Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

различием в скоростях движения отдельных отражателей образующих облако, и оказывается зависящим от степени турбулентности атмосферы.

Как известно, движение газов (или жидкостей) может носить либо ламинарный, либо турбулентный характер. Ламинарному движению присуща определенная «упорядоченность». При таком движении один слой газа перемещается относительно других его слоев с некоторой постоянной (или медленно изменяющейся по модулю) скоростью, одновременно присущей всем элементам объема этого слоя. Характерной же особенностью турбулентного движения является ярко выраженное непостоянство как величины, так и направления скорости движения отдельных элементов объема движущегося газа (жидкости). Скорость в каждой точке этого объема газа хаотически пульсирует вокруг некоторого среднего значения; причем величины указанных пульсаций не являются малыми по сравнению со средней скоростью движения.

При заданных условиях погоды, высоте сброса диполей и коэффициентах турбулентной диффузии сравнительно высокие скорости присущи лишь относительно небольшим объемам и, следовательно, относительно малому количеству дипольных отражателей. В связи с этим и интенсивность составляющих спектра отраженного сигнала, обусловленных турбулентной диффузией атмосферы, монотонно падает по мере увеличения частоты этих составляющих. Турбулентная диффузия атмосферы не является единственным источником хаотического распределения скорости движения диполей и, следовательно, расширения спектра отражаемого ими сигнала. Выше уже указывалось, что ввиду неполной идентичности отражателей и различия начальных условий, создающихся при развертывании пачки, диполи, входящие в состав облака, характеризуются разными скоростями снижения. Это влечет за собой дальнейшее расширение спектра отраженного сигнала. Указанное расширение максимально при относительно небольших размерах облака непосредственно после его развертывания, пока не успели установиться стационарные скорости снижения отдельных групп диполей.

Еще одной причиной расширения спектра отраженного сигнала является различие скоростей ветра на разных высотах. Если облако имеет значительные вертикальные раз-

меры, это может привести к заметному расширению спектра отражаемого им сигнала.

Спектр отраженного сигнала существенно зависит от скорости ветра и является тем более широким, чем выше эта скорость. Однако даже при значительных скоростях ветра и связанных с этим высоких уровнях турбулентности атмосферы спектры сигналов, отраженных от облака диполей, остаются относительно узкими. Эффективная ширина спектра помех в десятисантиметровом диапазоне волн, как правило, не превышает нескольких десятков герц. С уменьшением к ширина спектра будет расти обратно пропорционально длине волны, но в пределах радиотехнического диапазона волн спектр остается относительно узким.

При расчетах спектральная плотность GU(F) флуктуирующей огибающей отраженного сигнала за счет перемещения дипольных отражателей часто аппроксимируется колокольной функцией. При такой аппроксимации спектральная плотность Ga{F) при F > О записывается в виде [167]

G„(f) = G0 exp(-FW), (2.3.3)

где GQ - значение функции Gn(F) при F = 0; о> = = 2avp/X - среднеквадратический разброс допплеров-ских частот, соответствующий половине ширины энергетического спектра на уровне 0,61G0 для радиосигнала, поступающего от облака пассивных отражателей; avp - среднеквадратический разброс радиальной скорости сближения РЛС и дипольных отражателей.

В ряде случаев функцию Ga (F) при F > 0 считают равной [24, 166]

G-n(F) = G0 ехр (-Я/1,6 ДЯ,В). (2.3.4)

Здесь AF05 - половина ширины энергетического спектра на уровне 0,5G0 для того же радиосигнала, что и в формуле (2.3.3).

В связи со сравнительно малым значением о> помехи, создаваемые дипольными отражателями, воспроизводятся приемно-индикаторными устройствами подавляемых станций как очень узкополосный шумовой сигнал, чем и определяются маскирующие свойства таких помех.

Современные воздушные цели движутся, как правило, с большими скоростями, вследствие чего появляются значительные допплеровские смещения частоты отраженного



ими сигнала. Различия спектров, свойственные помеховым и рабочим сигналам, позволяют отфильтровывать помехи и тем самым существенно снизить их эффективность. Это обстоятельство широко используется в импульсных РЛС с системами селекции движущихся целей, а также при использовании непрерывных зондирующих сигналов и импульсов с большой частотой повторения.

Вместе с тем, создаваемые дипольными отражателями помехи при традиционных методах их применения являются эффективным средством прикрытия высокоскоростных целей (например, самолетов) от наблюдения импульсными радиолокационными системами, не имеющими специальных схем защиты от подобных помех. Необходимые для подавления таких РЛС плотности отражателей (темпы сбрасывания пачек отражателей) оказываются относительно невысокими. Что же касается РЛС с непрерывными и квазинепрерывными (при большой частоте следования импульсов) зондирующими сигналами, то их, по-видимому, нужно считать хорошо защищенными от воздействия помех рассматриваемого класса.

5. Полосы дипольных отражателей

Пассивные помехи, создаваемые дипольными отражателями, могут иметь своим назначением воспрещение обнаружения цели, например, самолета или группы самолетов. Именно так формулируется задача на подавление импульсных РЛС дальнего обнаружения и целеуказания. Такая же задача часто возникает и при противодействии импульсным радиолокационным системам сопровождения целей по направлению и дальности.

Помехи ставятся, как правило, периодическим сбрасыванием пачек дипольных отражателей с самолета или какого-либо другого летательного аппарата-- постановщика помех. Если пачки сбрасываются достаточно часто, формируемые ими облака сливаются друг с другом, в результате чего образуются довольно широкие и протяженные области пространства, внутри которых хаотически «разбросаны» дипольные отражатели. Такие области пространства называются полосами пассивных помех (полосами дипольных отражателей). Сигналы РЛС, отражаясь от облучаемой полосы, засвечивают экран индикатора РЛС в тех его точках, которые соответствуют координатам полосы отража-88

телей. Таким образом на экране создаются засвеченные «коридоры». Яркость засветки «коридора» зависит от мощности отраженного диполями сигнала, которая, в свою очередь, при прочих равных условиях пропорциональна количеству диполей, одновременно отражающих зондирующий сигнал РЛС. Когда эта яркость достаточно велика, то на ее фоне бывает затруднительно или невозможно выделить отметку, создаваемую целью, например, самолетом, идущим в полосе дипольных отражателей или над этой полосой. Если выходное устройство станции представляет собой не визуальный индикатор, а какой-либо автомат, то и этот автомат не в состоянии выделить сигнал цели из шумоподобного сигнала, порождаемого отражениями от полосы диполей.

Степень помехозащищенности РЛС в отношении помех, создаваемых дипольными отражателями, может быть различна и количественно оценивается коэффициентом подавления /спод.

Так как при полете самолета в полосе дипольных отражателей помеховый и полезный сигналы поступают на вход станции с одной и той же дальности, то мощности помехи Ра и сигнала Рс пропорциональны S4 и SxH, где Бц - эффективная площадь рассеяния цели, a Sz „ - суммарная ЭПР тех диполей, которые одновременно облучаются зондирующим сигналом подавляемой станции, т. е. тех диполей, которые попадают в «импульсный объем» РЛС. Последний характеризуется объемом той области пространства, в которой распределена энергия одного излученного станцией зондирующего импульса. В силу сказанного РЛС оказывается подавленной при

Sr„ = «псА- (2-3.5)

Величина «импульсного объема» зависит от длительности ти рабочего импульса РЛС, ширины основного лепестка диаграммы направленности антенны 9ум и Эаз в угломестной и азимутальной плоскостях, расстояния г до зондируемой точки пространства и оказывается равной

Vno = (1/2) ствг4Оаз0ум.

Важной характеристикой полосы дипольных отражателей является ширина маскируемой области Ln, т. е. области пространства, внутри которой выполняется соотношение (2,3,5) и, следовательно, цель маскируется поме-



хами. Применительно к полосам диполей, поставленным для подавления РЛС дальнего обнаружения и целераспреде-ления, наиболее интересной представляется характеристика «разлета» диполей в направлении, перпендикулярном оси полосы. Это объясняется тем, что из-за «разлета» в вертикальном направлении диполи обычно не выходят из импульсного объема, так как диаграммы направленности антенн этих РЛС в угломестной плоскости, как правило, широкие. При достаточно вывоких темпах сбрасывания, когда облака, создаваемые отдельными пачками диполей сливаются друг с другом, разлет диполей в направлении оси полосы не изменяет их средних концентраций, поскольку поток диполей из одного облака в другое компенсируется встречным потоком диполей из второго облака в первое. Разлет же отражателей в направлении, перпендикулярном оси полосы, ведет к изменению ширины полосы и концентрации диполей в различных ее точках.

Ширина маскируемой области Ln зависит не только от ширины полосы и абсолютного значения плотности отражателей, но и от длительности рабочего импульса РЛС, ширины основного лепестка диаграммы направленности ее антенной системы, положения полосы и РЛС и величины ЭПР прикрываемой цели.

Определим Ln, полагая, что ширина 1П полосы дипольных отражателей удовлетворяет неравенству /п > rGa3 во всем рабочем диапазоне значений г. Пусть полоса отражателей поставлена постановщиком, летящим со скоростью vD при темпе сбрасывания tD (темп сбрасывания измеряется временным интервалом между сбрасыванием двух следующих друг за другом пачек). Выберем систему координат Охуг таким образом, чтобы ось Оу совпадала с серединой полосы, а ось Ог была направлена вверх. Будем считать, что РЛС излучает импульсы длительностью ти и в угломестной плоскости имеет достаточно широкую диаграмму направленности, вследствие чего на всех рассматриваемых дальностях вся полоса диполей попадает внутрь этой диаграммы.

Смещая РЛС параллельно оси Ох, определим количество диполей, попадающих в пределы импульсного объема станции при различных значениях координаты х (ось основного лепестка все время остается параллельной оси-полосы). Учитывая, что количество пачек диполей, сброшенных на участке пути постановщика длиной 0,5 с ти (длина импульсного объема), равно civ/2vutn, и интегрируя 90

по импульсному объему РЛС, получаем количество диполей

Л/1Ю =---£& f expf--x-)dx, (2.3.6)

-гваз/5

попадающих в этот объем.

Здесь Dx-коэффициент турбулентной диффузии по оси Ох, которая в общем случае не совпадает с направлением скорости ветра, a N„ - количество диполей в одной пачке. Поэтому при пользовании таблицами коэффициентов турбулентной диффузии вместо истинной скорости ветра ов следует учитывать величину vB cos р1, где 6 - угол между вектором скорости ветра и осью Ох. Пренебрегая изменением концентрации диполей вдоль относительно небольшой «ширины» импульсного объема, вместо (2.3.6) можно записать следующее приближенное равенство:

Л/и0 =-1-гвла ехр (-*«/ 4DJ). (2.3.7)

4ип /п У nDx t

Последнее выражение, как и (2.3.6), не учитывает влияния спутных струй постановщика помех и поэтому может быть использовано лишь при достаточно больших значениях времени t. Оно показывает, что число диполей в импульсном объеме станции зависит от координаты х, характеризующей положение этого объема относительно середины полосы отражателей и времени /. При заданных х и t число отражателей в импульсном объеме пропорционально количеству пачек, сброшенных на участке пути длиной 0,5 с ти, и «ширине» г8аз импульсного объема. С течением времени ширина полосы отражателей возрастает, а плотность полосы в областях, прилегающих к ее оси, монотонно падает.

Выше уже указывалось, что для прикрытия помехами цели, находящейся в полосе диполей, необходимо выполнение соотношения (2.3.5), которое с учетом (2.3.7) принимает вид

5од-.геазехр [--$- >«П0Д5Ц. (2.3.8)

4i>„/„VnD*/ " АГ>*<

Если цель имеет относительно небольшие размеры и всегда «помещается» в импульсном объеме РЛС, то можно



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82



0.001