс и требования, предъявляемые к ним
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Состав радиолокационной информации
- •1.3. Зона обзора
- •1.4. Точность измерения координат
- •1.5. Разрешающие способности по координатам
- •1.6. Помехозащищенность
- •1.7. Информационная способность
- •1.8. Надежность
- •1.9. Электромагнитная совместимость
- •1.10. Маневренные характеристики
- •Глава 2. Дальность действия рлс в различных условиях ее работы
- •2.1. Уравнение радиолокации в режиме обзора при произвольных форме зоны обнаружения и способе обзора
- •2.1.1. Вывод уравнения радиолокации
- •2.1.2. Изодальностная зона обнаружения
- •2.1.3. Изовысотная зона обнаружения
- •2.1.4. Смешанная зона обнаружения
- •2.2. Дальность действия рлс с учетом затухания радиоволн в атмосфере
- •2.3. Дальность действия рлс в условиях активных маскирующих помех
- •2.3.1. Дальность действия рлс в условиях активных шумовых маскирующих помех
- •2.3.2. Дальность действия рлс в условиях импульсных помех
- •2.4. Дальность действия рлс в условиях маскирующих пассивных помех
- •Действия рлс при включении аппаратуры защиты в условиях отсутствия пп
- •2.5. Дальность обнаружения маловысотных целей
- •2.6. Упрощенные формы записи уравнения радиолокации
- •Глава 3. Основные характеристики радиолокационных целей
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Статистические модели целей
- •3.3. Оценка влияния и на вероятность обнаружения цели
- •3.3.1. Оценка влияния вида плотности распределения вероятности эпц
- •3.3.2. Оценка влияния вида энергетического спектра флюктуации отраженного сигнала
- •3.4. Оценка среднего значения эффективной поверхности радиолокационных целей
- •3.4.1. Точечные (сосредоточенные) цели
- •3.4.2. Распределенные цели
- •3.5. Энергетический спектр флюктуаций сигнала, отраженного от точечной цели
- •3.6. Энергетический спектр флюктуаций сигнала, отраженного от распределенной цели
- •Глава 4. Показатели качества и параметры обнаружения
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Показатели качества радиолокационного обнаружения в точке
- •4.3. Показатели качества радиолокационного обнаружения за обзор
- •4.4. Период ложной тревоги
- •4.5. Интегральные вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги
- •4.6. Выбор значений показателей качества обнаружения
- •4.7. Параметры обнаружения и связь между ними
- •4.8. Определение требуемого значения отношения сигнал—шум на входе устройства сравнения с порогом
- •5.1. Основные отличия целей и маскирующих пассивных помех
- •5.2. Пути повышения помехозащищен-ности рлс в условиях маскирующих пассивных помех
- •5.3. Выбор структуры зондирующего сигнала при работе рлс в условиях пассивных помех
- •5.4. Способы обеспечения заданного значения 1-й слепой скорости
- •5.5. Классификация систем сдц
- •5.6. Обобщенная структурная схема и основные характеристики системы сдц
- •5.7. Система сдц с эквивалентной
- •5.7.1. Структурная схема системы сдц
- •5.7.2. Основные характеристики системы
- •5.7.3. Принципы построения элементов и устройств системы сдц
- •5.7.4. Влияние нестабильностей аппаратуры на эффективность сдц
- •5.8. Системы сдц с внутренней когерентностью на базе устройств чпк на радиочастоте
- •5.9. Системы сдц с внешней когерентностью
- •5.9.1. Система сдц с некогерентной компенсацией пп
- •5.9.2. Система сдц с помеховым гетеродином
- •5.9.3. Основные характеристики систем
- •5.10. Системы сдц на базе автокомпенсаторов
- •5.10.1. Структурная схема
- •5.10.2. Основные характеристики чпак
- •5.10.3. Требования к функциональным элементам чпак и их обеспечение
- •5.11. Фильтровые и корреляционно-фильтровые системы сдц
- •5.11.1. Фильтровые системы сдц
- •5.11.2. Корреляционно-фильтровые системы сдц
- •5.11.3. Основные характеристики систем
- •6.2.2. Шумовая автоматическая регулировка усиления
- •6.2.3. Усилители с логарифмической амплитудной характеристикой
- •6.2.4. Автоматическая регулировка порога ограничения
- •6.3. Повышение помехозащищенности за счёт увеличения плотности потока энергии зондирующего сигнала
- •6.4. Технические решения, обеспечивающие защиту рлс методом пространственной селекции
- •6.4.1. Основные пути реализации метода пространственной селекции
- •6.4.2. Уменьшение угловых размеров главного лепестка диаграммы направленности
- •6.4.3. Снижение уровня боковых лепестков
- •6.4.4. Уменьшение уровня приёма в направлениях на постановщики активных помех
- •6.5. Технические решения, обеспечивающие защиту рлс от помех по главному лепестку диаграммы направленности
- •6.6. Принципы построения систем перестройки рабочей частоты рлс
- •6.6.1. Требования к параметрам системы перестройки станции
- •6.6.2. Структурная схема спс
- •6.7. Устройства защиты рлс от импульсных помех
- •6.7.1. Виды импульсных помех
- •6.7.2. Устройства защиты от узкополосных импульсных помех
- •6.7.3. Устройства защиты от широкополосных импульсных помех
- •6.7.4. Устройства защиты от несинхронных импульсных помех
- •6.7.5. Особенности построения устройств защиты от оип
- •6.8. Принципы построения анализаторов помеховои обстановки в адаптивных рлс
- •Глава 7. Принципы построения аппаратуры пеленгации постановщиков активных помех
- •7.1 Требования предъявляемые к аппаратуре пеленгации
- •7.2. Обобщенная структурная схема и варианты технической реализации аппаратуры пеленгации
- •8.Обеспечение электромагнитной совместимости рлс
- •8.1. Пути обеспечения электромагнитной совместимости рлс
- •8.2. Технические решения, обеспечивающие ослабление неосновных излучений рлс
- •8.3. Технические решения, обеспечивающие ослабление приема по неосновным каналам
- •Глава 9. Потери в тракте приёма и выделения сигналов из помех и технические решения, обеспечивающие их снижение
- •9.1 Обобщенная структурная схема тракта приёма и выделения сигналов из помех
- •9.2. Потери в приёмной антенне
- •9.3. Потери в тракте высокой частоты на прием
- •9.3.1. Обобщенная структурная схема тракта высокой частоты импульсной рлс
- •9.3.2. Методика учета потерь в тракте высокой частоты
- •9.4. Потери за счет рассогласования частотной характеристики линейной части приемника и частотного спектра сигнала
- •9.4.1. Составляющие коэффициента потерь Lрф
- •9.4.2. Потери рассогласования, обусловленные наличием побочных каналов приема
- •Потери рассогласования,обусловленные неоптимальностью формы ачх линейной части приёмника
- •9.4.3. Потери рассогласования, обусловленные расстройкой приёмника по частоте
- •9.5. Требования к системам апч и технические решения, обеспечивающие их выполнение
- •9.6. Потери интегрирования
- •9.7. Принципы построения рециркуляторов
- •9.7.1. Общие сведении о рециркуляторах
- •9.7.2. Рециркулятор на базе ультразвуковой линии задержки
- •9.7.3. Требования к функциональным элементам рециркулятора
- •9.7.4. Многоступенчатые рециркуляторы
- •9.8. Накопители на электронно-лучевой трубке
- •9.9. Комплексирование накопителей
- •9.10. Потери. Обусловленные накоплением дополнительного шума
- •9.10.1. Причины возникновения потерь
- •9.10.2. Объединение сигналов в рлс с парциальной диаграммой направленности на приём
- •9.10.3. Накопление дополнительного шума на экране элт
- •9.10.4. Накопление дополнительного шума в вус
- •9.11. Потери за счет ограничения сигналов сверху
- •9.12. Потери за счет нестабильности порогового уровня и коэффициента усиления приёмника
- •9.13. Потери за счет нестационарности помех на входе системы обработки сигналов
- •9.13.1. Причины нестационарности помех
- •9.13.2. Стабилизация вероятности ложной тревоги в условиях отражений от протяженных источников пп
- •9.13.3. Непараметрические обнаружители
- •9.14. Потери, связанные с работой оператора
- •9.15. Методика учета потерь в тракте приёма и выделения сигналов
- •Глава 10. Обеспечение требований к параметрам зондирующего сигнала
- •10.1. Параметры зондирующего сигнала и их влияние на характеристики рлс
- •10.2. Основные типы передающих устройств и их сравнительная характеристика
- •Глава 11. Влияние способа обзора зоны обнаружения на характеристики рлс
- •11.1. Виды и способы обзора зоны
- •11.2. Сравнение способов обзора зоны обнаружения при отсутствии потерь
- •11.3. Сравнение способов обзора зоны обнаружения при наличии потерь
- •11.4. Возможности уменьшения числа парциальных каналов в трехкоординатных рлс
- •Глава 12. Обеспечение требований к точности измерения координат
- •12.1. Общие сведения об ошибках измерения. Связь между ошибками
- •12.2. Ошибки измерения дальности и технические решения, обеспечивающие их снижение
- •12.2.1. Потенциальная ошибка измерения дальности
- •12.2.2. Ошибка измерения дальности за счет особенностей распространения радиоволн
- •12.2.3. Инструментальная ошибка измерения дальности
- •12.2.4. Динамическая ошибка
- •12.3. Ошибки измерения угловых координат и технические решения, обеспечивающие их снижение
- •12.3.1. Потенциальная ошибка
- •12.3.2. Ошибки измерения угловых координат за счёт особенностей распространения радиоволн
- •12.3.3. Инструментальная ошибка измерения угловых координат
- •12.4.1. Уравнение высоты
- •К разрешающим способностям рлс по координатам
- •13.5. Реальная разрешающая способность рлс по высоте
- •13.6. Вероятность разрешения целей в группе
- •Глава 14 особенности построения рлс с широкополосными зондирующими сигналами
- •Глава is. Особенности построения рлс с электронным управлением лучом
- •Глава 16. Особенности построения мс с цифровой обработкой сигналов
- •16,3.1. Общие понятия
- •16.3.3. Устройство квантования
- •16.3.4, Параметры ацп
- •16.3.5. Типы ацп
- •16.4.1. Обнаружитель типа движущегося окна
- •16.5. Особенности построения цифровых обнаружителей
- •16.5.1. Вычислитель модуля
- •16.5.2. Цифровые накопители
- •16.7.2. Особенности технической реализации цгфп,
- •16.7,3. Особенности технической реализаций
- •16.8. Цифровые авто компенсаторы
- •Глава 1. Основные характеристики рлс и требования, предъявляемые
- •Глава 2. Дальность действия рлс в различных условиях ее работы . 22
- •Глава 3. Основные характеристики радиолокационных целей ... 43
- •Глава 4. Показатели качества и параметры обнаружения .... 59
- •Глава 5 Обеспечение требуемой помехозащищенности рлс и условиях
- •Глава 7. Принципы построения аппаратуры пеленгации постщювщиков
- •Глава 8. Обеспечение электромагнитной совместимости рлс . . . F79
- •Глава 10. Обеспеченно требований к параметрам зондирующего сигнала 22s1
- •Глава 13. Обеспечение требований к разрешающим способностям рлс
- •[6.Я. Цифровые Ёвтокомпевсаторы 345
3.4. Оценка среднего значения эффективной поверхности радиолокационных целей
3.4.1. Точечные (сосредоточенные) цели
К точечным относятся цели, размеры которых значительно меньше соответствующих размеров импульсного объема РЛС. Среднее значение эффективной поверхности точечных целей определяется экспериментально. В табл. 3.1 приведены средние значения эффективной поверхности некоторых радиолокационных целей.
Таблица 3.1
Радиолокационная цель |
Средняя эффективная поверхность цели, м2 |
Стратегический бомбардировщик Истребитель-бомбардировщик Истребитель Крылатая ракета |
10—20 5—15 1—5 До 0,8 |
Первая цифра в таблице соответствует сантиметровому диапазону волн, вторая — метровому. Увеличение среднего значения эффективной поверхности цели с увеличением длины волны объясняется возникновением резонансного отражения от элементов цели, размеры которых оказываются соизмеримыми с длиной волны.
Кроме перечисленных в таблице, существует большое число объектов, создающих пассивные помехи РЛС и относящихся к точечным целям, например, здания, водонапорные башни, телевизионные вышки и т. д. Типичные значения ЭПЦ таких целей составляют от 103 до 104 м2.
3.4.2. Распределенные цели
Краткая характеристика распределенных целей. К распределенным относятся цели, размеры которых соизмеримы или превышают соответствующие размеры импульсного объема РЛС.
Для наземных РЛС распределенными целями являются облака дипольных отражателей, метеообразования и поверхность земли, т. е. источники пассивных помех. Поэтому знание их эффективной поверхности весьма важно для определения возможностей РЛС по обнаружению целей в условиях ПП. Облака ДО и метеообразования относятся к объемно-распределенным целям, а поверхность земли — к поверхностно-распределенным.
Рассмотрим методику оценки среднего значения эффективной поверхности таких целей.
Облако дипольных отражателей. Одним из способов постановки пассивных помех РЛС является периодическое сбрасывание пачек ДО с самолета или другого летательного аппарата. Если пачки сбрасываются достаточно часто, формируемые ими облака сливаются друг с другом, в результате чего образуются довольно широкие и протяженные области пространства, внутри которых хаотически разбросаны дипольные отражатели. Такие области пространства часто называют полосами пассивных помех или дипольных отражателей. Применительно к полосам ДО, поставленным для наземных РЛС обнаружения, наиболее важной является характеристика разлета диполей в направлении, перпендикулярном оси полосы, поскольку при таком разлете изменяется ширина полосы и уменьшается средняя концентрация диполей в импульсном объеме, а следовательно, и среднее значение суммарной эффективной поверхности ДО, попадающих в импульсный объем . Разлет диполей в направлении оси полосы и в вертикальной плоскости практически не приводит к изменению . При разлете диполей в направлении оси полосы не изменяется средняя концентрация диполей вследствие того, что поток ДО из одного облака в другое компенсируется встречным потоком диполей из второго облака в первое. При разлете в вертикальной плоскости диполи обычно не выходят из импульсного объема РЛС, так как диаграммы направленности РЛС обнаружения в угломестной плоскости, как правило, широкие.
Рис. 3.4 дает качественную картину изменения концентрации ДО во времени в точке раскрыва пачки от координаты , перпендикулярной оси [19].
Рис. 3.4. Процесс развития облака дипольных отражателей в пространстве
Ширина полосы ДО вначале увеличивается, а затем уменьшается по мере падения части ДО на землю.
Можно показать, что при движении постановщика ПП в радиальном и тангенциальном направлениях среднее значение эффективной поверхности ДО в импульсном объеме РЛС определяется соответственно выражениями:
(3.8)
(3.9)
где - длительность импульса на выходе приемника РЛС (после детектора);
— ширина диаграммы направленности РЛС в азимутальной плоскости в градусах;
— линейная плотность ДО (количество пачек на 100м пути);
— среднее значение эффективной поверхности одной
пачки ДО;
— дальность до выделенного импульсного объема в облаке ДО;
—интеграл вероятности;
— коэффициент, учитывающий разрешающую способность РЛС по углу места; этот коэффициент равен единице, если ;
— угловой размер облака ПП в вертикальной плоскости.
Метеообразования. Для оценки эффективной поверхности метеообразований вводится понятие удельной отражающей поверхности единичного объема метеообразований. Под этим понятием подразумевается среднее значение эффективной поверхности метеообразований единичного объема.
Значение удельной эффективной поверхности рассчитывается по формуле
(3.10)
где — длина рабочей волны РЛС;
— коэффициент, числовое значение которого зависит от природы метеообразований и длины волны (в сантиметровом диапазоне для дождевых капель = 0,93, для кристаллов льда, снега = 0,2);,
— коэффициент отражения. Установлено [8], что при
мм 6/м3 (3.11)
— для дождя;
мм/м3 (3.12)
— для снега.
Рис.
3.5. Зависимость удельной эффективной
отражающей поверхности от интенсивности
выпадения осадков
миллиметрах в час. С учетом (3.11) и (3.12) соотношения для оценки значений удельной эффективной поверхности метеообразований в виде дождевых и снежных облаков соответственно имеют вид
На рис. 3.5 приведен график, построенный в соответствии с этими выражениями. При известном значении удельной отражающей поверхности среднее значение эффективной поверхности метеообразований в импульсном объеме РЛС может быть определено следующим образом:
где — объем метеообразований, освещенный РЛС.
Если объем метеообразований превышает или равен импульсному объему РЛС, то
где —дальность до выделенного объема метеообразова-
ний;
— телесный угол диаграммы направленности приемной антенны.
Рис. 3.6. К определению площади освещенного участка поверхности
В случае достаточно узкого антенного луча (в азимутальном и угломестной плоскостях) соотношение (3.13) принимает вид
(3.14)
Земная (водная) поверхность. Для оценки эффективной отражающей поверхности участков земной (водной) поверхности, попадающих в импульсный объем РЛС, вводится понятие удельной отражающей поверхности единичной площади земной поверхности. Численное значение удельной отражающей поверхности зависит от характера земной поверхности; длины волны; угла, под которым облучается участок поверхности; поляризации [9, 10]. С приемлемой для практики точностью усредненное значение можно определить по формулам [12]:
—для земной поверхности;
— для морской поверхности (здесь — волнение моря в баллах; — угол облучения морской поверхности; — в метрах).
Среднее значение эффективной поверхности участка земли (моря), попадающего в импульсный объем РЛС, при известном значении σ0 определяется выражением
где — площадь участка земли, освещаемого РЛС.
Освещенную площадь можно определить, используя рис. 3.6. При малых значениях угла облучения
где — высота подъема антенны РЛС.