Влияние затухания электромагнитных волн в атмосфере на дальность радиолокационного наблюдения

радиолокационный передатчик электромагнитный мощность

Затухание радиоволн в атмосфере обусловлено поглощением их энергии свободными молекулами кислорода и водяного пара, а также взвешенными частицами - пылинками и каплями воды. Кроме того, происходит рассеяние радиоволн жидкими и твердыми частицами, которые вызывают эффект, аналогичный поглощению энергии.

Убывание плотности потока мощности волны с расстоянием вследствие поглощения и рассеяния происходит по экспоненциальному закону. При наличии затухания мощность сигнала на входе приемника:

,

где - мощность сигнала на входе приемника при отсутствии затухания, exp(-Г) - множитель, характеризующий ослабление. Для области атмосферы, характеризуемой постоянным коэффициентом затухания α вдоль траектории радиолуча, Г = 2αR, а мощность принимаемого сигнала:

В диапазоне волн, применяемых в радиолокации, затухание в атмосфере становится значительным при λ<3 см, а на миллиметровых волнах оно играет решающую роль: только небольшое «окно» между частотами резонансного поглощения (на волне λ≈8,7 мм) удается использовать для радиолокации.

Допустим, что на всем пути РЛС - цель - РЛС протяженностью 2Rmax [км] происходит поглощение энергии радиоволны при одинаковом коэффициенте затухания α [дБ/км], т. е. общее затухание равно 2·α·Rmax [дБ]. Здесь:

, (9)

где kпогл - коэффициент поглощения в безразмерных единицах, Lпогл - протяженность трассы поглощения в км.

Максимальную дальность действия с учетом поглощения Rmax погл можно выразить через Rmax, используя формулу (1), следующим образом:

, (10)

Из (9) можно записать:

, (11)

Тогда

Поглощение радиоволн в атмосфере зависит от длины волны и от интенсивности осадков Q. Пики его вызываются резонансным поглощением энергии радиоволн молекулами воды и кислорода.

Рис.2. Зависимости поглощения энергии радиоволн от длины волны и интенсивности осадков

При дождевых осадках справедлива эмпирическая формула:

(при ),

где α - коэффициент затухания (дБ/км); Q - интенсивность осадков (мм/ч).

При Q = 1:

При одинаковом поглощении на протяжении всей трассы распространения радиоволн дальность прямой видимости составит:

,

где α - коэффициент затухания для λ = 0,032 м.

При Q = 5 имеем

При Q = 20 имеем

Тогда с учетом поглощения радиоволн импульсная мощность передатчика для обеспечения заданной дальности обнаружения при интенсивности осадков будет равна:

Другие стьтьи в тему

Разработка устройства кодирования двухкаскадным способом
Эффективная организация обмена информацией приобретает все большее значение, прежде всего как условие успешной практической деятельности людей. Объем информации, необходимой для нормального функционирования современного общества, растет в соответствии с развитием производстве ...

Разработка рекомендаций по применению систем функционального дополнения спутниковой навигации
Традиционные средства навигации не достаточно точно обеспечивают требуемую надежность и точность, недостаточно автоматизированы и не могут устранить влияние человеческого фактора. Основным навигационным средством будущего станут глобальные спутниковые системы навигации (Global Naviga ...