2.6. Упрощенные формы записи уравнения радиолокации

Если дальность до цели выразить в километрах, а эффектив­ную площадь приемной антенны и эффективную поверхность це­ли — в квадратных метрах, объединить числовые значения посто­янных коэффициентов (имеются в виду коэффициенты1,38•10²³ Дж/К, ₌ 290 К, входящие в , и ), то уравне­ние радиолокации в режиме обзора будет иметь вид

где 1,99 ·10 = — (коэффициент 10¹² учитывает переход от дальности в метрах к дальности в километ­рах).

Дальнейшее упрощение предусматривает приведение уравнения к логарифмической форме и представление величин всех, парамет­ров в децибелах относительно единиц измерения, оговоренных выше

В каждом случае величина параметров в децибелах вычисляется как 10 значения соответствующего параметра и обозначается тем же символом, что и раньше, но заключенным в круглые скобки. Основное достоинство логарифмической формы записи уравнения радиолокации состоит в том, что она позволяет получить ответ в кратчайшие сроки при минимальной вероятности возникновения ошибок в процессе арифметических расчетов.

Глава 3. Основные характеристики радиолокационных целей

3.1. Общие сведения

В активной радиолокации с пассивным ответом основными ха­рактеристиками целей являются:

среднее значение эффективной поверхности цели (ЭПЦ) плотность распределения вероятности ЭПЦ или плотность распределения амплитуды отраженного сигнала ;

энергетический спектр флюктуации отраженного сигнала ;

скорость движения цели и ее составляющие (радиальная скорость , тангенциальная скорость );

линейные размеры цели ;

априорное распределение целей в пространстве.

Все перечисленные характеристики в общем случае являются статистическими [30]. Без знания этих характеристик целей не­возможно решить целый ряд практически важных задач, на­пример, оценить расчетным путем боевые возможности РЛС в конкретной воздушно-помеховой обстановке или предъявить тре­бования к параметрам ее трактов и систем с достаточной точностью.

3.2. Статистические модели целей

Статистические характеристики цели и могут

быть определены по экспериментально снятой диаграмме обратно­го вторичного излучения цели. Однако подобный путь связан с большими практическими трудностями. Поэтому при определении и в большинстве случаев реальные цели заменяют моделями, статистические, характеристики которых близки к соот­ветствующим характеристикам целей. Для уменьшения многооб­разия все цели при анализе и синтезе РЛС разбивают на пять видов (моделей).

Цели 1-го вида. К целям 1-го вида относятся цели без блестя­щей точки (без доминирующего отражателя) с медленными флюктуациями отраженных сигналов.

Под медленными понимают такие флюктуации, ширина спек­тра которых удовлетворяет условию

(3.1)

где — время однократного обзора зоны;

— частота повторения зондирующих импульсов.

Физическая модель — совокупность большого числа произвольно расположенных в ограниченном объеме равноценных независимых вторичных излучателей, относительная скорость перемещения ко­торых обеспечивает выполнение условия (3.1).

Плотность распределения вероятности эффективной поверхнос­ти цели 1-го вида описывается экспоненциальным законом

а плотность распределения вероятности амплитуды отраженного сигнала —простым законом Рэлея

(здесь—дисперсия мгновенных значений отраженного сигна­ла). Поэтому цель этого вида часто называют рэлеевской.

Сигнал, отраженный от цели 1-го вида, флюктуирует по ампли­туде от нуля до максимального значения от обзора к обзору; в пределах времени облучения цели флюктуации практически от­сутствуют (рис. 3.1а).

Рис. 3.1. Особенности сигналов, отраженных от целей: а—1-го вида; б—2-го вида; в — 3-го вида; г — 4-го вида

К целям 1-го вида относятся все реактивные самолеты при об­наружении их одночастотными РЛС сантиметрового диапазона.

Цели 2-го вида. Цели 2-го вида отличаются от целей 1-го вида лишь большей скоростью флюктуации отраженного сигнала. Ши­рина спектра флюктуации сигнала для таких целей соизмерима с частотой повторения зондирующих импульсов РЛС:

(3.2)

Флюктуации, ширина спектра которых удовлетворяет условию (3.2), называются быстрыми. Сигнал, отраженный от цели 2-го вида, флюктуирует по амплитуде от нулевого до максимального значения от импульса к импульсу в пачке (рис. 3.16).

К целям 2-го вида относятся легкие вертолеты при обнаруже­нии их одночастотными РЛС, все типы вертолетов и самолетов при обнаружении их РЛС с перестройкой по частоте от импульса к импульсу на величину (здесь —скорость света). В некоторых случаях к целям 2-го вида относятся также и гидрометеообразования.

Цели 3-го вида. К целям 3-го вида относятся цели с блестящей точкой и медленными флюктуациями отраженных сигналов.

Физическая модель — шар в облаке элементарных вторичных излучателей, суммарная эффективная поверхность которых соиз­мерима с эффективной поверхностью шара, а скорость взаимного перемещения элементарных излучателей обеспечивает выполнение условия (3.1). Плотность вероятности эффективной поверхности цели 3-го вида подчиняется закону -квадрат с четырьмя степеня­ми свободы

Отраженный сигнал флюктуирует по амплитуде от минималь­ного (не равного нулю) до максимального значения от обзора к обзору; в пределах времени облучения цели флюктуации практи­чески отсутствуют (рис. 3.1в).

К целям 3-го вида относятся реактивные самолеты при обна­ружении их РЛС метрового диапазона и РЛС с многочастотными зондирующими сигналами, лесистая и гористая местность.

Цели 4-го вида. Цели 4-го вида отличаются от целей 3-го вида большей скоростью флюктуации отраженного сигнала. Сигнал флюктуирует по амплитуде от минимального (не равного нулю) до максимального значения от импульса к импульсу пачки (рис. 3.1г). Ширина спектра флюктуации сигнала удовлетворяет условию (3.2).

К целям 4-го вида относятся турбовинтовые самолеты и тяже­лые вертолеты при обнаружении их одночастотными РЛС.

Цели 5-го вида. К целям 5-го вида относятся нефлюктуирующие цели (шар).