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

Радиопередатчик подвижной связи с угловой модуляцией
Формирование радиочастотных сигналов, имеющих заданные временные, спектральные и энергетические характеристики, их последующая передача по специальным направляющим электромагнитным системам или через свободное пространство к потребителю осуществляется с помощью радиопередающего ...

Разработка предложений по созданию усовершенствованного варианта металлодетектора
В современном мире остро стоит проблема защиты человека от террористической угрозы. Известно, что одним из средств контроля проноса оружия и запрещенных предметов в места массового скопления людей и на охраняемые объекты являются металлодетекторы. Металлодетекторами (metal detector до ...