Диапазоны длин волн, используемые в радиолокации.

Важным фактором при выборе диапазона длин волн является характер отражения радиоволн от целей, если размеры цели меньше длины волны, то интенсивность отражения мала. При этом цель можно уподобить антенне с очень малой действующей высотой или малой эффективной площадью. Другой крайний случай, когда размеры цели много больше длины волны (близкой к оптическому диапазону), интенсивность отражения достигает заметной величины, мало зависит от длины волны и определяется в основном отражающими свойствами и размерами цели. В промежуточном случае соизмеримости размеров цели с длиной волны возможно резонансное возбуждение участков поверхности цели, при котором интенсивность отражения заметно возрастает в некоторых направлениях.

Учитывая размеры реальных целей, приходим к выводу, что для того, чтобы длина волны была много меньше этих размеров или соизмерима с ними, в радиолокации необходимо использовать ультракороткие волны (УКВ). При выборе диапазона волн важное значение имеют особенности распространения радиоволн в атмосфере, в частности резонансное поглощение (например, для кислорода на частоте 60 ГГц поглощение составляет около 14 дБ/км), что вынуждает избегать применения соответствующих частот.

Другая причина использования этого диапазона, особенно волн более коротких, чем метровые, связана с размерами антенн. Дело в том, что угловая ширина диаграммы направленности антенны независимо от ее типа прямо пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна соответствующему размеру.

Для зеркальной антенны в виде усеченного параболоида ширина луча по точкам половинного значения мощности (в градусах)

(1)

где - длина волны, a - максимальный линейный размер зеркала в плоскости луча, так что, например, при= 3 см для получения ширины луча= 3° требуется= 65 см, а чтобы луч имел такую ширину при длине волны=3м размер зеркаладолжен составлять 6,5 м.

Формула (1) показывает, что острый луч, обеспечивающий разделение нескольких целей по угловой координате и высокую точность определения координат при заданных размерах антенны, можно получить только при достаточно короткой волне .

Поэтому в ряде авиационных РЛС используют сантиметровые радиоволны, а для обзора летного поля в аэропортах - миллиметровые.

С точки зрения повышения разрешающей способности и точности (т.е. информативности радиолокационного сигнала) необходимо расширять полосу частот зондирующего сигнала, что, например, достигается уменьшением длительности зондирующих импульсов либо применением специальных сложных сигналов. Естественно, что расширение полосы передаваемых частот требует повышения несущей частоты сигнала.

В диапазоне 30... 1000 МГц для работы РЛС выделены определенные полосы частот (например, 137... 144, 216…225, 400...450, 890…942 МГц). Следует отметить, что метровый диапазон в настоящее время сравнительно редко используется для целей радиолокации. Вместе с тем, так как УКВ, как правило, распространяются лишь в пределах прямой видимости, то для обеспечения загоризонтного радиолокационного наблюдения могут найти применение декаметровые волны.

В современных РЛС используются дециметровые сантиметровые, мил-лиметровые радиоволны, а в лазерных локаторах - волны оптического диапазона. Согласно рекомендациям Международной организации гражданской авиации, радиолокации отводится почти 30% диапазона частот 1...10 ГГц. Широко используются полосы частот, где средняя длина волны = (20, 10, 5, 3)см. В иностранной литературе ширина частотного спектра часто оценивается в октавах (интервал, для которого отношение граничных частот F1/F2 = 2 следует отметить, что метровой диапазон в настоящее время сравнительно редко используется для целей радиолокации. Вместе с тем, т.к. УКВ, как правило, распространяется лишь в пределах прямой видимости, то для обеспечения загоризонтного радиолокационного наблюдения могут найти применении декаметровые волны.