Дальность действия радиолокационных устройств

Дальность действия радиолокационного устройства определяется расстоянием, на котором объект обнаруживается с заданными вероятностными характеристиками, – вероятностью правильного обнаружения и вероятностью ложного срабатывания .

Если устройство предназначено для измерения параметров движения или координат объекта, то дальность действия определяется заданной точностью измерения.

Определим дальность действия радиолокационного устройства в свободном пространстве без учёта влияния атмосферных условий и земной поверхности при приёме сигналов прямого излучения рис. 3.17.

Пусть передатчик, установленный вблизи контролируемого участка, генерирует СВЧ-колебания мощностью . Если предположить, что антенна радиолокационного устройства не направлена, то колебания излучаются во все стороны равномерно. Тогда, если приёмник удалён на расстоянии R от передатчика, то на его входе создаётся плотность потока мощности:

П_Пl = P_пер/4 R²

Если предположить, что антенна передатчика направленная, то следует учесть ее коэффициент направленного действия (КНД), который показывает, во сколько раз плотность

потока мощности направленной антенны больше мощности не направленной в заданном направлении.

С учётом введённого параметра плотность потока мощности на входе приёмной антенны:

.

Если приёмная антенна имеет эффективную площадь раскрыва , то мощность принимаемого такой антенной сигнала равна:

Воспользовавшись соотношением:

,

где – длина волны излучаемого сигнала, перепишем для мощности в канале приёма сигналов прямого излучения:

.

Между принимаемой мощностью и расстоянием до объекта имеется обратная квадратичная зависимость.

Для надёжного обнаружения объекта в каналах рассматриваемого вида необходимо, чтобы отношение мощности сигнала и мощности шума было достаточно велико. Для каждого вида радиолокационного устройства задачу надёжного обнаружения объекта (с заданной вероятностью) можно выполнить, если мощность принятого сигнала превышает некоторое пороговое значение в N раз. Минимальная амплитуда сигнала, соответствующая пороговому сигналу , называется чувствительностью приёмника:

.

Пороговому значению сигнала соответствует предельное расстояние , характеризующее дальность действия устройства. Подставив вместо его минимальное значение , найдём:

.

Полученное выражение называется уравнением дальности для случая приёма сигналов прямого излучения. Например, для увеличения в 2 раза дальности R необходимо мощность передатчика увеличить в 4 раза или в 4 раза снизить пороговый сигнал, т.е. увеличить в 4 раза чувствительность приёмника.

Наряду с термином «коэффициент направленного действия» (КНД) антенны часто используют понятие коэффициента усиления антенны G, который определяется как произведение КНД на коэффициент полезного действия (КПД) антенны, т.е.: