Файл: Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008.pdf

длине волны при однократном распространении. Интенсивность дождя харак­
теризуется толщиной слоя осадков, выпадающих за один час: Q

fl

 мм/ч. 

Рис. 2.10 

Высота дождя п

дж

 обычно не превышает 2,5.. .3,5 км. При сплошном дожде 

на всем пути распространения волны (рис. 2.8) общий путь с учетом того, что 

дальность радиогоризонта равна ПОдУн^ , составляет 

Максимальное затухание (потери энергии волны  а

д ж

) в этом случае 

где γ, дБ/км - коэффициент затухания. 

Для случая Н

с

 = 9 км и п

дж

 = 3 км, Д

дж

 = 520 км максимальные затухания 

волны при дожде для различных длин волн составляют (затуханием в дожде в 
Р-диапазоне (λ=70 см) можно пренебречь): 

С)

дж

, мм/ч 2 5 10 

Затухание, λ=3 см, дБ 5 50 100 
Затухание, λ=10 см, дБ 0,5 2 3 
Затухание, λ=30 см, дБ - - 0,2 

Более сложные погодные условия, например тропический дождь 

№д

Ж

 - 40 мм/ч), имеют небольшую протяженность и незначительно влияют 

на затухание волны в S-, Р-диапазонах. Также мало влияют туман и дым 
(γ = 10 дБ/км, протяженность менее 50 км). 

В задаче наблюдения наземных малоразмерных целей, находящихся в 

сплошном лесу либо за лесопосадками вдоль дорог, решающую роль играет 
поглощение волны в кронах деревьев. Степень поглощения зависит от многих 
факторов: структуры леса, типа деревьев, влажности, длины волны БРЛС и 
длины пути волны в кронах деревьев. 

Усредненные по многим данным коэффициенты поглощения γ, дБ/и, 

сплошного лесного массива для различных поляризаций (ГП и ВП) приведены 
ниже (при одностороннем распространении): 

λ, см 3 10 30 70 300 
у,дБ/м(ГП) 1,2 0,5 0,2 0,12 0,05 
у,дБ/м(ВП) 1,2 0,5 0,22 0,17 0,1 

Придорожные посадки деревьев имеют в основном разреженный характер: 

в одну - две линии. Поглощение электромагнитных волн в таких посадках за­
висит от типа деревьев, кустарников и густоты посадки. Далее приведены оце­
ночные значения поглощения ЭМВ при двухстороннем распространении 
(а

п

, дБ) для двух типов посадок: 

1) для редких деревьев и кустарников; 

2) для линии крупных деревьев 

λ, см 3 10 30 70 300 
а

п

,дБ(тип 1) 0,8 0,6 0,4 0,3 0,05 

а

п

, дБ (тип 2) 2,0 1,3 0,9 0,8 0,1 

Потери а

п

 в сплошном лесу определяются высотой крон деревьев, высотой 

объекта наблюдения и углом падения ЭМВ. Высота крон в смешанном лесу 
h

Kp

 = 3... 5 м, и с учетом высоты объекта типа «танк» действующая высота 

п

д

 = 2...4м. 

Путь ЭМВ в кронах деревьев сплошного леса 

В зоне нахождения объектов лес имеет небольшие поляны и просеки для 

расположения и прохода объектов. В этом случае действующий путь в кронах 

можно считать равным Д

д

 = 0,5 Д

кр

, а затухание ЭМВ - <х

п

 = уД

д

. 

В Х-диапазоне потери достигают 25...30 дБ (в сплошном лесу). В деци­

метровом диапазоне (λ = 70 см) поглощение ЭМВ в кронах деревьев уменьша­

ется в 10 раз. 

Потери ЭМВ в придорожных лесопосадках невелики - 0,8.. .2,0 дБ. 
При распространении ЭМВ в атмосфере с изменяющимся коэффициен­

том преломления возникают ошибки определения дальности и угла места. 
В стандартной атмосфере коэффициент преломления изменяется от высоты 

по экспоненциальному закону. Ошибки по дальности в этом случае достига­
ют 50 м, а отклонение луча в угломестной плоскости - 0,5...1,0°. При из-

вестных метеоусловиях возможен учет этого отклонения при измерении угла 
места и цели. 

Изменение коэффициента преломления с высотой может быть неравно­

мерным: слоями с различным знаком производной законов изменения. Это мо­
жет вызвать отклонение соседних лучей в различные стороны (вверх и вниз), 

образуя мертвые зоны обзора по углу места шириной до 15° [14]. Однако веро­

ятность таких специфических изменений коэффициента преломления обычно 

невелика. 

Случайные изменения фазы ЭМВ при распространении в атмосфере обу­

словлены случайным пространственным изменением показателя преломления. 
Изменением показателя преломления во времени можно пренебречь, так как 
время корреляции флуктуации составляет 20... 100 с. 

Влияние пространственных изменений показателя преломления обуслов­

лено перемещением носителя РЛС по траектории на расстояние X за время ко­
герентной обработки сигнала. 

Разность фаз сигнала ψ на интервале X является гауссовой случайной ве­

личиной, дисперсия которой -

структурная постоянная атмосферы. 

На расстоянии X = 150 м СКО фазы может быть равно (эксперимент): в X-

диапазоне - 10° и в L-диапазоне - 1,0°. 

В дециметровом и метровом диапазонах поглощение в кронах деревьев 

мало, но случайно расположенные деревья вносят случайный набег фазы ЭМВ. 
Корреляционная функция фазы в зависимости от разности углов наблюдения 
цели β = X/R при перемещении БРЛС по траектории [13] 

Дисперсия фазы ϋ

ψ

 равна 0,026 рад

2

 (зимой) и 0,057 рад

2

 (летом). Интервал 

корреляции определяется величинами ψ! =4,910 рад (зимой) и 5,1-10 рад 

(летом); ψ

2

 = 2,610 рад (зимой) и 2,810 рад (летом) при λ = 70 см. 

2.5. Передающее устройство 

Главная задача передающего устройства заключается в обеспечении тре­

буемой средней мощности излучения зондирующего сигнала в когерентно-

импульсном режиме. 

В импульсном режиме средняя мощность излучения Р

ср

 в Q раз меньше 

импульсной мощности: 

где - скважность, равная отношению периода повторения Т

п

 к дли-

тельности импульса т

и

. 

В режиме наблюдения низколетящих целей используются достаточно вы­

сокие частоты повторения: 20...25 кГц и при длительности т

и

 = 1,0 мкс скваж­

ность Q = 40...50. В режиме наблюдения загоризонтных и морских целей ис­
пользуют низкую частоту повторения F = 200...300 Гц, вследствие чего при 
той же длительности импульса значительно увеличивается скважность: 
Q=5-10 , а средняя мощность резко падает. Для поддержания требуемой сред­
ней мощности увеличивают длительность импульса до 30... 100 мкс, а для 
обеспечения разрешения по дальности применяют внутриимпульсную модуля­
цию и сжатие импульса в 100... 150 раз. 

Для обеспечения большой дальности действия в передатчике используют 

усилительные приборы максимальной выходной мощности. Электровакуумные 

приборы (клистроны) имеют наибольшую мощность в S-, Р-диапазонах (до 

1,0 МВт). В современных БРЛС они используются в качестве выходного уси­

лителя при импульсной мощности 0,5.. .1,0 МВт и средней мощности 15 кВт. 

Для получения мегаваттной импульсной мощности требуется высоко­

вольтное питание клистрона с высокой степенью стабилизации и фильтрации 

(90 кВ при флуктуациях менее 1%). 

Твердотельные (транзисторные) усилители в S-, Р-диапазонах имеют 

среднюю и импульсную мощность не более 100...200 Вт на один транзистор и 
используются в перспективных комплексах с АФАР. При числе модулей АФАР 

100...500 и использовании длинных импульсов со сжатием средняя излучаемая 

мощность может достигать 10...50 кВт при низкой импульсной мощности и 
низковольтном питании. Однако необходимо учитывать, что транзисторные 
усилители более чувствительны к электромагнитному излучению и высоким 
температурам, что требует мощной системы охлаждения. 

Вследствие ограничений по температурному режиму передатчика (мощ­

ности системы охлаждения) и ограниченной мощности источников питания, 
энергия генерируемого импульса E

u

 = P

u

x

u

 имеет свой предел. При превышении 

этого предела импульсная мощность излучения падает. Также существует ог­
раничение на минимальную скважность генерируемого сигнала. 

Важнейшая характеристика передатчика (с учетом возможности формиро­

вания зондирующего сигнала синтезатором) — ширина полосы частот и время 
перестройки несущей частоты при переключении литеров. Чем шире полоса 
частот, тем выше помехозащищенность БРЛС. Рабочая полоса частот БРЛС 

(диапазон перестройки литеров) определяется условиями электромагнитной 
совместимости при одновременной работе многих радиоизлучающих систем в 

конкретном диапазоне частот. Так в Х-диапазоне это сотни мегагерц и даже ги­
гагерцы, а в Р-диапазоне - только десятки мегагерц. 

Переключение несущей частоты (перестройка литеров) обычно занимает 

большое время (миллисекунды), и в перспективных системах решается задача 

уменьшения этого времени до единиц микросекунд, что обеспечивает возмож­
ность многочастотного режима излучения БРЛС. 

Каждый элемент передающего устройства вносит потери мощности излуче­

ния. Такими элементами являются: соединительные волноводы, вращающийся 
переход, фазовращатели, циркулятор, система защиты приемника, фильтры. Об­

щие потери мощности излучения в БРЛС с механическим сканированием антен­
ны достигают 6 дБ. В БРЛС с АФАР большая часть этих элементов и, соответст­
венно, потерь отсутствует (потери 0,5 дБ). 

Характеристики БРЛС, прежде всего по наблюдению низколетящих целей, 

определяются стабильностью несущей частоты и «чистотой» спектра излучае­
мого сигнала. Медленные, по сравнению с интервалом когерентной обработки 
сигнала, изменения частоты, обусловленные температурными уходами, старе­

нием элементов и медленными флуктуациями питающих напряжений, незначи­
тельно влияют на характеристики БРЛС. 

Основное влияние оказывают быстрые случайные изменения частоты и, 

соответственно, фазы за время когерентной обработки сигнала как при сжатии» 

по задержке, так и при доплеровской фильтрации. Разность Δφ фаз на краях 
интервала обработки Т

с

, обусловленную незначительным изменением несущей 

частоты, можно считать нормальным случайным процессом с корреляционной 
функцией Кф(Т

с

). Дисперсия разности фаз равна 

где σ

φ

 - дисперсия фазы несущей частоты. 

На рис. 2.11 представлена типовая зависимость (S-диапазон) удельной (на 

один герц) дисперсии частоты от расстояния f

M

 , усредненная по харак­

теристикам различных генераторов опорной частоты. 

Изменение фазы определяется расстройкой частоты и временем τ

Μ

 = — : 

ί 

Соответственно, дисперсия фазы 

•