5. Энергетическая скрытность ртс.

15.5.1 Энергетическая скрытность средств непосредственной радиосвязи

До сих пор рассматривались вопросы временной скрытности, т.е. обнаружения и измерения параметров в условиях достаточно большой интенсивности сигналов. Чем больше априорных сведений, тем легче осуществляется разведка (вплоть до гарантированного преодоления временной скрытности). Вместе с тем не всегда удается принять сигнал РТС из-за недостатка его энергии в точке разведки, т.е. РТС имеет энергетическую скрытность. Попытаемся сделать количественную оценку такой скрытности

Обратимся к схеме (рисунок 15.17), упрощенно отображающей обстановку, в которой работает РТС непосредственной радиосвязи. Элементарная радиотехническая система представлена передающей и приемной сторонами, разнесенными на дальностьR.Передающая сторонахарактеризуется мощностью излученияР_и, коэффициентом направленного действияG_пepи нормированной, снятой по мощности диаграммой направленности антенныу (φ, υ). Дляприемного концаважно знать чувствительность приемникаР₀, КНД антенныG_пpи диаграмму направленностиу (ψ, ε).

Рисунок 15.37 – Обстановка работы РТС непосредственной радиосвязи

На произвольном расстоянии Dрасположенастанция обнаружения(СО), характеризующаяся чувствительностью приемникаР_0со, КНД антенныG_сoи диаграммойу (θ, ν). На рис.15.17показана схема в одной плоскости, отмечены направления передачи сигнала φ_сприема, передачи в сторону СО (φ_со) и приема СО (θ_с).

Запишем выражения для максимальных дальностей – дальность действия РТС в произвольном направлении φс, εс

.(15.85)

дальность действия СО в произвольном направлении:

.(15.86)

Однако радиосистема работает при согласованных диаграммах направленности. Считаем также, что антенна СО правильно ориентирована: т.е. у (φс, υс)=1,у (ψс, εс)=1,у (θс, νс)=1.

Тогда:

или

.(15.87)

где у'(φоб, υоб) – нормированная диаграмма направленности передающей антенны по напряженности поля.

Получено выражение, характеризующее границы области обнаружения РТС, форма этой области совпадает с диаграммой направленности передающей антенны РТС по напряженности поля.

Рисунок 15.38 – К определению энергетической скрытности РТС

Область обнаружения (заштрихована) может служить мерой энергетической скрытности. Ее можно характеризовать рядом параметров. Наиболее существенными являются параметры D_СОmaxи φ0. Важен также средний уровень боковых лепестков области обнаруженияD_{бок ср}.

15.5.2 Энергетическая скрытность радиолокационных средств

Рассмотрим упрощенную модель электромагнитной обстановки, приняв во внимание только РЛС, работающую по обнаружению цели, и станцию обнаружения излучений РЛС.

Параметры РЛСследующие:Ри – импульсная мощность излучения;Р₀– пороговая мощность приемника,G_РЛС– КНД приемно-передающей антенны,у (φ, υ) – нормированная диаграмма направленности этой антенны, снятая по мощности.

Цель характеризуетсяэффективной площадью рассеяния (ЭПР) σц.

Станция обнаруженияимеет параметры:Р_0СО– пороговая мощность приема;G_СО– коэффициент направленного действия антенны;y(θ, ν) – нормированная диаграмма направленности антенны, снятая по мощности.

Рисунок 15.39 – К определению энергетической скрытности РЛС

Запишем формулы для дальности действия РЛС и СО в свободном пространстве. Максимальная дальность Dmax обнаружения цели функционально связана с другими параметрами РЛС и цели соотношением:

.(15.88)

Максимальная дальность Do обнаружения сигналов РЛС в произвольном направлении может быть записана в виде

.(15.89)

Пусть у (φс, υс)=1,у (θоб, νоб)=1, тогда:

Запишем уравнение для границ области обнаружения:

.(15.90)

Сравнение (15.22) и (15.19) показывает их сходство, т.е. область обнаружения имеет форму диаграммы направленности передающей антенны РЛС по напряженности поля. Однако величина дополнительного множителяв котором под корнем содержится отношение площади сферы радиусомR_max к эффективной площади рассеяния цели – очень большое число. Поэтому можно сделать общее заключение, что РЛС нескрытны в энергетическом отношении.

В наземных условиях некоторые дальности обнаружения могут быть недоступны из-за кривизны Земли. Поэтому область обнаружения для РЛС в условиях, когда кривизна Земли имеет значение, ограничивают предельным значением D_пред. С учетом рефракции (нелинейного распространения электромагнитных волн в атмосфере) предельная дальность:

,(15.91)

где D_пред– в км,h1,h2 – в метрах, k=4,08 для радиоволн, сλ> 1 см, иk=3,82 – для световых волн [⁷, с.103-105].

Таким образом, область обнаружения оказывается ограниченной. На рис. 15.18графически изображена область обнаружения в соответствии с (15.22) и с учетом (15.23) для одной плоскости.

Показатели D_comax и φ₀являются важнейшими показателями области обнаружения, хотя оценка по боковым лепесткам приобретает первостепенное значение. При этом удобным показателем может бытькоэффициент заполненности области обнаружения(это отношение заштрихованной части рисунка и площади круга радиусомD_пред. Хорошим показателем остается средний уровень боковых лепестков.

Рисунок 15.40 – К определению коэффициента заполненности области обнаружения

Оценка скрытности по области обнаружения отражает энергетические соотношения, но не содержит информации о временных возможностях обеспечения скрытности. Именно РЛС позволяют обеспечить временную скрытность по следующим соображениям: обычно РЛС отличаются невысокой информативностью, поэтому имеются значительные резервы по времени передачи, передатчик и приемник располагаются в одной точке пространства, что дает возможность в любом порядке маневрировать параметрами сигнала, затрудняя ведение разведки.

Эти меры повышения скрытности немедленно отражаются на характеристиках разведустройств. Преодоление временной скрытности влечет за собой резкое снижение чувствительности приема, следовательно, область обнаружения сжимается (несмотря на наличие отмеченного большого множителя).