5. Полосы дипольных отражателей

Пассивные помехи, создаваемые дипольными отражателями, могут иметь своим назначением воспрещение обнаружения цели, например, самолета или группы самолетов. Именно так формулируется задача на подавление импульсных РЛС дальнего обнаружения и целеуказания. Такая же задача часто возникает и при противодействии импульсным радиолокационным системам сопровождения целей по направлению и дальности.

Помехи ставятся, как правило, периодическим сбрасыванием пачек дипольных отражателей с самолета или какого-либо другого летательного аппарата—постановщика помех. Если пачки сбрасываются достаточно часто, формируемые ими облака сливаются друг с другом, в результате чего образуются довольно широкие и протяженные области пространства, внутри которых хаотически «разбросаны» дипольные отражатели. Такие области пространства называются полосами пассивных помех (полосами дипольных отражателей). Сигналы РЛС, отражаясь от облучаемой полосы, засвечивают экран индикатора РЛС в тех его точках, которые соответствуют координатам полосы

отражателей. Таким образом на экране создаются засвеченные «коридоры». Яркость засветки «коридора» зависит от мощности отраженного диполями сигнала, которая, в свою очередь, при прочих равных условиях пропорциональна количеству диполей, одновременно отражающих зондирующий сигнал РЛС. Когда эта яркость достаточно велика, то на ее фоне бывает затруднительно или невозможно выделить отметку, создаваемую целью, например, самолетом, идущим в полосе дипольных отражателей или над этой полосой. Если выходное устройство станции представляет собой не визуальный индикатор, а какой-либо автомат, то и этот автомат не в состоянии выделить сигнал цели из шумоподобного сигнала, порождаемого отражениями от полосы диполей.

Степень помехозащищенности РЛС в отношении помех, создаваемых дипольными отражателями, может быть различна и количественно оценивается коэффициентом подавления

Так как при полете самолета в полосе дипольных отражателей помеховый и полезный сигналы поступают на вход станции с одной и той же дальности, то мощности помехи и сигнала пропорциональны где — эффективная площадь рассеяния цели, суммарная ЭПР тех диполей, которые одновременно облучаются зондирующим сигналом подавляемой станции, т. е. тех диполей, которые попадают в «импульсный объем» РЛС. Последний характеризуется объемом той области пространства, в которой распределена энергия одного излученного станцией зондирующего импульса. В силу сказанного РЛС оказывается подавленной при

Величина «импульсного объема» зависит от длительности рабочего импульса РЛС, ширины основного лепестка диаграммы направленности антенны в угломестной и азимутальной плоскостях, расстояния до зондируемой точки пространства и оказывается равной

Важной характеристикой полосы дипольных отражателей является ширина маскируемой области т. е. области пространства, внутри которой выполняется соотношение (2,3,5) и, следовательно, цель маскируется

помехами. Применительно к полосам диполей, поставленным для подавления РЛС дальнего обнаружения и целераспределения, наиболее интересной представляется характеристика «разлета» диполей в направлении, перпендикулярном оси полосы. Это объясняется тем, что из-за «разлета» в вертикальном направлении диполи обычно не выходят из импульсного объема, так как диаграммы направленности антенн этих РЛС в угломестной плоскости, как правило, широкие. При достаточно выеоких темпах сбрасывания, когда облака, создаваемые отдельными пачками диполей сливаются друг с другом, разлет диполей в направлении оси полосы не изменяет их средних концентраций, поскольку поток диполей из одного облака в другое компенсируется встречным потоком диполей из второго облака в первое. Разлет же отражателей в направлении, перпендикулярном оси полосы, ведет к изменению ширины полосы и концентрации диполей в различных ее точках.

Ширина маскируемой области зависит не только от ширины полосы и абсолютного значения плотности отражателей, но и от длительности рабочего импульса РЛС, ширины основного лепестка диаграммы направленности ее антенной системы, положения полосы и РЛС и величины ЭПР прикрываемой цели.

Определим полагая, что ширина полосы дипольных отражателей удовлетворяет неравенству во всем рабочем диапазоне значений Пусть полоса отражателей поставлена постановщиком, летящим со скоростью при темпе сбрасывания (темп сбрасывания измеряется временным интервалом между сбрасыванием двух следующих друг за другом пачек). Выберем систему координат таким образом, чтобы ось совпадала с серединой полосы, а ось была направлена вверх. Будем считать, что РЛС излучает импульсы длительностью и в угломестной плоскости имеет достаточно широкую диаграмму направленности, вследствие чего на всех рассматриваемых дальностях вся полоса диполей попадает внутрь этой диаграммы.

Смещая РЛС параллельно оси определим количество диполей, попадающих в пределы импульсного объема станции при различных значениях координаты основного лепестка все время остается параллельной оси-полосы). Учитывая, что количество пачек диполей, сброшенных на участке пути постановщика длиной 0,5 с (длина импульсного объема), равно и интегрируя

по импульсному объему РЛС, получаем количество диполей

попадающих в этот объем.

Здесь - коэффициент турбулентной диффузии по оси которая в общем случае не совпадает с направлением скорости ветра, а количество диполей в одной пачке. Поэтому при пользовании таблицами коэффициентов турбулентной диффузии вместо истинной скорости ветра следует учитывать величину где угол между вектором скорости ветра и осью Пренебрегая изменением концентрации диполей вдоль относительно небольшой «ширины» импульсного объема, вместо (2.3.6) можно записать следующее приближенное равенство:

Последнее выражение, как и (2.3.6), не учитывает влияния спутных струй постановщика помех и поэтому может быть использовано лишь при достаточно больших значениях времени Оно показывает, что число диполей в импульсном объеме станции зависит от координаты х, характеризующей положение этого объема относительно середины полосы отражателей и времени При заданных число отражателей в импульсном объеме пропорционально количеству пачек, сброшенных на участке пути длиной 0,5 с и «ширине» импульсного объема. С течением времени ширина полосы отражателей возрастает, а плотность полосы в областях, прилегающих к ее оси, монотонно падает.

Выше уже указывалось, что для прикрытия помехами цели, находящейся в полосе диполей, необходимо выполнение соотношения (2.3.5), которое с учетом (2.3.7) принимает вид

Если цель имеет относительно небольшие размеры и всегда «помещается» в импульсном объеме РЛС, то можно

определить эффективную ширину маскируемой области, т. е. ширину той части полосы помех, в пределах которой выполняется неравенство (2.3.8). Принимая знак равенства между правой и левой частями последнего выражения и решая получившееся таким образом уравнение относительно получаем

График, приведенный на рис. 2.20, иллюстрирует зависимость от

Дифференцируя выражение (2.3.9) по аргументу и приравнивая нулю значение получившейся производной, можно определить величину соответствующую максимальному значению ширины маскируемой области Сама величина определяется путем подстановки в (2.3.9) и оказывается равной

Отсюда следует, что максимальное значение ширины маскируемой области пропорционально количеству пачек диполей, сбрасываемых на участке эффективной поверхности рассеяния развернувшейся пачки и дальности до прикрываемой цели. Эта ширина обратно пропорциональна ЭПР цели и коэффициенту подавления РЛС. Она не зависит от коэффициентов турбулентной диффузии атмосферы, которыми определяется время, необходимое для того, чтобы ширина маскируемой области достигла своего максимального значения.

При разлет диполей в направлении, перпендикулярном оси полосы, продолжается. Вследствие этого продолжает уменьшаться плотность отражателей в областях, пространственно прилегающих к оси полосы помех, и ширина маскируемой области уменьшается.

Рис. 2.20.

Спустя определенный промежуток времени полоса окажется настолько «размытой», что потеряет свои маскирующие свойства, т. е. ширина маскируемой области станет равной нулю. «Время жизни» полосы помех можно определить, если положить в выражении и решить его относительно Выполнив такое решение, получим

Интересно отметить, что «время жизни» полосы помех в в раз превосходит тот промежуток времени, в течение которого ширина маскируемой области (при условии баз) достигает своего максимального значения. Рассмотренное здесь «время жизни» полосы диполей имеет смысл лишь при условии, что отражатели, снижаясь в среднем со скоростью не упали на землю.