ГЛАВА 9. ДАЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ РАДИОСИСТЕМ
§ 9.1. ДАЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ РАДИОЛИНИЙ
Дальность действия является одной из важнейших характеристик большинства радиосистем. Под дальностью действия понимают максимальное расстояние
, на котором принимаемый сигнал достигает минимально допустимого (порогового) уровня
, еще достаточного для выполнения системой основных функций с качественными показателями не хуже заданных.
Рассмотрим максимальную дальность действия радиолиний, применяемых в радиосистемах различного назначения: радиолинии связи, радиолинии с активным ответом и радиолинии с пассивным ответом.
Дальность действия радиолинии связи. Радиолиния связи состоит из передатчика и приемника радиосигнала. Предположим, что в радиолинии используются радиоволны длиной мощность излучаемых передающей антенной колебаний
, ее коэффициент усиления
, коэффициент усиления приемной антенны
, а чувствительность приемника (мощность порогового сигнала)
.
Плотность потока мощности создаваемого излучаемым сигналом в месте расположения приемной антенны на расстоянии D от передающей
мощность сигнала в приемной антенне
где
- эффективная площадь приемной антенны. При увеличении дальности D мощность принимаемого сигнала падает и достигает порогового уровня
, ограничивающего максимальное значение дальности радиолинии
Мощность
должна быть достаточной для извлечения информации с заданной достоверностью при наличии помех, включая и собственный шум приемника, приведенный к его входу.
Рис. 9.1
Радиолиния с активным ответом. Радиолиния с активным ответом (рис. 9.1) состоит из двух радиолиний связи: линии запроса и линии ответа. Для каждой из них можно найти максимальную дальность действия по формуле (9.1), присвоив параметрам, относящимся к линиям запроса и ответа, соответствующие индексы:
Результирующая дальность действия системы определяется радиолинией с меньшей дальностью действия. Стремятся сделать каналы запроса и ответа равнонадежными, а систему — сбалансированной, т. е. обеспечить
.
Если в запросчике и ответчике для передачи и приема используют одну антенну, а частоты запросного и ответного сигналов близки, т. е.
, то
и
и, следовательно,
. Отсюда найдем условие баланса системы:
Радиолиния с пассивным ответом. В этом случае ответный сигнал создается при рассеянии радиоволн облучаемым объектом с ЭПР
, а запросчиком является передатчик РЛС или радиовысотомера. Предположим, что
излучает зондирующий сигнал мощностью
, коэффициент усиления ее передающей антенны
, приемной
, эффективная площадь
, чувствительность приемника
При расстоянии от РЛС до цели
плотность потока мощности у цели
, а мощность, перехватываемая целью,
По определению ЭПР, вся эта мощность рассеивается целью изотропно; следовательно, плотность потока мощности у антенны РЛС на расстоянии D от цели
а мощность сигнала в антенне РЛС
При увеличении дальности D мощность сигнала
падает, достигая порогового уровня
при
Это выражение называют основным уравнением радиолокации или уравнением дальности PЛC в свободном пространстве. Оно отражает связь дальности действия РЛС с ее основными параметрами и ЭПР цели
.
Параметры
и
имеют статистический характер и зависят от многих факторов. В основном уравнении не учитываются потери при распространении сигнала, потери в антенно-фидерном и других устройствах РЛС при формировании, приеме и обработке сигнала. Влияние этих факторов на дальность действия радиолокационных и радионавигационных систем рассматривается в последующих параграфах этой главы.