Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 1.
Макс. дальность Ямякс обнаружении может быть выражена через энергию зондирующего сигнала Eu для к-рого приёмник представляет собой согласованный фильтр:
_ EtGtOAr макс <4я)*р?ш ’
где Eш — энергия шума в приёмной системе, р — отношение сигнала к шуму, обеспечивающее обнаружение с заданной вероятностью прн заданном уровне ложных тревог, Г| < 1 — коэфф. потерь полезной энергии. Вероятность обнаружения D и вероятность ложных тревог Fj, т — связанные параметры. Простейший вид эта связь имеет для обнаружения по одному импульсу сигнала с рэлеевским распределением амплитуды:
In ?л.т;
P+ 1
In D--
где Pt — излучаемая мощность, Gt — усиление антенны на передачу, о — эфф. площадь рассеяния (ЭПР) объекта, Ar — эфф. площадь поглощения приёмной антенны, Я — дальность объекта Р.
Основные методы радиолокации. Наибольшее распространение получила активная импульсная Р. Вследствие того, что излучение зондирующего импульса заканчивается раньше прихода отражённого сигнала, для передачи и приёма в импульсных РЛС служит одна и та же аитеииа. Укрупнённая блок-схема РЛС изображена на рис. 1. Широкое применение в передающих устройствах РЛС иашли магнетроны, однако в большинстве современных РЛС передатчик построен по схеме усилителя электрических колебаний (с выходным каскадом иа клистроне или лампе бегущей 220 волны) и имеет задающий ВЧ-геиератор, служащий
Требуемая энергия зондирования .может быть сосредоточена в одном импульсе или в группе из п когерентных импульсов (т, е. импульсных «вырезок» из единого синусоидального колебания; при этом напряжение сигнала на выходе возрастает в п раз в сравнении с одним импульсом). Возможно также увеличить энергию сигнала за счёт иекогерентного интегрирования импульсов на видеочастоте; в этом случае не потребуется поддержания определённых фазовых соотношений между импульсами иа высокой и промежуточной частотах, ио напряжение на интеграторе будет возрастать только как /п. В теории Р. доказывается, что существует оптимальный приём, при к-ром достигается наибольшее возможное при данной энергетике превышение сигнала над шумом на выходе «согласованного фильтра» (фильтра электрического, импульсная характеристика к-рого является «зеркальным отражением» на оси времени). Когерентный приём позволяет приблизить энергетику РЛС к теоретич. пределу.
При когерентном приёме может существенно проявляться отличие несущей частоты отражённого под-
вижиым объектом сигнала от частоты облучающего сигнала. Эта разность, называемая доплеровским сдвигом частоты, /ц = 2vp/X, где ур — радиальная скорость объекта, А, — длила волиы (см. Доплера эффект). При длительности пачки tK когерентно накопляемых импульсов полоса частот пачки и полоса доплеровского фильтра равны Д/к — Htli. При /д > Д/к возможно выделять сигналы подвижных объектов на фойе неподвижных предметов или земной поверхности, находящейся иа той же дальности. PJ1C, использующие данный эффект, иаз. импульсно-доплеровскими. В Р. применяется и др. способ выделения сигналов подвижных объектов и а фойе мешающих отражений — селекция движущихся целей, основанная иа черес-периодном вычитании последовательно принимаемых снгяалов иа промежуточной частоте.
По характеру функционирования радиолокаторы разделяются на 2 осн. класса: РЛС обзора и PJIC сопровождения. РЛС обзора периодически зондируют все угл. направления сектора ответственности, обнаруживают движущиеся объекты и прокладывают трассы их движения в проекции на земиую поверхность (двухкоордииатные РЛС) или в пространстве (трёхкоордииатные РЛС). Период осмотра пространственного сектора пропорционален ср. мощности зондирующих сигналов РЛС. РЛС сопровождения в течение всего рабочего цикла измеряет координаты движущихся относительно РЛС объектов. Многофункциональные PJIC совмещают обзор и сопровождение. В полной мере многофункциональность реализуется в PJlC с фазируемой антенной решёткой (ФАР), обеспечивающей практически безынерционное перемещение антенного луча в угл. секторе, достигающем для плоской ФАР 120° (рнс. 2; по горизонтали — время, т> вертикали — угл. положение аитеииого луча ио азимуту; вытянутые по оси времеии прямоугольники отображают процесс обзора; горизонтальный размер малых прямоугольников — время обслуживания одного угл. направления, иа протяжении к-рого обзор пространства прерывается). На каждом азимуте луч шириной 0 задерживается на время te зондирования сектора ответственности по углу места (на рис. ие показан), после чего цикл повторяется иа смежном азнмуте. Наряду с обзором ведётся сопровождение объектов на азимутах Jij и ji,.
Основные параметры РЛС. Разрешающая способность и точность определения координат являются кор-релиров. характеристиками РЛС. Разрешающая способность по угл. координате приближённо равна ширине В антенного луча, а среднеквадратичное значение случайной шумовой ошибки сопровождения
OQ — і
где р — отношение сигнала к шуму по мощности, k — число аффективно интегрируемых выборок для системы сопровождения. Помимо шумовой ошибки имеются др. случайные ошибки, так что как бы велпк ни был сигнал, угл. ошибка ие стремится к нулю. Из наиб, распространённых способов измерения угл. координат («на проходе», путём конич. сканирования, переключением диаграммы, монопмпульсным методом — см. рис. 3) наиб, точность даёт последний метод. В сантиметровом диапазоне достигнута миннмальная суммарная ошибка измерения угла порядка 0,01 6. Разрешающая способность РЛС по дальности AR = с/2Afc, где Д/с — шярииа спектра зондирующего сигнала. Среднеквадратичное значение случайной шумовой ошибки измерения дальности при сопровождении
