Дальность действия РК

Вывод формулы расчета дальности поясняется рис.2.2. РК излучает зондирующий сигнал мощностью Р_пер от 1 до 10⁵ Вт.

Для получения наибольшей дальности действия мощность передатчика РК стремятся сделать максимально возможной. Ограничением является электрическая прочность волноводов. Мощность излучения распространяется в пространстве в соответствии с диаграммой направленности q антенной системы.

Плотность мощности излучения р _ц в районе цели, расположенной на дистанции D от РК, определяется соотношением

Р_пер Р_пер G

р _{ц = =} ,

Q D² 4p D²

где G = 4p / Q - коэффициент усиления антенны.

Рис. 2. 2.

Мощность Р_o излучения, отраженного от цели в обратном направлении,

Р_o = р _ц S_ц k_отр ,

где S_ц - площадь поверхности цели, подверженной облучению; k_отр - коэффициент отражения.

Tак как цели имеют сложную форму поверхности и коэффициент отражения радиоизлучения зависит от параметров объекта, для расчета дальности и оценки отражательных свойств объектов используется понятие эффективной отражающей поверхности S_эф или эффективной площади рассеяния. S_эф (м²) - условная площадь, изотропно (равномерно во все стороны) отражающая излучение по мощности, равной мощности, отражаемой реальным объектом в направлении радиолокационной станции. В этом случае

P_o = p _ц S_эф .

Отметим, что S_эф определяется, как правило, экспериментально для типовых объектов локации и расчетным путем для геометрически простых тел.

Плотность мощности p ₀ отраженного от цели сигнала равна:

р ₀ = Р₀ / 4 p D² ,

а мощность сигнала P_пр на приемной антенне с площадью S_А

Р₀ S_А P_пр G S_эф S_А

Р_пр = р ₀ S_А = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾.

4 p D² 16 p² D⁴

Если мощность на выходе приемника равна P_min - минимальной мощности сигнала, необходимой для обнаружения, то получим соотношение

Р_пер G S_эф S_А

D⁴_обн = ¾¾¾¾¾¾, (2.2)

16 p² Р_min

известное как уравнение радиолокации. Оно показывает связь максимальной дальности обнаружения D_обн с основными параметрами РК: мощностью передатчика и чувствительностью приемника, параметрами антенной системы и длиной волны излучения, отражательными свойства объекта локации.

Из уравнения (2.2) следует, что при ограничениях на энергию питания РК и площадь антенной системы целесообразнее использовать излучение с меньшей длиной волны, так как обеспечивается наибольший коэффициент усиления антенны при прочих равных условиях. Однако на дальность действия РК влияют атмосферные условия, причем, чем меньше длина волны, тем сильнее затухание радиоизлучения в атмосфере и особенно при наличии атмосферных осадков (дождь, снег, туман и т.д.) С учетом затухания в атмосфере максимальная дальность обнаружения цели D_max оценивается следующим соотношением:

D_max=D_обн * 10 ^{- 0.05 a Dmax} , (2.3)

где a - коэффициент поглощения, характеризующий уменьшение плотности потока энергии излучения, дБ/км.

Рис. 2.3

Зависимости коэффициента поглощения энергии радиоволн от длины волны и вида гидрометеоров приведены на рис.2.3, где кривые 1,2,3,4 соответствуют дождю: очень слабому (0,2 мм/ч), слабому (1 мм/ч), среднему (4 мм/ч) и сильному (16 мм/ч), а кривые 5,6 и 7 - туману с видимостью 600,130 и 30 м.

В зависимости от условий эксплуатации РК, заданных конструктивных и энергетических ограничений при помощи уравнений (2.2) и (2.3) выбирается оптимальная длина волны радиоизлучения.