Основные принципы радиолокации

Основной задачей радиолокатора является обнаружение летательного аппарата и определение его местоположения.

Местоположение летательного аппарата относительно РЛС определяется тремя пространственными координатами (рис. 1.1, слайд 5):

- наклонной дальностью Д – расстояние от РЛС до объекта по прямой;

- азимутом b – угол в горизонтальной плоскости между направлением на истинный Север и проекцией наклонной дальности;

-углом места e – угол в вертикальной плоскости между прямой, соединяющей точку стояния РЛС и цель (Ц), и проекцией этой прямой на горизонтальную плоскость.

Часто третьей координатой вместо угла места e служит высота цели (Н), определяемая соотношением

Н = Д sin e

Решение основной задачи радиолокатора основано на использовании трех принципов радиолокации. (слайд 6 )

Первый принцип радиолокации заключается в том, что электромагнитные волны способны отражаться от неоднородностей, встречающихся на пути их распространения («вторичное излучение»).

Второй принцип радиолокации заключается в том, что электромагнитные волны с помощью антенн РЛС можно сконцентрировать в узкий луч.

Третий принцип радиолокации заключается в том, что электромагнитные волны распространяются в пространстве прямолинейно и с постоянной скоростью (с = 3 × 10⁸ м\с).

Первый принцип радиолокации

Явление отражения радиоволн от неоднородностей положено в основу работы радиолокационных станций. Это явление называют еще вторым излучением. Оно присуще любому волновому процессу и возникает тогда, когда на пути своего распространения волна встречает препятствие в виде неоднородности среды. Явление вторичного излучения позволяет принять отражение радиоволны в месте их посылки, т.е. в точке стояния РЛС.

Примером вторичного излучения может служить эхо, возникающее при отражении звуковых волн, а время его запаздывания и направление, откуда оно пришло, дают представление о местоположении отражающего объекта. Пример: с_звука=330 м/с. Допустим, t_зап = 4 с, тогда 2Д = с_{звука ×} t_зап или Д = (330 × 4) : 2 = 660 м.

Электромагнитные волны (радиоволны), излучаемые РЛС, называются зондирующим сигналом. Радиоволны, встретив на пути своего распространения цель, отражаются, а возникшее при этом радиоэхо (эхо-сигнал) используется для ее обнаружения и определения координат.

Сущность отражения электромагнитных волн (радиоволн) от препятствий состоит в том, что под влиянием радиоволн, излучаемых РЛС, в этих препятствиях возникает переменный ток, который служит источником вторичного излучения. Частоту сигнала вторичного излучения в первом приближении можно принять равной первичному, поэтому вторичное излучение волн можно рассматривать как частичное отражение волн от данного препятствия (f_{отр =} f_зонд; l_{отр. =} l_зонд.).

Плотность потока отраженной энергии зависит от плотности потока падающей энергии, электрических свойств объекта, его конфигурации и размеров по сравнению с длиной падающей волны.

Коэффициент отражения радиоволн от металлических поверхностей практически равен единице, а от диэлектрических – меньше единицы и зависит от диэлектрической проницаемости e. Чем больше e, тем больше коэффициент отражения.

Явление вторичного отражения радиоволн объектами принято подразделять на:

- зеркальное отражение;

- диффузное или рассеянное отражение;

- дифракцию (огибание).

Зеркальное отражение

Условия возникновения:

- отражающая поверхность достаточно ровная (гладкая);

- размеры отражающего объекта значительно больше длины волны РЛС l_отр.об. >> l_РЛС .

В этом случае отражение происходит по известным законам оптики (рис. 1.2 а, слайд 5; 7).

Отраженная волна не возвращается к источнику излучения (угол падения a равен углу отражения b), если волна не падает перпендикулярно поверхности.