Лекция 2: Основное уравнение радиолокации.

Учебно-воспитательные цели:

- ознакомиться с основным уравнением радиолокации и его выводом;

- изучить методы измерения дальности до цели и скорости сближения с целью.

Учебное время: 2 часа

Место проведения: класс

Литература:

- Логинов М. А., Роговой И. И. И др. "Основы импульсной техники и радиолокации", М.: ВМ 1988 г. (с. 293-306, 357-366).

- Слуцкий В. 3., Фагельсон Б. Н. "Импульсная техника и основы радиолокации", М.: ВМ 1985 г. (с.249-253, 237-240).

Учебно-материальное обеспечение занятия:

Схемы, плакаты.

Структура аудиторного занятия:

№	Элементы занятия	Время	Примечание
Вводная часть		15 мин
1	Организационная часть.	2 мин
2	Контроль степени усвоения пройденного материала.	10 мин
3	Краткое вступление в тему занятия.	3 мин
Основная часть		70 мин
1	Вывод основного уравнения радиолокации и его анализ.	30 мин
2	Методы измерения дальности до цели и скорости сближения с целью.	40 мин
Заключительная часть		5 мин
1	Подведение итогов занятия.	1 мин
2	Ответы на вопросы.	3 мин
3	Задание на самоподготовку.	1 мин

Методические указания по подготовке учебно-материального обеспечения.

Перед занятием проверить работоспособность проекционной аппаратуры.

Подготовить схемы и слайды.

Составить вопросы для контроля знаний студентов предыдущего материала.

Дежурный по взводу принимает класс, готовит классную доску и мел.

Методические указания по структуре проведения занятий.

Занятие проводится методом рассказа с использованием схем, слайдов, проекционной аппаратуры.

Преподаватель проверят готовность взвода к занятию, проводит контроль знаний студентов по материалу предыдущего занятия, дополняет и поправляет ответы студентов, подводит итоги опроса и выставляет оценки.

Далее преподаватель объявляет название занятия, цель, учебные вопросы и приступает к изложению материала занятия.

После изложения материала подвести итог занятия, задать несколько вопросов для закрепления материала.

Подвести итог опроса. Дать задание на самоподготовку, назвав литературу и страницы для самостоятельного изучения.

Закончить занятие.

1. Вывод основного уравнения радиолокации и его анализ.

Под дальностью действия РЛС понимается расстояние от РЛС до цели, при котором цель еще обнаруживается с заданной вероятностью Р_по и Р_лт.

В радиолокации различают предельную и максимальную дальности.

Предельная дальность зависит от характера распространения УКВ и от высоты подъема цели и антенны относительно земли. Она определяется следующим выражением

Д_пред[км] = 130(√H + √h)[км] (3)

Чтобы определить максимальную дальность, выведем основное уравнение РЛ, которое и даст нам наиболее полное представление, какими параметрами характеризуется Д_тах. Рассмотрим случай обнаружения точечной цели с ЭПО = σ_ц полагая, что атмосфера однородна, помехи и потери энергии при распространении радиоволн отсутствуют, а сигнал от цели наблюдается на фоне внутреннего шума, спектральная плотность (N₀) которого определяется выражением (4).

N₀=kk_mT₀ (4)

где k = 1,38•10^-23 - постоянная Больцмана,

k_m - коэффициент шума приемника,

T₀ - температура в градусах Кельвина.

Пусть цель находится на расстоянии Д от РЛС, передатчик которой имеет импульсную мощность Р_и. Цель облучается в течение времени T_обл. За это время передатчик генерирует сигнал с энергией E_npд которая равна:

(5)

В свою очередь если антенна РЛС имеет коэффициент полезного действия η, то её коэффициент усиления G = ηG₀.

За время T_обл антенной излучается в направлении цели энергия E_изл

(6)

Тогда плотность потока энергии у цели будет равна

(7)

где - площадь сферы Д.

Непосредственно определить Е_прм практически невозможно, поэтому в соотношении для Д подставляется величина Е_прм, которая требуется для определения цели с заданной вероятностью в зависимости от Д. На максимальной дальности обнаружения цели принимается сигнал с энергией E_npм.min = k_pN_o, где k_p - коэффициент различимости. Он находится из характеристик обнаружения по заданной вероятности ложной тревоги Р_лт, и требуемой вероятности правильного обнаружения Р_по. Тогда

Величина Р_npм.min = E_npм.min/Т_обл называется реальной чувствительностью приемника.

При прохождении сигнала через реальное приемное устройство часть его энергии

(11)

теряется. Эти потери оцениваются коэффициентом потерь

α_п = Е_вх/Е_вых.

Поэтому дальность обнаружения уменьшается

(12)

В импульсной РЛС для излучения и приема используется одна антенна, поэтому, используя связь между G и S_А, получили

(13)

Это выражение в РЛ и называют уравнением дальности. Анализ его показывает, что дальность действия РЛС зависит от формы зондирующего сигнала: она существенно зависит от λ и геометрических размеров антенны т.к. S_А = λ²G₀/(4π) = k(α_А)².

Дальность действия можно увеличить путём увеличения время накопления энергии сигнала (Т_обл) и уменьшения потерь энергии сигнала при его обработке за счет оптимального выполнения элементов РЛС и поддержания требуемых характеристик этих элементов в процессе эксплуатации. В реальных условиях наблюдение целей с учетом влияния атмосферы можно записать в виде:

(14)

где и - коэффициенты ослабления на отдельных участках дальностей в атмосфере.

теряется. Эти потери оцениваются коэффициентом потерь

α_п = Е_вх/Е_вых.

Поэтому дальность обнаружения уменьшается

(12)

В импульсной РЛС для излучения и приема используется одна антенна, поэтому, используя связь между G и S_А, получили

(13)

Это выражение в РЛ и называют уравнением дальности. Анализ его показывает, что дальность действия РЛС зависит от формы зондирующего сигнала: она существенно зависит от λ и геометрических размеров антенны т.к. S_А = λ²G₀/(4π) = k(α_А)².

Дальность действия можно увеличить путём увеличения время накопления энергии сигнала (Т_обл) и уменьшения потерь энергии сигнала при его обработке за счет оптимального выполнения элементов РЛС и поддержания требуемых характеристик этих элементов в процессе эксплуатации. В реальных условиях наблюдение целей с учетом влияния атмосферы можно записать в виде:

(14)

где и - коэффициенты ослабления на отдельных участках дальностей в атмосфере.