2. Помехи от метеорологических образований

В некоторых случаях могут возникнуть помехи, обусловленные неоднородной структурой той среды, в которой происходит распространение радиоволн. Неоднородности среды чаще всего связаны с наличием различных

гидрометеорных образований в виде дождя, града, грозовых очагов, облачности. Причиной рассматриваемых здесь помех могут быть также аномально большие градиенты поля температур в различных областях атмосферы.

Мешающие отражения от облачов и осадков. К настоящему времени проведено и обобщено достаточно много экспериментальных исследований и наблюдений, связанных с изучением тех видов помех, которые возникают за счет отражений радиолокационных сигналов от зон облачности и осадков. Применительно к обзорным РЛС с большой дальностью действия и высоким энергетическим потенциалом эти помехи мояую грубо разделить на четыре большие группы.

К первой группе относятся помехи, создающие на экране индикаторов кругового обзора ярко засвеченные и резко очерченные полосы, длина которых в ряде случаев достигает 200-300 км и более, а ширина — нескольких десятков километров. Иногда яркие полосы, образующие засветку экрана, имеют очаговую структуру. Горизонтальные размеры отдельных очагов оцениваются величинами в 5-40 км а их вертикальные размеры достигают 12-15 км.

Сопоставление результатов радиолокационных наблюдений с анализом метеорологической обстановки в соответствующих районах позволяет сделать вывод о том, что помехи рассматриваемого типа обусловлены прохождением холодных фронтов, окклюзий по типу холодных фронтов или ярко выраженных вторичных холодных фронтов. Полосы помех, вызываемых кучево-дождевыми облачностями, являются, как правило, устойчивыми и наблюдаются на экранах РЛС в течение нескольких часов.

Наличие в атмосфере холодных фронтов может привести к возникновению помех, которые на экранах индикаторов кругового обзора фиксируются в виде деформированной волнообразной засвеченной полосы или отдельных, не сливающихся друг с другом и не ориентированных вдоль одной прямой засвеченных областей экрана, соответствующих участкам местности с линейными размерами в 5-10 км. Помехи такого же вида вызываются дождево-кучевыми, мощными кучевыми облаками и ливневыми осадками на основных холодных фронтах, расположенных на больших удалениях от РЛС.

Ко второй группе относятся помехи, вызывающие засветку большого числа отдельных, не связанных друг с

другом участков экрана, хаотически разбросанных по всему экрану. Интенсивность засветки этих участков экрана, как правило, бывает достаточно высокой, а их границы — резко очерченными. Помехи подобного типа вызываются ливнями и грозами.

Третью группу образуют помехи, возникновение которых, как правило, связано либо с теплыми фронтами, либо с фронтами окклюзий по типу теплого фронта, на которых развивается слоисто-дождевая облачность и выпадают обложные осадки, охватывающие большие участки местности. В связи с этим помехи, порождаемые такими атмосферными образованиями, вызывают приблизительно равномерную в средней своей части и медленно убывающую к периферии засветку больших областей экрана, не имеющую четко выраженных границ. Величина засвеченной части экрана соответствует участкам местности с линейными размерами, достигающими десятков и сотен километров.

Помехи четвертой группы наблюдаются на экранах РЛС, работающих в тропических и субтропических районах. Возникновение помех обусловлено при этом облаками и осадками, вызванными тропическими циклонами (тайфунами). Засветка экранов кругового обзора помеховыми отражениями образуется, как правило, круговыми или спиральными полосами, конвергирующими вблизи центра циклона.

Ослабление радиоволн в тропосфере. Когда пространство между РЛС и целью заполнено смесью различных газов, парами воды, а иногда облаками и зонами выпадения осадков, при определении мощности принимаемого сигнала приходится считаться с дополнительными его ослаблениями. Эти ослабления вызываются поглощением и молекулярным рассеянием энергии сигнала газами, образующими атмосферу, а также поглощением и рассеянием этой энергии частицами облаков и осадков.

Уменьшение мощности отраженного сигнала учитывается в расчетах путем введения в соответствующие формулы множителя ослабления На величину косл влияет расстояние от РЛС до цели и свойства вещества, заполняющего ту среду, в которой распространяются радиоволны. Из газов, входящих в состав земной атмосферы, наибольшее ослабление электромагнитных волн вызывают кислород и водяные пары.

Рис. 1.14.

Не останавливаясь на описании механизма поглощения, отметим лишь, что оно связано с резонансными явлениями в дипольных молекулах газов и в силу этого носит ярко выраженный частотно-зависимый характер. На рис. 1.14 [4] показана зависимость коэффициента поглощения от длины волны k. Кривые построены для атмосферы, характеризуемой давлением и температурой 20° С. С уменьшением давления, вызванным, например, увеличением высоты, снижается плотность воздуха и, как следствие, поглощение энергии молекулами кислорода. Так, для радиоволн длиною от 0,7 до 10 см поглощение молекулами кислорода уменьшается пропорционально квадрату давления [135, 4].

Если между РЛС и целью встречаются облака, то ослабление энергии электромагнитной волны возрастает из-за поглощения и рассеяния ее частицами облаков. Эти дополнительные ослабления характеризуются эффективными площадями поглощения частиц облаков и общими эффективными площадями рассеяния этих частиц

Указанные площади определяются как отношение мощности, поглощаемой (рассеиваемой) частицей, к плотности потока падающей на эту частицу мощности:

Здесь и мощности, теряемые электромагнитной волной из-за поглощения и рассеяния.