Радиолокационные станции панорамного обзора

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ ПАНОРАМНОГО ОБЗОРА

Радиолокационные станции, производящие обзор перемещением луча в одной плоскости, предназначены для измерения двух координат, чаще всего дальности и азимута. В ряде случаев знание двух координат вполне достаточно для определения положения цели, например, в береговых и корабельных РЛС для обзора водной поверхности, в самолетных РЛС для обзора земной и водной поверхности, в наземных РЛС для обзора воздушного пространства, если высота цели не представляет интереса.

Среди радиолокационных станций данного вида наибольшее распространение получили бортовые РЛС обзора земной поверхности, устанавливаемые на самолетах и других летательных аппаратах. Эти станции подразделяются на два типа: РЛС кругового обзора и РЛС бокового обзора.

Бортовые РЛС кругового обзора земной поверхности имеют веерный антенный луч, узкий в плоскости обзора и широкий во второй плоскости. Ширина луча в узком сечении выбирается из условия получения заданной точности пеленгации по методу максимума и разрешающей способности в плоскости пеленгования. Ширина диаграммы во второй плоскости берется достаточно большой, для того чтобы перекрыть всю зону обзора в этой плоскости.  Так, для самолетной РЛС обзора земной поверхности размеры зоны обзора по вертикали определяются максимальной дальностью действия и высотой полета

φ_OB = arcos(H_max/R_max).

Форма диаграммы направленности в вертикальной плоскости выбирается из условия, чтобы наземные точечные цели с равной интенсивностью отражения давали одинаковой силы сигнал на входе приемника или одинаковую яркость отметки на экране индикатора независимо от их удаления.

Известно, что мощность принимаемого сигнала в станциях обзора земной поверхности

                                                                     (1)

где   k₁ — коэффициент пропорциональности;

R — дальность до цели;

G_E(β) —характеристика направленности по напряженности поля в вертикальной плоскости.

Рис.1

Заменяя R на Hcosecβ,  получаем

где             k₂=  k₁/H⁴  —            постоянный коэффициент.

Очевидно, что мощность принимаемых сигналов Р_пр не будет зависеть от дальности, если

G_E(β)=cosec β

или                                                                                                                                            (2)

G(β)=cosec² β.

Антенный луч с такой характеристикой носит название косекансного луча и имеет вид, показанный на рис. 1.

Косекансный луч нашел широкое распространение также в наземных и корабельных РЛС. У наземных РЛС, предназначенных для обнаружения воздушных целей вплоть до высоты H_mах, используется перевернутый косекансный луч (рис. 2, а). Такая форма луча экономична, так как обеспечивает наиболее целесообразное распределение излучаемой мощности. Некоторые корабельные станции предназначаются для обзора как надводной, так и воздушной обстановки. Этим условиям работы удовлетворяет двухкосекансный луч, как бы состоящий из прямого и перевернутого косекансных лучей (рис. 2, б).

Достоинством бортовых РЛС кругового обзора является простота.

     Недостатки:

1.  Вращающаяся антенна больших размеров прикрывается обтекателем, который, выступая за пределы фюзеляжа, снижает аэродинамические характеристики летательного аппарата. Размеры антенны, в результате, приходится ограничивать, что препятствует повышению разрешающей способности по азимуту. Кроме того, на вращение антенны тратится значительная доля энергии, потребляемой станцией.

Рис.2

2. Круговой обзор плохо согласуется с поступательным движением самого летательного аппарата. Изображение местности получается неискаженным только в том случае, когда перемещением носителя за время одного оборота антенны можно пренебречь. Это условие при высоких скоростях полета не выполняется.

Указанные недостатки полностью устраняются в бортовых РЛС бокового обзора земной поверхности (рис. 3). Здесь поступательное движение играет полезную роль, так как за счет него производится сканирование неподвижным лучом. На борту устанавливаются две протяженные неподвижные синфазные антенны, вытянутые вдоль всего фюзеляжа. Антенны образуют, благодаря своим большим размерам, веерные лучи, «смотрящие» вбок по правую и левую стороны фюзеляжа.

При излучении импульсного сигнала производится облучение узких полосок местности поперек линии пути. При этом используется непрерывная радиолокационная карта местности по маршруту полета. Обычно осматриваются две боковые полосы; участок местности под носителем не просматривается из-за низкой разрешающей способности по дальности при отвесных углах визирования.

Рис.3

При боковом обзоре число импульсов, принимаемых от целей, находящихся на различном удалении от линии пути, переменно и пропорционально дальности целей n=k₃R, так как линейные размеры антенного луча и время облучения цели при постоянной скорости полета v возрастают с увеличением дальности.

Энергия одного импульса пропорциональна мощности принимаемого сигнала Р_пр а энергия n импульсов пропорциональна произведению

                                             (3)

Чтобы сделать ее независимой от R, нужно чтобы

или                                                                                                                       (4)  

При боковом обзоре требуется менее вытянутая диаграмма направленности, чем косекансная, поэтому ее легче сформировать.

К достоинствам бокового обзора следует отнести возможность удачной компоновки антенны, отсутствие затрат энергии на вращение антенны.

Недостатком систем бокового обзора является отсутствие радиолокационной видимости вперед, относительная сложность устройства питания антенны.