Файл: Красюк Н.П. Электродинамика и распространение радиоволн учеб. пособие.pdf

объема существенно больше длины волны. Поэтому колебания, отраженные раз­ личными частицами, имеют неодинаковую фазу. Можно показать [60], что эффек­ тивная площадь рассеяния объема V в этом случае определяется приближенной формулой

буд.нкіМ 1

411

Рассеяние радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов всевоз­ можными гидрометеообразованиями практически является некогерентным процес­ сом. Па рис. 15.13 построены кривые по результатам расчетов удельной эффектив­ ной площади рассеяния дождей, которые среди различных видов гидрометеооб­

где n((dl)d(dl) =n(r)p(di)d(dl) — число частиц с диаметром от dі до dl+ d(dl).

Распределение числа частиц по диаметру взято в соответствии с широко при­ меняемым законом Маршалла — Пальмера:

лась для каждого диаметра по строгой (15.6) или приближенной (15.10а) форму­ ле. На .рисунке кривые, соответствующие расчетам по точным формулам Ми, — сплошные, а кривые, полученные с использованием приближенных формул Релея,— пунктирные. Из этих кривых следует, что приближенные формулы справед­ ливы для сантиметровых и более длинных волн.

§ 15.5. ВЛИ ЯНИЕ ОТРАЖ ЕНИЙ РАД И О ВО Л Н ОТ П О ВЕРХН О СТИ ЗЕМ ЛИ НА Д АЛ Ь Н О СТЬ ОБН АРУЖ ЕН И Я ОБЪЕКТА И ТОЧНОСТЬ ИЗМ ЕРЕНИ Я ЕГО УГЛА М ЕСТА

Влияние отражений радиоволн от поверхности Земли приводит к тому, что дальность действия РЛ С будет изменяться в зависимо­ сти от угла наблюдения дели. Это объясняется тем, что в месте расположения цели, обнаруживаемой радиолокационной станцией, диаграмма облучения становится многолепестковой (см. рис. 11.18-э ~ 11.22).

Для дальнейших рассуждений воспользуемся рис. 11.17, пола­ гая, что объект находится в точке Лпр, а антенна Ли обеспечивает как излучение, так и прием радиоволн. Отношение плотности пото­ ка мощности волны, падающей на объект в точке Лпр, к плотности потока мощности, которая попала бы на объект при нахождении его

в свободном пространстве, будет равно Уз.и- Очевидно, такое же от­

носительное уменьшение мощности ѴІ.„ будет и на обратном пути распространения радиоволн, т. е. на линии объект—радиолокаци­ онная станция (Ли). Поэтому отношение принимаемых мощностей в месте нахождения станции при наличии и отсутствии отражений от поверхности Земли равно Ѵ\.я. Следовательно, если не учитывать

442

муле радиолокации 1/іив зависимости от угла, под которым на­ блюдается объект, может изменяться от 0 до 16.

Согласно уравнению радиолокации дальность действия гзл, при учете интерференции будет равна

Земли будет изменяться в зависимости от угла наблюдения цели от нуля до удвоенной дальности, соответствующей свободному про­ странству. В реальных условиях колебания дальности несколько меньше, вследствие неполноты отражения от поверхности Земли и острой направленности диаграммы излучения антенны.

Отражение радиоволн от поверхности Земли приводит также к ошибкам в измерении угла места объекта, под которым понимается угол в вертикальной плоскости, образованный направлением на объект и горизонтальной плоскостью (Ѳ на рис. 15.14).

Для пеленгации объекта (определения его угловых координат) используются направленные свойства антенны. На примере пелен­ гации по методу максимума оценим указанные ошибки при опреде­ лении угла места объекта [33]. Метод пеленгации по максимуму со­ стоит в том, что изменением угла наклона антенны Ли.п добиваются максимального значения сигнала, отраженного от объекта наблю­ дения. По полученному при этом углу наклона антенны определя­ ют угол места объекта.

При отсутствии отражения от поверхности Земли угол места объекта, определяемый по методу максимума, в точности равен уг­ лу наклона антенны.

443

Метод пеленгации по-максимуму математически соответствует нахождению при заданном Ѳ угла Ѳт , при котором в уравнении

Ѳ/Ч) = У D V 3и имеет максимальную величину. Указанный множитель на основании уравнения (11.30) в развернутом виде записывается следующим образом:

Если нормированную диаграмму направленности антенны по полю в свободном пространстве в вертикальной плоскости обозна­ чить через / (Ѳі) и угол Ѳі отсчитывать от оси диаграммы [/ (0і = 0) = 1], то при направлении максимума диаграммы под углом Ѳот к горизонтальной плоскости коэффициенты направленного дей­ ствия в соответствии с рис. 15.14 можно представить в виде

лепестка интерференционной диаграммы и, следовательно, угол мес­ та объекта удовлетворяет условию

V D m

444

Если Ѳт + Ѳ больше половины угловой ширины диаграммы на­ правленности, то вторыми слагаемыми в (15.40) и (15.41) можно пренебречь (D„" = 0, рис. 15.14). Тогда угол наклона антенны Ѳ,„,

V D m

будет при значении Ѳт (линия С на рис. 15.15, г), несколько меньшем Ѳц (пунктирная линия), а во втором случае — при значении Ѳт (линия С'), несколько большем Ѳ = ѲЦ. На рис. 15.15, б, в, г, д изо­

уменьшения утла места объекта возрастает интервал между углами Ѳт (линиями С и С '), при которых имеются максимумы /И(Ѳ, Ѳт). Так, при Ѳ = ѲЦ=1° этот интервал немного меньше 2°.

445

Таким образом, при измерении угла места объекта в зависимо сти от взаимного расположения объекта и РЛ С можно получить два максимума, расположенные по обе стороны Ѳц. Ошибка пеленга для малых углов места объекта может достигать величин, равных этим углам. При наличии неровностей на рассматриваемом участь«' поверхности Земли ошибка в измерении угла места объекта будет несколько меньше из-за менее выраженных интерференционных яв­ лении.

Вопросы для самопроверки

1.Как определить влияние отражения радиоволн от поверхности Земли на дальность действия РЛС?

2.Как определить ошибку в измерении угла места объекта?

§15.6. РАСПРОСТРАНЕНИЕ УКВ В ПРЕДЕЛАХ

ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ С УЧЕТОМ РЕФРАКЦИИ

Распространение УКВ без учета рефракции. Волны УКВ диапа­ зона весьма слабо дифрагируют вокруг земной поверхности. Поэто­ му при нормальных атмосферных условиях связь на УКВ возможна в пределах дальностей г, практически не превышающих расстояния прямой видимости г0, которое находят по формуле (11.34а).

При расчете напряженности поля в точке приема необходимо в интерференционные формулы (11.25) и (11.31) подставлять приве­ денные высоты из выражения (11.35), учитывающие сферичность земной поверхности при радиосвязи в пределах прямой видимости.

Исследования показывают, что область применения интерферен­

ставление о прямой и отраженной волнах теряет смысл и формиро­ вание поля в точке приема происходит в результате более сложного дифракционного процесса. ,

Помимо уменьшения приведенных высот антенн Я/ и Яг', влия­ ние сферичности Земли приводит также к некоторому уменьше­ нию коэффициента отражения /Со на величину множителя G0, кото­

Причиной этого является дополнительное «расхождение» радио­ волн, обусловленное сферической формой земной поверхности. Дей­ ствительно, при отражении от плоской поверхности Земли телесный угол отраженных волн равен телесному углу падающих волн. При отражении от сферической земной поверхности телесный угол от­ раженных волн будет больше телесного угла .падающих волн. В ре­ зультате этого уменьшится по сравнению с отражением от плоской поверхности плотность потока энергии отраженных волн, а следо­ вательно, и коэффициент отражения. Величину коэффициента расходимости находят по формуле [7]

446