2.7.4. Влияние отражения радиоволн от земной поверхности на уравнение дальности
Ранее было показано, что дальность в свободном пространстве D0 = DоmFE (), где Dоm - дальность в направлении максимума ДН без учета влияния земли. Так как результирующая ДН антенны с учетом влияния земли характеризуется произведением FE()Fзем (), то дальность
Dзем = D0mFЕ ()Fзем () = DоFзем ().
Как уже пояснялось ранее, для малых углов скольжения (т. е. углов места цели ) коэффициенты отражения для горизонтальной и вертикальной поляризаций совпадают, и интерференционный множитель земли определяется формулой, т. е.
Dзем() = 2D0 sin(2/)ha sin,
поэтому дальность для гладкой водной поверхности (модуль коэффициента Френеля R = 1) может достигать 2D0 (для гладкой поверхности суши R 0.9, так что максимальная дальность равна примерно 1,91D0).
Лепестковый характер зависимости дальности от угла места , являющийся результатом интерференции, становится малозаметным, если снижается интенсивность излучения в сторону земли по сравнению с главным лучом. Это объясняется тем, что обычно FE (-) FE () (несимметричность реальной ДН) и уменьшаются отражения от земли в
Рис. 2.26. К влиянию земли на обнаружение низколетящих целей
сторону цели из-за шероховатости поверхности. Если принять, что граница зеркального отражения а определяется фазовым сдвигом = /4 лучей от верхней и нижней неровностей высотой h, то соответствующий угол места определяется из условия sin 3 = /16h. Например, для неровности 1 м на расстоянии 100 м, для которой угол места 3 = 0,57°, имеем, что при = 0,23 м угол 3 « 0,82°, т. е. интерференция быстро исчезает для е> е3.
Влияние земли может привести к заметному уменьшению дальности действия РЛС по низколетящим целям. Это поясняется рис. 2.26, на котором изображен нижний лепесток ДН Fзем (). Из рисунка видно, что для углов < 1 где 1 соответствует условию Fзем ()= 1, дальность с учетом земли меньше, чем в свободном пространстве.
Чем ниже находится цель, тем труднее ее обнаружить. В этом случае целесообразно либо увеличить отношение hА/, либо по возможности исключить влияние земли. Для некоторого повышения дальности можно, в частности, использовать позицию РЛС с уклоном в направлении предполагаемых низколетящих целей. Это вызывает наклон максимума первого лепестка на такой же угол.
Для выделения сигналов воздушных целей на фоне помехи в виде отражений от земли требуется достаточное отношение мощности сигнала Рпр с к мощности помехи Рпр п, которое назовем радиолокационным контрастом. Ранее показано, что
,
где G (0) - коэффициент усиления антенны для углов места, близких к нулевым.
Из формулы следует, что как для моря, так и для суши сохраняется достаточно большое, близкое к постоянному значение уд при sin = hА/D> /4h, где hА - высота фазового центра антенны над землей, а h - средний размер неровностей. Поэтому действие отражений от земли можно считать ограниченным предельным расстоянием
Dотр = 4 hА h/.
Данная оценка применима также для случая бортовых РЛС при обнаружении воздушных целей на фоне отражений от земной поверхности. При этом в формуле hА заменяется на высоту полета Н.