www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Уравнение радиолокации на практике

Здесь приведены некоторые примеры, показывающие, к чему приводит изменение отдельных параметров радиолокатора.

Мощность передатчика

Не каждая генераторная лампа одинаково хороша. Даже незначительные, находящиеся в пределах технологических допусков, отклонения значений ее параметров от номинальных могут влиять на генерируемую лампой мощность и, следовательно, на теоретически достижимую дальность действия.

Помните: наиболее важным свойством уравнения радиолокации является связь между основными его параметрами через корень четвертой степени!

Предположим, что все величины, кроме мощности передатчика, являются постоянными.
 
Объединив их и обозначив через некий коэффициент k, уравнение радиолокации можем записать в упрощенном виде:

Теперь легко видеть, что:

Таким образом, чтобы увеличить дальность действия радиолокатора в два раза,
необходимо повысить мощность передатчика в 16 раз!

Таким образом, чтобы увеличить дальность действия радиолокатора в два раза, необходимо повысить мощность передатчика в 16 раз!

 

Теперь мы можем объяснить, как отклонение мощности передатчика от номинального значения влияет на дальность действия радиолокатора. В качестве примера рассмотрим советский радиолокатор П-12 «Енисей» (по классификации НАТО – «Spoon Rest»). Допустимый диапазон значений мощности его передатчика составляет 160 … 250 кВт. Соответствует ли такое изменение мощности передатчика разбросу значений дальности действия 250 … 270 км, которые приводятся в документации на этот радиолокатор?

Записав, при помощи уравнения радиолокации в упрощенной форме, отношение дальностей действия при максимальном и минимальном значениях мощности передатчика, сократив одинаковые величины и подставив в полученное выражение значения этих мощностей, получим результат 1,118 раза.

Далее: 250 км(160 кВт)· 1,118 = 279.5 км(250 кВт)

Таким образом, мы установили, что заявленный диапазон значений дальности действия для рассматриваемого радиолокатора определяется разбросом значений мощности его передатчика. На практике мощность этого радиолокатора изменялась от 180 до 240 кВт из-за того, что мощность на выходе генераторной лампы зависит от рабочей частоты.

 

Можно использовать рассматриваемое уравнение и в обратном порядке. Например, при уменьшении мощности передатчика на 1/16 (например, по причине выхода из строя одного из 16 модулей передатчика) максимальная дальность действия на практике изменяется незначительно, менее чем на 2%.

 

Чувствительность приемника

Когда необходимо оценить влияние чувствительности приемника, то используют полную форму уравнения радиолокации. Зависимость максимальной дальности действия радиолокатора от чувствительности его приемника также имеет характер функции корня четвертой степени, только чувствительность находится в знаменателе подкоренного выражения. Из формулы видно, что уменьшение значения минимальной принимаемой мощности (чувствительности) приемника приводит к увеличению максимальной дальности действия.

Для каждого радиолокационного приемника существует определенная мощность принимаемого сигнала, при которой он еще способен выполнять свои функции. Эту величину часто называют минимальным различимым сигналом (МРС). Типичные значения минимального различимого эхо-сигнала для радиолокаторов составляют от -104 дБм до -110 дБм.

Коэффициент усиления антенны

Коэффициент усиления антенны входит в уравнение радиолокации под корнем четвертой степени, но в квадрате (помним, что одна и та же антенна используется и для передачи зондирующих сигналов, и для приема отраженных от цели сигналов). Таким образом, если увеличить усиление антенны в четыре раза, максимальная дальность действия радиолокатора возрастет в два раза.

Вот конкретный пример для метрового (ОВЧ, VHF) радиолокатора: иногда радиолокатор П-12 (антенная система – решетка из антенн типа Уда-Яги, G = 69) подключали к антенне радиолокатора П-14, работающего на такой же частоте (параболическая антенна, G = 900). Такую комбинацию часто в шутку называли «П-13». В соответствии с уравнением радиолокации максимальная дальность действия должна увеличиться более, чем в три с половиной раза:

Antennengewinn

(Обратите внимание, что от корня четвертой степени мы перешли к квадратному корню).
Было бы прекрасно, если бы максимальную дальность действия радиолокатора можно было бы таким способом увеличить в три с лишним раза. Однако на практике дело обстояло несколько сложнее. Подключение такой большой антенны требовало более длинных линий передачи. Потери в этих линиях в совокупности с несоответствием зеркала снижали теоретический прирост дальности более, чем в два раза. На практике дальность действия такого радиолокатора увеличивалась всего в 1,6 раза, что, конечно, тоже неплохо. Однако тут возникала уже другая проблема: увеличенная дальность действия превышала максимальную однозначно измеряемую дальность для П-12, что приводило к появлению большого количества ложных отметок целей.