Влияние земли и атмосферы на дальность действия рлс — КиберПедия 

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Влияние земли и атмосферы на дальность действия рлс



В предыдущих вопросах были рассмотрены факторы, определяющие дальность радиолокации в свободном пространстве. Однако реальные условия распространения радиоволн вследствие наличия атмосферы и земли отличаются от условий распространения в свободном пространстве, что, естественно, сказывается и на дальность обнаружения РЛС Дmax.

А. Влияние земли на дальность действия РЛС

Влияние земли проявляется двояко.

Во-первых, вследствие отражения радиоволн от земной поверхности изменяется форма диаграммы направленности в вертикальной плоскости.

Во-сторых, из-за кривизны земной поверхности Дmax ограничивается расстоянием прямой видимости Дпр (см. 2-й учебный вопрос).

Отражение радиоволн от земной поверхности сказывается, в основном, в диапазоне метровых волн, поскольку в этом диапазоне происходит преимущественно зеркальное отражение. При зеркальном отражении к цели приходит помимо прямого луча от станции также луч, отраженный от земли (рис. 2.3, слайд 15, 20).

Соотношение фаз прямого и отраженного от земли лучей зависит от того, под каким углом места e) по отношению к станции находится земля. Если прямая волна и волна, отраженная от цели, находятся в фазе, то дальность действия станции Дmax оказывается выше рассчитанной по формуле (1) (см. 1-й уч. вопрос), а если в противофазе, то Дmax уменьшается. При расчетах Дmax поосновному уравнению радиолокации ввести поправки (коэффициенты, учитывающие влияние земли.

 

С учетом отраженного от земли луча ДН антенны в вертикальной плоскости приобретает лепестковый характер (рис. 2.3, слайд 15, 20).

Число лепестков, их расположение и глубина провалов зависят от высоты подъема антенны над землей (в длинах волн, то есть от отношения l/ha), поляризации волны и свойств почвы.

При идеально проводящей поверхности (гладкая морская поверхность) энергия отраженного от земли луча равна энергии прямого луча. Поэтому максимальные значения напряженности поля удваиваются, а минимальные падают до нуля. В других случаях электромагнитная энергия поглощается в земле и луч, отраженный от земли, имеет меньшую энергию, чем прямой луч (обычно Еотр = (0,8...0,9)Епад). Поэтому в направлениях максимумов лепестков напряженность поля увеличивается менее, чем вдвое, а в направлениях минимумов спадает не до нуля. Лепестковым характером ДН обусловлены «провалы» при определенных углах места e, в результате чего на некоторых дальностях отсутствует отраженный от цели сигнал и слежение за ней затрудняется.



При использовании в РЛС радиоволн сантиметрового диапазона происходит диффузное отражение от земной поверхности. К цели приходит только прямой луч от РЛС, что исключает различие в напряженности поля для разных углов места и лепестковый характер ДН. Поэтому для РЛС сантиметрового диапазона основное уравнение радиолокации (1) (см 1-й уч. вопрос) не требует поправок, учитывающих отражение от земли.

Влияние кривизны земной поверхности на дальность действия РЛС было рассмотрено во втором учебном вопросе, она ограничивается дальностью прямой видимости Дпр.

Б. Влияние атмосферы на дальность действия РЛС

Влияние атмосферы проявляется в:

- преломлении пути распространения радиоволн;

- поглощении и рассеянии энергии радиоволн на пути их распространения.

Рефракция и сверхрефракция

Радиоволна распространяется прямолинейно и с постоянной скоростью только в однородной среде, в частности, в диэлектрике с постоянным коэффициентом диэлектрической проницаемости e. Между тем, по мере удаления от земли температура, влажность и давление воздуха меняются (уменьшаются), особенно в пределах первых десяти километров.

В результате, с увеличением высоты диэлектрическая проницаемость воздушного слоя уменьшается. Это приводит к преломлению пути распространения радиоволны различными слоями атмосферы по направлению к земле. Это явление получило название «явление рефракции».

Благодаря явлению рефракции дальность действия РЛС увеличивается и становится возможным наблюдение целей, находящихся ниже линии горизонта (Ц2) (рис. 2.4. слайд 16, 21).

Увеличение предельной дальности видимости Дпр можно учесть изменением коэффициента формулы (3) (см 2-й уч. вопрос)

 

При так называемом стандартном состоянии атмосферы (нормальной рефракции величина Rз заменяется эквивалентным радиусом земли Rзэ = 8500 км.

Rзэ – эквивалентный радиус воображаемой земли, при котором электромагнитный луч под влиянием рефракции распространяется прямолинейно.



С учетом рефракции дальность прямой видимости Дпр достаточно точно определяется по формуле

Для наземных РЛС, когда Нц >> ha , то

 

.

При резком уменьшении влажности и значительной разности температур и давления воздуха (по высоте) ультракороткие радиоволны огибают земную поверхность вследствие многократного отражения от нижних слоев атмосферы (рис. 2.5, слайд 17, 22).

Нижний слой атмосферы совместно с поверхностью земли образует своеобразный волновод, направляющий поток электромагнитной энергии. Это явление получило название сверхрефракции (рис. 2.5 –5). При сверхрефракции дальность обнаружения достигает порядка 2500 км при дальности прямой видимости в несколько десятков километров.

Однако атмосферные условия, вызывающие сверхрефракцию, создаются нерегулярно и сравнительно редко, обычно в летние месяцы в субтропических и тропических поясах преимущественно над водными пространствами.

Поглощение и рассеяние энергии радиоволн в атмосфере возникает из-за наличия в ней кислорода и водяных паров, то есть атмосфера не радиопрозрачна. Вследствие поглощения и рассеяния энергия, переносимая радиоволной, непрерывно убывает вдоль пути ее распространения – происходит затухание радиоволны.

Различают два вида затухания:

- за счет резонансного поглощения и рассеяния электромагнитной энергии дипольными молекулами кислорода и паров воды;

- за счет поглощения и рассеяния электромагнитной энергии частицами конденсированной влаги (дождь, снег, облака, туман).

На длинных волнах явлениями поглощения и рассеяния можно пренебречь. На волнах l< 10 см эти явления приобретают существенное значение, потери энергии радиоволн возрастают по мере укорочения длины волны.

Резонансное поглощение и рассеяние приводит к тому, что на некоторых волнах Дmax РЛС резко уменьшается. Кислород вносит особенно значительное затухание на волнах l = 0,25 см и l = 0,5 см, водяные пары – на волнах l = 0,17 и 1,3 см (рис.2.6, слайд 18, 23).

Рассеяние энергии радиоволн мельчайшими капельками воды приводит к тому, что скопление капель (облака, дождь) создает отраженный сигнал, который можно наблюдать на экране индикатора РЛС. Так, отражение от облаков начинает появляться на l = 10 см и короче. На волнах l < 3 см облака, дождь, снег создают сильные помехи, иногда делающие невозможным наблюдение за целью.

Затухание радиоволн в атмосфере сказывается в основном на волнах короче 30 см. На l = 10 см уменьшается дальность действия РЛС по сравнению с расчетной не выше 3...4 % даже при неблагоприятных атмосферных условиях.






Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...



© cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.007 с.