Уравнение радиосвязи, дальность действия радиолокатора кратко

Принимаемая мощность

Мощность принимаемого отклика радиосигнала задаётся уравнением:

Pr=PtGtArσF4(4π)2Rt2Rr2=Pt⋅Gt4πRt2⋅F2⋅σ⋅F2⋅Ar4πRr2{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}=P_{t}\cdot {{G_{t}} \over {4\pi R_{t}^{2}}}\cdot F^{2}\cdot {\sigma }\cdot F^{2}\cdot {{A_{r}} \over {4\pi R_{r}^{2}}}}

Обозначения:

• P_r — мощность сигнала приёмной антенны;
• P_t — мощность радиопередатчика;
• G_t — коэффициент усиления передающей антенны;
• A_r (иногда S) — эффективная площадь (апертура) приемной антенны, A_r = G_r*λ²/4π, где G_r — коэффициент усиления приемной антенны, λ — длина волны.
• σ — эффективная площадь рассеяния цели в данном ракурсе;
• F — коэффициент потерь при распространении сигнала;
• R_t — расстояние от передающей антенны до цели;
• R_r — расстояние от цели до приёмной антенны.

В случае, когда передающая и приёмная антенны располагаются на одинаковом расстоянии от цели, то есть во всех моностатических РЛС (Однопозиционных радиолокационных системах, ОПРЛС) и иногда, в других типах, формула упрощается за счет R_t = R_r = R, что приводит к коэффициенту R4:

Pr=PtGtArσF4(4π)2R4.{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.}

Таким образом, принимаемая мощность уменьшается пропорционально 4-й степени расстояния.

Коэффициент F можно принять равным 1, если считать, что волна распространяется в вакууме без потерь и без интерференции.

Дальность действия РЛС

Основная статья: Основное уравнение радиолокации

Максимальная дальность действия РЛС зависит от ряда параметров и характеристик как антенной системы станции, мощности излучаемого сигнала, и чувствительности приёмника системы. В общем случае без учёта потерь мощности в атмосфере, помех и шумов дальность действия системы можно определить следующим образом:

Dmax=PnDaSaσ(4π)2Pn.min4{\displaystyle D_{max}={\sqrt{\frac {P_{n}D_{a}S_{a}\sigma }{\left(4\pi \right)^{2}P_{n.min}}}}},

где:

Pn{\displaystyle \;P_{n}} — мощность генератора;

Da{\displaystyle \;D_{a}} — коэффициент направленного действия антенны;

Sa{\displaystyle \;S_{a}} — эффективная площадь антенны;

σ{\displaystyle \;\sigma } — эффективная площадь рассеяния цели;

Pn.min{\displaystyle \;P_{n.min}} — минимальная чувствительность приёмника.

При наличии шумов и помех дальность действия РЛС уменьшается.

Работа нескольких РЛС в одном частотном диапазоне

На загруженных участках, где одновременно используются многочисленные РЛС (например, морские порты) вероятны совпадения частотных диапазонов. Это приводит к приему РЛС сигнала другой РЛС. В результате на экране появляются дополнительные точки, бросающиеся в глаза из-за своей геометрической правильности. Эффект может быть убран переходом на другую рабочую частоту.

Мнимое изображение

При отражении радиосигнала от массивного объекта возможно дальнейшее распространение к меньшим объектам с последующим отражением и попаданием в РЛС. Таким образом, путь, который прошел сигнал становится больше и на экране появляется мнимое изображение объекта, который на самом деле находится в другом месте

Такой эффект должен приниматься во внимание при нахождении вблизи крупных отражающих объектов, таких как мосты, гидротехнические сооружения и крупные суда

Многократное отражение

При размещении РЛС на большом судне возможен эффект многократного отражения сигнала. Сигнал РЛС отражается от близкого объекта, частично попадает обратно в РЛС, а частично отражается от корпуса суда. Таких отражений может быть много, амплитуда при каждом отражении уменьшается и сигнал будет восприниматься до тех пор, пока не будет достигнута пороговая чувствительность приемника. На экране радара будут видны несколько уменьшающихся с каждым разом объектов. Расстояние между ними пропорционально расстоянию от РЛС до объекта.

Атмосферные потери особенно велики в сантиметровом и миллиметровом диапазонах и вызываются дождем, снегом и туманом, а в миллиметровом диапазоне также кислородом и парами воды. Наличие атмосферы приводит к искривлению траектории распространения радиоволн (явление рефракции). Характер рефракции зависит от изменения коэффициента преломления атмосферы при изменении высоты. Из-за этого траектория распространения радиоволн искривляется в сторону поверхности земли.

Отзывы

Раздел: Вторичная радиолокация

Рисунок 1. Предварительный просмотр интернет-представительства

Рисунок 2. Антенна широкой вертикальной апертуры

Рисунок 1. Антенна широкой вертикальной апертуры

Радиолокация зародилась в ответ на потребности, вызванные войной.
Необходимость обнаружения самолетов противника на больших расстояниях привела к огромным интеллектуальным и финансовым вложениям в развитие радиолокации
(англ. RADAR – акроним от RAdio Detection And Ranging).
Классическую радиолокационную технологию называют активной радиолокацией с пассивным ответом.
Это означает, что такая технология не предполагает какого-либо активного ответа со стороны обнаруживаемого воздушного объекта
на запрос (зондирующий сигнал) радиолокатора.
Зачем же понадобилась другая технология?

По мере разработки и применения радиолокаторов, вскоре стало ясно, что, помимо наблюдения за самолетами противника,
радиолокатор является хорошим средством для наблюдения и за своими («дружественными») воздушными объектами.
Следовательно, радиолокаторы могут применяться для контроля за последними и для управления ими.
Если «дружественный» самолет оснащен радиолокационным ответчиком, или транспондером
(transponder = transmitting responder),
то, приняв запросный сигнал радиолокатора, он посылает в ответ мощный сигнал в качестве эхо-сигнала.
Такой ответный сигнал генерируется транспондером и является кодированным.
Полученная таким образом новая возможность оказалась очень полезной для военных пользователей,
поскольку теперь можно было четко отличить свой самолет (отвечает на запрос) от самолета противника (не отвечает на запрос).
Кроме этого, в ответе может содержаться гораздо больше информации, чем может получить классический радиолокатор,
называемый еще первичным радиолокатором. К дополнительной информации относится, например,
высота
самолета над уровнем моря, индивидуальный код,
признак возникновения каких-либо технических проблем на борту (потеря радиоконтакта и тому подобное).

Цель данного раздела состоит в том, чтобы дать общее представление о принципах функционирования радиолокационных систем с активным ответом,
называемых еще вторичными обзорными радиолокаторами (англ. Secondary Surveillance Radar, SSR).
Во-первых, будет рассмотрена функциональная схема вторичного радиолокатора (режим А/С), включая форматы канала связи и ответных сообщений.
Во-вторых, будут описаны основные аспекты перспективной системы (режим S).

Вторичный радиолокатор

Вторичная радиолокация используется в авиации для опознавания. Основная особенность — использование активного ответчика на самолётах.

Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается от принципа первичного радиолокатора.
В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик, антенна, генераторы азимутальных меток, приёмник, сигнальный процессор, индикатор и самолётный ответчик с антенной.

Передатчик служит для формирования импульсов запроса в антенне на частоте 1030 МГц.

Антенна служит для излучения импульсов запроса и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации антенна излучает на частоте 1030 МГц и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы азимутальных меток служат для генерации азимутальных меток (англ. Azimuth Change Pulse, ACP) и метки Севера (англ. Azimuth Reference Pulse, ARP). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток (для старых систем) или 16384 улучшенных малых азимутальных меток (англ. Improved Azimuth Change pulse, IACP — для новых систем), а также одна метка Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц.

Сигнальный процессор служит для обработки принятых сигналов.

Индикатор служит для отображения обработанной информации.

Самолётный ответчик с антенной служит для передачи содержащего дополнительную информацию импульсного радиосигнала обратно в сторону РЛС по запросу.

Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика для определения положения воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Оборудованные ответчиками воздушные суда, находящиеся в зоне действия луча запроса, при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2, отвечают запросившей РЛС серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация о номере борта, высоте и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется интервалом времени между запросными импульсами P1 и P3, например, в режиме запроса А (mode A) интервал времени между запросными импульсами станции P1 и P3 равен 8 микросекундам и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта.

В режиме запроса C (mode C) интервал времени между запросными импульсами станции равен 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту.
Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например, Режим А, Режим С, Режим А, Режим С.
Азимут воздушного судна определяется углом поворота антенны, который, в свою очередь, определяется путём подсчёта малых азимутальных меток.

Дальность определяется по задержке пришедшего ответа. Если воздушное судно находится в зоне действия боковых лепестков, а не основного луча, или находится сзади антенны, то ответчик воздушного судна при получении запроса от РЛС получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3<P2, то есть импульс подавления больше импульсов запроса. В этом случае ответчик запирается и не отвечает на запрос.

Принятый от ответчика сигнал обрабатывается приёмником РЛС, затем поступает на сигнальный процессор, который проводит обработку сигналов и выдачу информации конечному потребителю и (или) на контрольный индикатор.

Плюсы вторичной РЛС:

• более высокая точность;
• дополнительная информация о воздушном судне (номер борта, высота);
• малая по сравнению с первичными РЛС мощность излучения;
• большая дальность обнаружения.

Случайные

Принимаемая мощность

Мощность принимаемого отклика радиосигнала задаётся уравнением:

Pr=PtGtArσF4(4π)2Rt2Rr2=Pt⋅Gt4πRt2⋅F2⋅σ⋅F2⋅Ar4πRr2{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}=P_{t}\cdot {{G_{t}} \over {4\pi R_{t}^{2}}}\cdot F^{2}\cdot {\sigma }\cdot F^{2}\cdot {{A_{r}} \over {4\pi R_{r}^{2}}}}

Обозначения:

• P_r — мощность сигнала приёмной антенны;
• P_t — мощность радиопередатчика;
• G_t — коэффициент усиления передающей антенны;
• A_r (иногда S) — эффективная площадь (апертура) приемной антенны, A_r = G_r*λ²/4π, где G_r — коэффициент усиления приемной антенны, λ — длина волны.
• σ — эффективная площадь рассеяния цели в данном ракурсе;
• F — коэффициент потерь при распространении сигнала;
• R_t — расстояние от передающей антенны до цели;
• R_r — расстояние от цели до приёмной антенны.

В случае, когда передающая и приёмная антенны располагаются на одинаковом расстоянии от цели, то есть во всех моностатических РЛС (Однопозиционных радиолокационных системах, ОПРЛС) и иногда, в других типах, формула упрощается за счет R_t = R_r = R, что приводит к коэффициенту R4:

Pr=PtGtArσF4(4π)2R4.{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.}

Таким образом, принимаемая мощность уменьшается пропорционально 4-й степени расстояния.

Коэффициент F можно принять равным 1, если считать, что волна распространяется в вакууме без потерь и без интерференции.

Принцип радиотелефонной связи

Первую передачу информации на расстоянии осуществил русский ученый Александр Степанович Попов (рис. 1).

Рис. 1. Александр Степанович Попов (Источник)

Для этой цели А.С. Попов использовал известную всем азбуку Морзе. Именно ему удалось осуществить радиосвязь, то есть передачу информации при помощи электромагнитных волн. Она заключалась в том, что при помощи точек и тире сообщалась некая информация.

Чем же отличается телефонная радиосвязь от радиосвязи?

Радиотелефонной связью мы называем передачу информации, речи, музыки на большие расстояния при помощи электромагнитных волн. Принцип радиотелефонной связи заключается в следующем: в передающей антенне создается высокочастотный переменный электрический ток, этот ток вокруг передающей антенны создает переменное электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитных волн. Такая волна, попадая на приемную антенну, возбуждает в приемной антенне ток той же частоты, что и был произведен при излучении, и таким образом осуществляется радиосвязь, то есть при помощи электромагнитных волн. Для того чтобы обеспечить такую связь, нужны специальные устройства. Во времена А.С. Попова и Генриха Герца, который впервые осуществил излучение электромагнитной волны и ее прием, источники электромагнитных колебаний были очень слабы, и поэтому на большие расстояния электромагнитная волна распространяться не могла. Тем не менее А.С. Попову удалось осуществить связь на расстоянии более 70 километров.

В наше время радиосвязь осуществляется по всему земному шару, даже за его пределами. Вопрос с производством высокочастотных колебаний был решен в 1913 году, когда был создан генератор незатухающих электромагнитных колебаний (рис. 2).

Рис. 2. Генератор незатухающих электромагнитных колебаний (Источник)

Главной частью генератора является трехэлектродная лампа – триод, которая состоит из трех частей: анод, сетка и катод. Вот такая лампа является основной частью любого генератора незатухающих колебаний.

Рассмотрим схему устройства передатчика электромагнитных волн или передающего устройства (рис. 3):

Рис. 3. Передатчик электромагнитных волн (Источник)

В первую очередь это генератор высокой частоты (ГВЧ), соединенный с модулятором (М), на который поступает звук от микрофона. В микрофоне механические колебания, звуковые колебания преобразуются в электрические колебания низкой частоты, и эти колебания от генератора высокой частоты и микрофона соединяются в модуляторе.

После усилителя (У) промодулированный сигнал поступает  на передающую антенну, и уже этот сигнал выходит в эфир.   

Слово «модуляция» означает «размеренность». Рассмотрим, как осуществляется модуляция в передающей части и из чего она состоит (рис. 4).

Рис. 4. Модуляция в передающей части (Источник)

На первой части рисунка изображены высокочастотные колебания, по вертикали расположено напряжение (U₁), которое изменяется синусоидально и за очень маленький промежуток времени проходит очень много колебаний.

Вторая часть рисунка соответствует электрическим сигналам, которые поступают на модулятор от микрофона, это низкочастотные сигналы.

Когда в модуляции происходит объединение этих сигналов, мы наблюдаем высокочастотную составляющую, которая меняется по амплитуде в соответствии сигналам низких частот.

Этот процесс называется амплитудная модуляция.  

Сегодня амплитудная модуляция – хорошо изученный и отработанный элемент, поэтому очень часто используется в радиосвязи, то есть когда мы слушаем радио, мы используем амплитудно-модулированный сигнал.

Существуют и другие способы модуляции: частотная модуляция или фазовая модуляция, они тоже нашли свое применение.

См. также

Российский внедорожник ГАЗ-3106

При каком кифозе могут призвать

Наличие кифосколиоза 1 степени не основание для того, чтобы призывника не брать в армию. Служба, сопровождающаяся взвешенными физическими нагрузками, требованиями командиров о военной выправке, контролем поведения, способствует устранению симптомов заболевания и ведет к выздоровлению.

Кифоз 2 степени в отношении возможности призыва для армии не так однозначен. Для решения, брать или не брать, большое значение имеет клиническая картина течения болезни. Заявление кандидата на прохождение воинской службы о постоянных болях, даже не связанных с физическими нагрузками, обязывает медицинскую комиссию принять решение о назначении дополнительных исследований.

Двигатель — агрегат, приводящий автомобиль в движение

Дальность действия РЛС

Основная статья: Основное уравнение радиолокации

Максимальная дальность действия РЛС зависит от ряда параметров и характеристик как антенной системы станции, мощности излучаемого сигнала, и чувствительности приёмника системы.
В общем случае без учёта потерь мощности в атмосфере, помех и шумов дальность действия системы можно определить следующим образом:

Dmax=PnDaSaσ(4π)2Pn.min4{\displaystyle D_{max}={\sqrt{\frac {P_{n}D_{a}S_{a}\sigma }{\left(4\pi \right)^{2}P_{n.min}}}}},

где:

Pn{\displaystyle \;P_{n}} — мощность генератора;

Da{\displaystyle \;D_{a}} — коэффициент направленного действия антенны;

Sa{\displaystyle \;S_{a}} — эффективная площадь антенны;

σ{\displaystyle \;\sigma } — эффективная площадь рассеяния цели;

Pn.min{\displaystyle \;P_{n.min}} — минимальная чувствительность приёмника.

При наличии шумов и помех дальность действия РЛС уменьшается.

Влияние помех

Работа нескольких РЛС в одном частотном диапазоне

На загруженных участках, где одновременно используются многочисленные РЛС (например, морские порты) вероятны совпадения частотных диапазонов. Это приводит к приему РЛС сигнала другой РЛС. В результате на экране появляются дополнительные точки, бросающиеся в глаза из-за своей геометрической правильности. Эффект может быть убран переходом на другую рабочую частоту.

Мнимое изображение

При отражении радиосигнала от массивного объекта возможно дальнейшее распространение к меньшим объектам с последующим отражением и попаданием в РЛС. Таким образом, путь, который прошел сигнал становится больше и на экране появляется мнимое изображение объекта, который на самом деле находится в другом месте

Такой эффект должен приниматься во внимание при нахождении вблизи крупных отражающих объектов, таких как мосты, гидротехнические сооружения и крупные суда.

Многократное отражение

При размещении РЛС на большом судне возможен эффект многократного отражения сигнала. Сигнал РЛС отражается от близкого объекта, частично попадает обратно в РЛС, а частично отражается от корпуса суда. Таких отражений может быть много, амплитуда при каждом отражении уменьшается и сигнал будет восприниматься до тех пор, пока не будет достигнута пороговая чувствительность приемника. На экране радара будут видны несколько уменьшающихся с каждым разом объектов. Расстояние между ними пропорционально расстоянию от РЛС до объекта.

Атмосферные потери особенно велики в сантиметровом и миллиметровом диапазонах и вызываются дождем, снегом и туманом, а в миллиметровом диапазоне также кислородом и парами воды.
Наличие атмосферы приводит к искривлению траектории распространения радиоволн (явление рефракции). Характер рефракции зависит от изменения коэффициента преломления атмосферы при изменении высоты. Из-за этого траектория распространения радиоволн искривляется в сторону поверхности земли.

Принимаемая мощность

Мощность принимаемого отклика радиосигнала задаётся уравнением:

Pr=PtGtArσF4(4π)2Rt2Rr2=Pt⋅Gt4πRt2⋅F2⋅σ⋅F2⋅Ar4πRr2{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}=P_{t}\cdot {{G_{t}} \over {4\pi R_{t}^{2}}}\cdot F^{2}\cdot {\sigma }\cdot F^{2}\cdot {{A_{r}} \over {4\pi R_{r}^{2}}}}

Обозначения:

• P_r — мощность сигнала приёмной антенны;
• P_t — мощность радиопередатчика;
• G_t — коэффициент усиления передающей антенны;
• A_r (иногда S) — эффективная площадь (апертура) приемной антенны, A_r = G_r*λ²/4π, где G_r — коэффициент усиления приемной антенны, λ — длина волны.
• σ — эффективная площадь рассеяния цели в данном ракурсе;
• F — коэффициент потерь при распространении сигнала;
• R_t — расстояние от передающей антенны до цели;
• R_r — расстояние от цели до приёмной антенны.

В случае, когда передающая и приёмная антенны располагаются на одинаковом расстоянии от цели, то есть во всех моностатических РЛС (Однопозиционных радиолокационных системах, ОПРЛС) и иногда, в других типах, формула упрощается за счет R_t = R_r = R, что приводит к коэффициенту R4:

Pr=PtGtArσF4(4π)2R4.{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.}

Таким образом, принимаемая мощность уменьшается пропорционально 4-й степени расстояния.

Коэффициент F можно принять равным 1, если считать, что волна распространяется в вакууме без потерь и без интерференции.

Эстафета переходит в Германию

В 1904 году немец Христиан Хюльсмейер запатентовал устройство под названием телемобилоскоп. Этот прибор предполагалось использовать в судоходстве для обнаружения кораблей в условиях плохой видимости. Телемобилескоп был построен на основе искрового генератора радиоволн и в своей последней версии мог находить суда на расстоянии до 3 км. Однако устройством не заинтересовались ни гражданские, ни военные, предпочитая по старинке пользоваться на судах паровыми ревунами. По сути прибор Хюльсмайера был еще не радаром, а радиодетектором. Существовавшие на тот момент технологии еще не позволяли построить полноценный радиолокатор.

Схема установки антенны радиолокатора «Зеетакт» на немецкой подводной лодке

В 1920-1930-е годы немецкие ученые и инженеры достигли больших успехов в развитии военной радиолокации. В 1935 году физик Рудольф Кунхольд из Института технологий связи германских ВМС представил радиолокационный прибор с электронно-лучевым дисплеем. К концу 1930-х на его основе были созданы оперативные радиолокаторы «Зеетакт» для флота и «Фрейя» для ПВО.

Однако, несмотря на значительные научные результаты, руководство Третьего рейха рассчитывало на блицкриг и не спешило развивать национальную сеть радаров, считая их преимущественно оборонительными средствами. К 1940 году Германия располагала лишь небольшой сетью станций дальнего обнаружения. И только к концу 1943 года территорию Германии полностью накрыли защитным радиолокационным «колпаком».  

ГАЗ-14 «Чайка»

Дальность действия радиолокатора с активным ответом

Активный ответ приходит от радиолокационного ответчика (ретранслятора), установленного на цели.

Максимальная дальность действия по каналу запроса

Dreq.max=PreqGreqAr4πPr.min{\displaystyle D_{req.max}={\sqrt {{P_{req}G_{req}A_{r}} \over {4\pi P_{r.min}}}}}

Максимальная дальность действия по каналу ответа

Dresp.max=PrespGrespAr4πPr.min{\displaystyle D_{resp.max}={\sqrt {{P_{resp}G_{resp}A_{r}} \over {4\pi P_{r.min}}}}}

При работе с активным ответом, расстояние входит в формулы со степенью 2, а не 4, так как мощность ответчика является фиксированной и не зависит от мощности падающего на «цель» излучения радара. В случае же пассивного ответа, цель, согласно принципу Гюйгенса-Френеля, представляет собой вторичный переизлучатель, мощность которого прямо пропорциональна падающему на него излучению радара. Таким образом, при пассивной радиолокации сигнал от передатчика радара по пути к цели ослабевает в 4πRt2{\displaystyle 4\pi R_{t}^{2}} раз, отражается, а затем по пути от цели до приемника радара ослабевает еще в 4πRr2{\displaystyle 4\pi R_{r}^{2}}. В результате получаем коэффициент (4π)2Rt2Rr2{\displaystyle {(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}, и в случае, когда R_t = R_r = R, этот коэффициент равен (4π)2R4{\displaystyle {(4\pi )}^{2}R^{4}}.

Возможно, вам также будет интересно

В преддверии массового перехода на сотовую связь пятого поколения 5G промышленность уже сейчас готова предоставить более современные и совершенные антенные и схемные модули не только для рынка коммерческой электроники, но и для нужд обороны. В качестве примера на рис. 1 показан один их вариантов антенного модуля, который в настоящее время прототипируется такими производителями, как IBM и Ericsson . Этот 5G антенный модуль с рабочей частотой 28 ГГц представляет собой патч-матрицу

Швейцарская компания AnaPico выпустила многоканальную версию APUASYN20-X своего высокочастотного синтезатора APUASYN20. Данное устройство доступно с количеством каналов 1–4 в исполнении для стандартной 19-дюймовой стойки. Новые синтезаторы отличаются высокой стабильностью частоты, низким уровнем фазового шума и малым временем переключения. Для обеспечения высокой фазовой когерентности частные каналы подстраиваются к общему эталонному генератору. Основные характеристики: диапазон рабочих частот:

В статье рассматривается конструкция модуля широкополосного дискретного фазовращателя С‑диапазона с перекрытием по частоте 2:1, обеспечивающего возможность управления фазой сигнала 0–354° с шагом 6° и минимальной паразитной амплитудной модуляцией. Показана структурная схема и конструкция модуля, рассмотрен принцип работы и калибровки фазовых состояний.

Уравнение максимальной дальности действия РЛС в свободном пространстве

Максимальная дальность действия РЛС – это предельное расстояние до цели, при котором обеспечивается обнаружение отраженного сигнала от цели на фоне шумов с заданной вероятностью.

Дальность действия РЛС в свободном пространстве (не учитывая влияния земли и атмосферы) в первую очередь зависит от основных ее параметров, отражающих свойств и размеров облучаемого объекта, т.е. цели.

Параметры РЛС

— мощность передатчика в импульсе	—	Pu
— чувствительность приемника	—	Pпр.min
— коэффициент усиления антенны	—	G
— эффективная площадь антенны	—	Sа

Параметры цели

— эффективная отражающая поверхность цели

σ

Рис.1. Параметры зеркальной антенны

КНД = 360о 360оQ_aαoQ_aβo;G_a= КНД *η ; S_a= G_aλ2 / (4π)(1)

G_a≈ (10-25) 103 / (Q_aαoQ_aβo) ;L_aβ≈ (60-80) λ/Q_aβo; L_aα≈ (60-80) λ/Q_aαo

Примеры:

Тип антенны	коэффициент усиления
Зеркальная 1,5х3,5 град 2см	3500
Полуволновый вибратор	1,5
Четвертьволновый вибратор	1

Важным показателем дальности радиосвязи является плотность потока мощности γ.Он показывает, сколько мощности радиоволны в ваттах приходится на один квадратный метр поверхности сферы излучении.

Рис. 2. О выводе уравнения радиосвязи

Точечный излучатель излучает сферические радиоволны. На расстоянии R от него мощность сигнала передатчика в антенне р_п делится на всю 4π R2. Поэтому на один квадратный метр сферы придется плотность потока мощности γ_п= р_п / (4π R2 ). Если антенна имеет известный коэффициент усиления G_aп, то плотоность потока увеличится во столько же разγ_п = р_пG_aп/ (4π R2) . Об этом говорит сайт https://intellect.icu .

Антенна приемника перехватит часть потока и в ней образуется мощность принимаемого сигнала р_пр = γ_пS_aпр . Отсюда можно рассчитать мощность принимаемого сигнала с учетом зависимости площади антенны от коэффициента усиления из равенств (1):

р_пр = S_aпр р_пG_aп / (4π R2) =р_пG_aп G_aпрλ2 / (4π)2 R2 (2)

Отношение (2) является первой формой уравнения радиосвязи. По нему можно рассчитать мощность сигнала на входе приемника принимающей станции. Но нельзя забывать, что в приемнике образуются электрические шумы. Их мощность может быть приведена ко входу, как было ранее показано в лекции LekzRT1.3 . Мощность приведенных шумов р_шв ваттах рассчитывается с учетом частотной полосы пропускания приемника ∆F_пр и его шумовых свойств.

р_ш= n_ш2 ∆F_пр;р_ш = NkT ∆F_пр (3)

В равенствах (3) n_шспектральная плотность напряжения шумов на входе в В/Гц, n_ш2 – то же в масштабе Вт/Гц.N – коэффициент шума приемника, kT- постоянная Больцмана и условная шумовая температура приемника в град. Кельвина.

Спектральную плотность мощности n_ш2 можно найти в справочниках по приемным устройствам, так же как и шумовую температуру. Коэффициенты шума приемных устройств так же являются одними из важных характеристик и указаны в паспортах на изделия.

Вернемся к вероятностям обнаружения и ложной Р_об тревоги Р_{лт .}Ни завися от отношения / шум и уровня порога U_п автоматического обнаружителя. Инженеры оптимизировали уровень порога для различных требований поР_оби Р_лт и получили так называемые рабочие характеристики приемника. Их вид дан на рис. 3.

рис. 3. Рабочие характеристики приемника

Потенциальные качественного приема информации зависят от коэффициента различимости k_р (Р_об,Р_лт) сигнала на фоне шумов, то есть от того отношения сигнал/шум, которое обеспечено каналом радиопередачи. На рис. 3 дан пример того, как оценивается требуемое отношение сигнал/шум в зависимости от заданных величин Р_об,Р_лт. Таким образом, мощность передатчика Р_п при известных характеристиках антенн и длине волны должна быть такой, чтобы был обеспечен найденный по кривым рис. 3k_р. То есть выполнялось условие р_пр >= k_рp_ш.С учетом последнего можно получить вторую форму уравнения радиосвязи, по которому можно рассчитать дальность действия радиосвязи.

Чувствительность приемника характеризует способность его принимать слабые сигналы (чем меньше мощность принимаемых сигналов, тем лучше чувствительность). Коэффициент усиления и эффективная площадь антенны характеризует ее фокусирующие свойства.

См. также

Типы боеприпасов

ВЫВОДЫ

Дальность действия РЛС тем больше, чем больше мощность излучения Р_и, коэффициент усиления G и эффективная площадь антенны S_a, эффективная отражающая поверхность цели σ и чем меньше абсолютная величина чувствительности приемника Р_пр.min.

Наибольший эффект для увеличения Д_maxдает увеличение геометрических размеров антенны G и S_a, где для увеличения Д_max в два раза достаточно увеличить площадь антенны в 4 раза. Но геометрические размеры ограничиваются конструктивными особенностями антенных устройств. Наименьший эффект для увеличения Д_maxдает увеличение Р_и ,σ, Р_пр.min , так как для увеличения Д_max в два раза их надо увеличивать в 16 раз.