ГЛАВА 25. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

25.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

25.1.1. Определение местоположения рассеивающей цели

При радиолокации цели [5, 531] в общем случае требуется измерить три ее координаты: наклонную дальность, - азимут и угол места, хотя при более усовершенствованных методах измеряется также изменение этих величин во времени. Системы первичной радиолокации (без ответчика) работают следующим образом: сектор наблюдения облучается электромагнитными волнами, генерируемыми передатчиком, часть их энергии, отраженной обратно целью, принимается приемником, усиливается и индицируется. Передаваемая волна может излучаться [54] либо импульсами, либо непрерывно. В однопозиционном или активном радиолокаторе передатчик и приемник совмещены, в то время как в двухпозиционном [460] или полуактивном радиолокаторе их скорости и положения могут быть различными. Когда цель находится в направлениях максимумов полярных диаграмм направленности передающей и приемной антенн, принимаемая мощность определяется выражением [156]

где а — эффективная поверхность рассеяния, определенная в разд. 13.1.3. Для однопозиционного радиолокатора и если Рыиа означает минимальную обнаруживаемую мощность, то из выражения (25.1) получается хорошо известное уравнение для максимальной дальности радиолокации

Если одна и та же антенна используется для передачи и приема, то поэтому

Таким образом максимальная дальность действия пропорциональна корню четвертой степени из величины

В уравнениях (25.2) и (25.3) не учитываются потери в устройствах и экспоненциальное затухание в атмосфере, и, кроме того, эти уравнения выведены для случая распространения в свободном пространстве. В случае распространения над поверхностью земли в уравнениях должно быть учтено, что на цель и на приемные антенны будет попадать волна, отраженная от земной поверхности. Если предположить поверхность земли плоской, то в выражения для максимальной дальности (25.2) и (25.3) надо согласно разд. 23.1.2 ввести множитель

где и соответственно высоты подъема антенны и цели. Для целей, находящихся низко над горизонтом, диаграммы направленности антенн таковы, что максимальная дальность убывает пропорционально корню восьмой степени из

В системе вторичной радиолокации используется находящийся на цели ответчик, который после приема сигнала от наземного передатчика излучает энергию, принимаемую затем наземным приемником радиолокатора. Если частоты в обоих каналах одинаковы и используется общая антенна, то оптимальная работа будет при условии

где штрихами отмечены величины, относящиеся к ответчику. В этом случае максимальная дальность будет

Хотя условие (25.5) редко выполняется на практике, из сравнения выражений (25.3) и (25.6) видно, что для цели с ответчиком максимальная дальность действия значительно возрастает [148], так как здесь для распространения в одном направлении справедлив закон обратной пропорциональности квадрату расстояния.

Радиолокационные цели в диапазоне СВЧ имеют сложную структуру. В некоторых случаях их эффективные поверхности рассеяния удается рассчитать [257], однако в большинстве случаев они определяются экспериментально [258]. Кроме того, небольшое изменение ориентации цели приводит к интерференционным эффектам между отражениями от многочисленных рассеивающих точек,

которые имеют статистический характер [424, 445]. Обусловленное этим изменение величины эффективной поверхности рассеяния известно под названием фединга; мгновенные значения эффективной поверхности рассеяния обычно распределены по закону Релея. Случайное блуждание центра излучения цели известно под названием мерцания; вызываемая этим среднеквадратичная угловая ошибка обратно пропорциональна дальности. Для самолетов типичные значения [325] эффективной поверхности рассеяния лежат в пределах а для кораблей

Эффективно работающий радиолокатор должен выделять флюктуирующий сигнал цели на фоне тепловых шумов, нежелательных помех со стороны отражений от земли и метеорологических осадков, известных под названием пассивные помехи, а при военных применениях — на фоне искусственных помех [335, 336, 349]. Хорошее разрешение по углам достигается сочетанием большого размера антенной апертуры и высокой рабочей частоты. Эффективность остронаправленных антенн для обзора заданного сектора привела к широкому использованию диапазона СВЧ в качестве рабочего диапазона радиолокационных систем. Выбор типа радиолокатора для конкретных применений диктуется такими факторами, как требуемый объем и скорость передачи информации, расположение оборудования, допустимая мощность и ограничения по габаритам, весу и стоимости. Радиолокационная техника СВЧ первоначально имела лишь военное применение [33, 151, 156, 255, 291, 306, 501, 506] и для этих же целей была впоследствии усовершенствована [497]; кроме того, во все возрастающей степени она начала применяться для мирных [453, 469] и научных [467] целей.