При Ат/а%я > 1 плотность распределения w (тр) неравномерна и имеет максимум при ip = 0. С увеличением шероховатости распределение ш (гр) приближается к равномерному. В сантиметровом диапазоне часто можно не считаться с когерентной составляющей. В этом случае закон распределения амплитуд можно принимать релеевским, а фаз - равномерным.

При анализе мешающих отражений важное значение имеет также вид корреляционной функции отраженного сигнала или форма его спектра.

Относительное движение радиоэлектронного средства и цели приводит к тому, что спектр мешающего сигнала на входе приемника РЛС существенно искажается по сравнению со спектром полезного сигнала. На рис. 1.9 показана часть спектра, соответствующего импульсному сигналу самолетной РЛС и примыкающего к несущей частоте f0 зондирующего сигнала [147]. Форма спектра всего сигнала может быть легко получена, если учесть симметрию составляющих /о ± kFK (k= 1, 2, 3, ...), где F„ - частота повторения импульсов.

Зондирующий сигнал, непосредственно проходящий в приемный тракт, имеет дискретную составляющую /, вокруг которой располагается выброс 2 сигнала, поступающего от земной поверхности, находящейся непосредственно под самолетом. Спектральные составляющие 3 соответствуют отраженным от местных предметов сигналам, принимаемым передними и задними боковыми лепестками. Несимметрия этой части спектра 3 относительно частоты f0 объясняется наличием различных допплеровских сдвигов частоты у сигналов, принимаемых боковыми лепестками диаграммы направленности антенны с разных направлений.

Вредное отражение от земной поверхности, принимаемое главным лучом, создает выброс 4. Полезный сигнал 5, поступающий от цели, которая сближается с РЛС, наблюдает-

fo t

Рис. 1.9. 86

ся в данном случае на фоне внутренних шумов 6. Отражающая поверхность может влиять и на величину систематического допплеровского сдвига частоты. При отражении от морской поверхности из-за движения волн возникает систематическое смещение частоты, составляющее доли и даже единицы процента относительно средней частоты Доп-плера [65].

Можно отметить некоторые факторы влияния Земли, ухудшающие характеристики РЛС (дальность обнаружения, разрешающую способность, точность и т. д.):

- изрезанность диаграмм направленности антенн РЛС в области малых углов места, приводящая к сокращению дальности обнаружения маловысотных целей;

- наличие местных предметов, вызывающее сокращение дальности действия из-за затенения целей;

- многолучевость распространения, увеличивающая ошибку сопровождения цели по углу места (происходит раздвоение цели на истинную цель и ее антипод);

- интерференция прямого и отраженного лучей в РЛС с коническим сканированием, вызывающая биения принимаемого сигнала, что порождает появление значительных угловых ошибок;

- шероховатость земной поверхности, вызывающая при отражении от нее радиоволн существенное искажение спектра сигнала, что затрудняет работу схем селекции движущихся целей и систем автоматического сопровождения по скорости.

Подробный анализ этих мешающих факторов позволяет определить рациональные (в определенном смысле) способы и устройства борьбы с помехами, вызываемыми естественным влиянием Земли.

Дальность обнаружения низколетящих целей. Влияние Земли при малых углах места приводит к многолепестко-вости диаграммы направленности антенны РЛС. Нижний лепесток отжат от земли на угол р\ значение которого связано с высотой подъема антенны Яа и длиной волны К формулой [166]

р = Ш #а-

Мощность сигнала, принимаемого РЛС, с учетом влияния земли записывается в виде [166]

СВХ (4л)з ,4 Ф« (Р).

(1.2.1)

где Яс - мощность передатчика РЛС; Gc - коэффициент усиления антенны РЛС; Sn - эффективная площадь рассеяния (ЭПР) цели; гц - дальность до цели; ФДр1) - интерференционный множитель, который для малых углов места ft равен

Фи(р) = 4пНпНЛгц, (1.2.2)

Яц - высота цели относительно поверхности земли.

Если чувствительность приемника РЛС равна Рсвх = = Рпр мин. то из (1-2.1) и (1.2.2) получим максимальную дальность действия РЛС при обнаружении низколетящей цели

г - 1 / рс с° 4яЯи # * 5„

цмакс - I/----±. (L2.3)

гпп мин л 4

пр МИН

Принимая во внимание, что максимальная дальность действия РЛС, вычисляемая без учета влияния земли, равна

V (ЧЩ" fnp мин

из (1. 2. 3) и (1.2.4) получаем

гц макс ~ к Vr-pnc > (1.2.5)

где К = УЩК.

Формулы (1.2.3) и (1.2.5) получены путем линеаризации функции ФИ(Р) и поэтому справедливы при условии

цмакс > ШНпНЛ.

Выражение (1.2.5) показывает, что дальность обнаружения маловысотных целей существенно снижается. Повышение энергетического потенциала PCGC еще меньше сказывается на величине максимальной дальности обнаружения (корень восьмой степени) по сравнению с обнаружением высоколетящих целей (корень четвертой степени).

Рис. 1.10.

Препятствия также влияют на дальность обнаружения РЛС вследствие затенения (экранирования) целей. Поле в области тени (за препятствием) значительно ослабляется. Коэффициент ослабления зависит от геометрических размеров и формы препятствия. Значение коэффициента ослабления и соответствующее уменьшение дальности действия РЛС может быть подсчитано по методике, изложенной в [57]. Следует заметить, что даже сравнительно невысокие препятствия (холм, деревья и др.) могут приводить к снижению дальности обнаружения в несколько раз.

Флуктуации эффективного центра отражения низколетящей цели. Многолучевость распространения радиоволн вблизи земли приводит к тому, что низколетящая одиночная цель представляется как групповая. С приемлемым для практики приближением одиночная цель может быть представлена как парная цель (истинная цель Ц и ее антипод Ц) на рис. 1.10.

Различают три основных случая образования антипода. Первый из них характеризуется тем, что отражение радиоволн происходит в области, примыкающей к месту расположения антенны РЛС (рис. 1.10, точка Ох). Образующаяся парная цель ЦЦ оказывает мешающее действие на наземную РЛС, антенна которой отслеживает цель Ц с ошибкой, особенно заметной в. угломестной плоскости. Эффективный центр парной цели ЦЦ блуждает в угломестной плоскости и может даже выходить за базу.

В/горой случай характеризует отражение радиоволн в области нахождения цели (рис. 1.10, точка 02). Этот случай неблагоприятен для работы разнесенных радиолокационных

Рис. 1.11.

систем, в которых передающие и приемные устройства удалены на некоторое расстояние. Примером такой системы является система полуактивного самонаведения ракеты типа «земля-воздух».

Наконец, в третьем случае отражение происходит в районах расположения цели и РЛС (точки 0, и Ог). Мешающее действие парной цели сказывается на работе совмещенных и разнесенных радиолокационных систем. Применительно к системе полуактивного самонаведения ракет отражения оказывают мешающее влияние как на наземную РЛС, так и на радиолокационную головку самонаведения ракеты.

В статье [120] получено выражение для плотности вероятности w (х) ошибки сопровождения геометрического центра флуктуирующих источников ЦЦ

w(x) =

УХ+Я\ [(1+*2)+</2с(1-х2)]3/2

(1.2.6)

где х = £/#ц - относительная ошибка сопровождения центра парных источников (рис. 1.11); Нп - высота полета, 1 - линейная ошибка; q\ - отношение мощностей сигналов, переизлученных целью и землей.

Среднее значение относительной ошибки равно

м °°

-= \ xw (х) dx -

"ц J

Отсюда Мъ = Н 30

7с3-1

ая1 + 1

(1.2.7)

Выражение (1.2.7) показывает, что при сопровождении пизколетящих целей математическое ожидание линейной ошибки отклонения равносигнального направления /рсн = = /7Ц - Mi не может быть больше высоты полета, т. е.

Если цель Ц имеет линейные размеры 21 (рис. 1.11), то вероятность того, что линия визирования при сопровождении цели будет находиться в ее пределах, определяется по формуле h

р = J а; (х) dx = ср (У - ф (£2),

(1+)6+ (!-,)

2/i+-,» [(i+E)» + 73(i-E)»] Е! = (ЯЦ+ /) /„; 2 = (Яц-0/Яц.

На рис. 1.12 приведены зависимости вероятности р от <7с для некоторых значений отношения 1/Иц. Кривые показывают сильное влияние отраженного сигнала на точность сопровождения низколетящей цели. Значительное ухудшение точности автосопровождения цели, даже при слабых отражениях от земли, существенно снижает эффективность применения радиоэлектронных систем.

Влияние интерференции прямого и отраженного сигналов на точность автоматического сопровождения по направлению. При движении летательного аппарата на входе РЛС образуются низкочастотные биения, которые обусловлены интерференцией сигналов, переизлучаемых воздушной целью (прямой сигнал) и землей [64]. Кроме того, возникает второй мешающий сигнал за счет взаимных биений сигналов, отраженных местными предметами. Наиболее сильно действуют помехи, порожденные взаимными биениями прямого и отраженного сигналов. Значитель- Рис. 1.12.