пространяются как бы по прямолинейной траектории (рис. 5.6): I

з.эф

Для стандартной атмосферы при физическом радиусе Земли 4

/?,=6370 км получаем = 8500 км.

Рнс. 5.6. Траектории радиоволн в стандартной атмосфере

Рис. 5.7. Номограмма расчета дальности обнаружения в атмосфере

Затухание радиоволн в атмосфере начинает сказываться при л< 30 см и зависит от длины волны (частоты) радиосигнала и состояния (влажности) атмосферы на трассе распространения радиоволн (высоты трассы).

С учетом затухания дальность действия радиосистемы определяется выражением

.-0,05 Л

(5.7)

где rmaxo ~ дальность действия в свободном пространстве (5.2); а -удельный коэффициент затухания (дБ/км).

Трансцендентное уравнение (5.7) решают методом последовательных приближений (итераций) или графически (рис. 5.7). Поглощение радиоволн в атмосфере зависит от длины волны и от интенсивности осадков Q (рис. 5.8). Пики его вызываются резонансным поглощением энергии радиоволн молекулами воды и кислорода.

Атомы, молекулы газов атмосферы и пылевые частицы поглощают энергию радиоволн на всей трассе распространения, в то время как капельки воды (влага) могут вызывать резкое увеличение рассеяния (а;>а) радиоволн на отдельных участках трассы.

Тогда

-0,05

4)4*

При дождевых осадках справедлива эмпирическая формула а=0,0148е (при Х=3,2 см), а=0,0044д (при 1=5,5 см), -

где а - измеряется в дБ/км; Q - интенсивность осадков (мм/ч). Можно для оценочных расчетов пользоваться соотношением

a 0,ЗQ/Я

где Q - интенсивность осадков (мм/ч); X - длина волны (см).

Влияние подстилающей поверхности. При проектировании РЛС и РНС необходимо учитывать искажения ДНА радиолокатора из-за близости антенны к подстилающей (зем(гой) поверхности и влияние ее сферичности на дальность действия системы.

Искажение ДНА в вертикальрюй плоскости обусловлено интерференцией радиоволн, распространяющихся прямолинейно от антенны радиолокатора до цели и обратно, и отражением 5-8. Зависимость поглощения энергии радиоволн от дли-ОТ поверхности. От- ь. волны (а) и интенсивности осадков (б)

раженный от поверхности сигнал (рис. 5.9) появляется при выполнении условия 0,5фов>Ро, где фов -ширина главного лепестка ДНА в вертикальной плоскости по уровню нулевой мощности; Ро - угол наклона максимума ДНА к горизонту. При интерференции указанных сигналов вместо исходной ДНА ДР) формируется искаженная МНОГОЛепе- Рис. 5.9. Отражение радиоволн от подстилающей но-стковая ДНА(Р) (рис. 5.9). верхности при широкой ДНА

Методы нахождения (Р) в зависимости от/(р) и свойств подстилающей поверхности изложены в курсе Антенны и техника СВЧ . От-

Прялюй

/ / / / / / / / / /

метим только, что число лепестков и провалов в результирующей ДНА, их положение и ширина зависят от отношения высоты подъема антенны Аа и длины волны X.

Провалы в ДНА играют отрицательную роль при обзоре пространства и обнаружении целей, так как цель в провале не обнаруживается. Поэтому стремятся уменьшить их глубину или изменить положение, например, применив несколько разнесенных по высоте антенн, высоты которых выбирают так, чтобы лепестки одних ДНА перекрывали провалы других. Можно менять длину волны, изменяя тем самым положение провалов. К некоторому уменьшению глубины провалов приводит опускание или подъем главного лепестка ДНА. Кроме того, переход от вертикальной поляризации радиоволн к горизонтальной приводит к тому, что лепестки и провалы ДНА меняются местами из-за изменения на 180° фазы отраженного от земной поверхности сигнала. Наконец, возможна суммарно-разностная обработка сигналов, в результате которой также меняются местами лепестки и провалы ДНА.

Влияние ДНА на дальность обнаружения в вертикальной плоскости проследим по связи КНД антенны по мощности GJfi) с результирующей ДНА по напряженности поля(Р):

Ga(P) = G,o/,P),

где Gao - максимальное значение КНД антенны. Тогда

где ЛГрл - коэффициент, объединяющий все остальные параметры радиолокатора.

При использовании одной антенны как для передачи, так и для приема сигналов Л,(Р) = Л2(Р) = Л(Р)

/?n.ax = /г,..ахоЛ(Р) (5-9)

Пример. В соответствии с рис. 5.9, при горизонтальном расположении ДНА ДР) и коэффициенте отражения от земной поверхности отр=ехр{/ф} разность хода прямого и отраженного лучей будет определяться соотношением х = R. - R = 2/? sin р , что приводит к разности фаз

Ф, = -2/isinp . Тогда напряженности электромагнитного поля прямого Я

и отраженного сигналов равны £ р = Е/ф) и Е = КЕ,/ф). Результирующий сигнал по напряженности

= Vnp + тр + 2£ р£о С05(ф ,р +фр,) =