Влияние атмосферы на максимальную дальность действия РЛС

Влияние атмосферы обусловлено проявлением следующих эффектов:

- рефракция радиоволн;

- рассеяние радиоволн неоднородностями атмосферы;

- затухание радиоволн в атмосфере.

Рефракцией радиоволн называется искривление пути распространения радиоволн.

Рефракция радиоволн обусловлена тем, что при удалении от поверхности земли параметры атмосферы (температура, давление, влажность и т. д.) существенно меняются. В результате изменяется диэлектрическая проницаемость воздуха, что и приводит к преломлению радиоволн различными слоями атмосферы.

Отрицательная рефракция приводит к уменьшению дальности прямой видимости, а положительная (стандартная) рефракция способствует проникновению радиоволн в область радиолокационной тени, увеличивая максимальную дальность действия РЛС. Поэтому становится возможным наблюдение целей, которые находятся ниже линии горизонта (цель №2 на рис.4.2).

С учетом рефракции дальность прямой видимости (радиогоризонта) определяется по формуле:

D_g = 4,1().

Рассеяние радиоволн неоднородностями атмосферы обусловлено беспорядочным перемещением воздушных масс с различными электрическими параметрами. При этом часть радиоволн проникает в область радиолокационной тени и максимальная дальность действия РЛС возрастает.

Затухание радиоволн в атмосфере происходит по двум причинам:

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

- за счет поглощения и рассеивания электромагнитной энергии частицами конденсированной влаги (дождь, снег, туман и т.д.).

χ, дБ/км

Интенсивность затухания радиоволн характеризуется коэффициентом затухания χ, который возрастает с укорочением длины волны (рис.4.3).

Рис.4.3. Коэффициент затухания радиоволн

для кислорода и паров воды при t = 20⁰ С.

Из графика на рис.4.3 видно, что затухание радиоволн в основном сказывается при λ < 10см. Максимальное поглощение радиоволн молекулами кислорода наблюдается при λ = 5 мм и λ = 2,5 мм. Зависимость суммарного ослабления радиоволн молекулами кислорода и воды приведена на рис. 4.4.

χ, дБ/км

Рис.4.4. Суммарное ослабление радиоволн молекулами

кислорода и воды при давлении 760 мм.рт.ст. и t = 20⁰ С.

Таким образом, молекулярное поглощение в сантиметровом и особенно в миллиметровом диапазоне длин волн существенно ограничивает максимальную дальность действия РЛС.

Максимальная дальность действия РЛС с учетом затухания радиоволн определяется по формуле:

D_max = D_{max о} 10^{-0,05χ D}_max,

где: D_{max о} – дальность действия РЛС в свободном пространстве, км;

χ – коэффициент затухания радиоволн, дБ/км.

Данное уравнение является трансцендентным и может быть решено методом последовательных приближений. Для этого за нулевое приближение принимают D₀ = D_{max о} и находят первое приближение

D₁ = D_{max о} 10^{-0,05χ D}_{max 0}

Затем находят второе приближение

D₂ = D_{max о} 10^{-0,05χ D}₁

Если при n -м приближении с достаточной точностью выполняется

D_n = D_{max о} 10^{-0,05χ D}_n-1 ≈ D_n-1,

то уравнение решено, и дальность действия РЛС с учетом затухания

D_max ≈ D_n

χ, дБ/км

χ, дБ/км

Неблагоприятные атмосферные условия (дождь, снег, туман и т.д.) могут заметно сократить максимальную дальность действия РЛС, т.к. коэффициент затухания χ в сантиметровом диапазоне волн существенно зависит от интенсивности осадков (рис.4.5) или тумана (рис.4.6). Ослабление радиоволн градом и снегом значительно меньше, чем дождем и им можно пренебречь.

Рис.4.5. Рис.4.6.