Физико-математические основы радиолокации (продолжение)

U235>>важен скорее не сам импеданс, а характер его зависимости от частоты

TheFreak>Ага... Численное значение импеданса, значит, не важно...
TheFreak>Вы сами-то поняли что сказали?


Для оценки резонансных частот мне нужен характер функции импеданса. Численные значения интересны лишь при оценке значения ЭПР.

TheFreak>Мы где-то об этом спорили?! Просто это дополнительный довод за то, что ЭПР на больших длинах волн возрастет.

TheFreak>Длиньше - значит больше в максимуме? Тогда это не совсем так. Для 10 град ЭПР=(примерно)10 для 3см и 10 для 75см, для 30 град - 1 и 1, соответственно, для 60 град - 0.1 и 0.1. Посмотрите на графики.

Вас подводит Ваша формула. Она справедлива на 3-х сантметрах, но совсем не годится на 75. Рефракция здесь уже будет играть заметную роль. Так что все будет примерно так, как я и описал.

TheFreak>Да нет у конструктора никаких вариантов. Все это работало бы если б было заранее известно с какой частотой вас будут облучать, и если бы вас облучали ТОЛЬКО с этой частотой.
TheFreak>В реальности надо брать усредненные значения для диапазона волн.

Как это нет? Даже при оценивании по усредненному значению существует некоторый диапазон безопасных углов облучения. При увеличении диапазона частот, по которому идет усреднение, диапазон безопасных углов стремится обратиться в нуль.

Ну, народ, спасибо! Столько полезного за один день давно не узнавал!

CaRRibeaN

Кое-какие вопросы все же остались.

> Если подходить энергетически - то как логарифм от соотношения сигнала к шуму, но тут же еще и корреляция существует.

Не совсем понятно. Вы имеете в виду, что при вдвое большей частоте обращения луча к цели ею за то же время рассеивается вдвое большая мощность, и таким образом мы считаем как бы [i]среднее[/i] соотношение сигнал/шум, так? Но ведь, во-первых, во многих задачах это соотношение попросту неизвестно (недостаточно данных). Во-вторых, правомерно ли вообще такое усреднение? (Это если я Вас правильно понял, разумеется)

> Вообще различия достаточно очевидны - элементы ФАР - это аттенюаторы, да еще и не вносящие (в общем случае) поляризации

А с помощью чего в ФАР создается поляризованный сигнал? Ведь, насколько я понимаю, поляризационная селекция целей тоже применяется?

> Это такая АР, в которой излучаемый радиосигнал подводиться от него генератора к щелевым излучающим элементам, а не генериться ими из электрического коллебания.

У, так то же самое происходит в пассивной ФАР, нет?

> Для того чтобы вычислить по ДН достаточно посчитать площадь лепестков, нарисовать круг такой же площади и отношения периметра этого круга который попадает в лепестки ДН к общему периметру и будет КУ.

Хм... Чего-то мне кажется, что в данном случае КУ меньше единицы будет...

Muxel

А где Вы такую хорошую книжечку взяли, в которой про ФАРы пишут? Я тоже хочу

> Коэффициент усиления равен произведению коэффициента направленного действия (КНД) на кпд.

Так то же самое - КНД больше единицы не бывает, а КПД и подавно . Кстати, что такое КПД применительно к антенне?

Кто-нибудь, пожалуйста, приведите значения КУ для каких-нибудь реальных антенн! А то, помнится, в "Военном параде" статья была про корабельные РЛС, так там приводились КУ порядка 10² - 10³ ! Или тут все тоже криво, как с децибелами?

U235

> Как не трудно посчитать, луч, излучаемый линейкой последовательно запитываемых излучателей, расположенных на фиксированном растоянии друг от друга, при этом действительно отклоняется.

"Последовательно запитываемых" - значит фаза излучения каждого последующего элемента смещается? Потому что если нет, то непонятно, почему луч отклоняется при изменении частоты.

> Вас подводит Ваша формула. Она справедлива на 3-х сантметрах, но совсем не годится на 75.

Дык вот и хочется эту формулу для l ~ a,b подправить, а не знаем как

Всем

([Common] )

А можно ли реализовать многолучевую ДН? В смысле сразу, когда несколько максимумов существуют одновременно?

P.S.: Да, еще раз спасибо

Darth>2. Я так и не понял, по какому принципу работает ЩАР с механическим сканированием в обеих плоскостях, и в чем ее преимущество перед антенной Кассегрейна? Кроме того непонятно, чем отличается принцип работы ЩАР с электронным сканированием в одной плоскости (например, APG-63) от принципа работы такой же ФАР (например, 9С15 (РЛС кругового обзора ЗРС С-300В)), и если ничем, то почему они по-разному называются?

А что такое по вашему ФАР ?

"...Структура Фар. Формы, размеры и конструкции современных ФАР весьма разнообразны; их разнообразие определяется как типом используемых излучателей, так и характером их расположения. Сектор сканирования ФАР определяется ДН её излучателей. В ФАР с быстрым широкоугольным качанием луча обычно используются слабонаправленные излучатели: симметричные и несимметричные вибраторы, часто с одним или несколькими рефлекторами (например, в виде общего для всей ФАР зеркала); открытые концы радиоволноводов, щелевые, рупорные, спиральные, диэлектрические стержневые, логопериодические и др. антенны."

Таким образом, чем ЩАР отличается от ФАР ?

Darth>4. Стыдно сказать, но я до сих пор не знаю, с чем едят децибелы . Если написано, что такой-то показатель изменился на столько-то децибел, можно ли пересчитать, во сколько это раз, и если да, то как это сделать?

Смотрим в словаре:

"Бел, единица логарифмической относительной величины (логарифма отношения двух одноимённых физических величин), применяется в электротехнике, радиотехнике, акустике и других областях физики; обозначается б или В, названа по имени американского изобретателя телефона А. Г. Белла. Число N белов, соответствующее отношению двух энергетических величин P1 и P2 (к которым относятся мощность, энергия, плотность энергии и т.д.), выражается формулой N = lg (P1/P2), а для «силовых» величин F1 и F2 (напряжения, силы тока, давления, напряжённости поля и др.) N = 2lg (F1/F2). Обычно применяют 0,1 долю Б., называемою децибелом (дб, dB)."

Darth>5. От чего зависит коэффициент усиления антенны, и как его рассчитать?

Коэффициент усиления равен произведению коэффициента направленного действия (КНД) на кпд. А вот формула КНД для каждого типа антенны своя будет

Darth>Не совсем понятно. Вы имеете в виду, что при вдвое большей частоте обращения луча к цели ею за то же время рассеивается вдвое большая мощность, и таким образом мы считаем как бы среднее соотношение сигнал/шум, так? Но ведь, во-первых, во многих задачах это соотношение попросту неизвестно (недостаточно данных).

Почему не известно? Впрочем какая разница, если мы задаем в общем виде.

Впрочем я подумал, что я не прав. Поскольку обнаружение - это пороговая функция, то зависимость сильно сложнее, сначала это логарифм, пока сигнал ниже порога обнаружения, но опять же - надо знать как работает система накопления сигнала, если она линейна, то я прав выше, но тут стробы, хрен знает какая реализация будет лучше? Вообщем я почитаю, если найду тетрадку по спеккурсу радиолокации (я правда туда не ходил нифига :rolleyes , доложусь, что-то такое вспоминаеться.

Darth>А с помощью чего в ФАР создается поляризованный сигнал? Ведь, насколько я понимаю, поляризационная селекция целей тоже применяется?

Ну дык какие проблемы, фазовращатели (аттенюаторы) могут и поляризацию вносить. Как ее вращать так же как и луч, не представляю - разве что источник с линейной поляризацией поворачивать "по крену"?

Darth>У, так то же самое происходит в пассивной ФАР, нет?

Нет, в ПФАР есть единый источник радиосигнала (ЛБВ там или клистрон) и набор элементов через которые идет сигнал (на отражение или просвет), и вот они и управляют им(радиосигналом).

Darth>Хм... Чего-то мне кажется, что в данном случае КУ меньше единицы будет...

Да пардон, наоборот, отношение периметра под лепестками к периметру в лепестках.

Darth>Кто-нибудь, пожалуйста, приведите значения КУ для каких-нибудь реальных антенн!

Ну пожалуйста - парабалические и приведенные к ним элиптические (там правда проще по осям считать отдельно) - КУ 60(fD)² раз или 10lg60(fD)² Дб. Это для коэфф использования процента раскрыва - 55%.

Darth>"Военном параде" статья была про корабельные РЛС, так там приводились КУ порядка 102 - 103 !

Это всего-то значит что вместо 4 Пи стерадиан они имеют лучик скажем 4 Пи миллистерадиан.

Darth>А можно ли реализовать многолучевую ДН? В смысле сразу, когда несколько максимумов существуют одновременно?

Конечно, неужели про боковые лучи ДН никогда не слышали? Я вообщ ни одной антенны с одним максимумом на вскидку не помню. Разве что параболическая антена с когерентным источником? Дык нету таких.

CaRRibeaN

> Поскольку обнаружение - это пороговая функция, то зависимость сильно сложнее, сначала это логарифм, пока сигнал ниже порога обнаружения, но опять же - надо знать как работает система накопления сигнала, если она линейна, то я прав выше, но тут стробы, хрен знает какая реализация будет лучше?

Во-во-во-во-во... Я потому и спрашиваю...

> Как ее вращать так же как и луч, не представляю - разве что источник с линейной поляризацией поворачивать "по крену"?

Дык ить берем два источника, один вертикально поляризованный, другой - горизонтально, и смещаем фазу второго насколько надо. Чем не нравится?

> КУ 60(fD)²

А что такое "f"? И как размерность "единица" получается?

> неужели про боковые лучи ДН никогда не слышали?

Да не, это я неудачно сформулировал. Имелось в виду несколько основных лепестков. Полезных, так сказать.

Так я ж говорю, можно проще. При развертывании системы каждая РЛС составляет таблицу координат всех других. Вот, собственно, и все

Главное, чтобы сигнал каждой РЛС был уникальным и легко идентифицируемым. Остальное делается триангуляцией.

Хотя, конечно, Ваша система имеет некоторое преимущество - открытую архитектуру

Darth>Muxel

Darth>А где Вы такую хорошую книжечку взяли, в которой про ФАРы пишут? Я тоже хочу

Для начала загляните хотя бы в БСЭ, там все основы расписаны

>> Как ее вращать так же как и луч, не представляю - разве что источник с линейной поляризацией поворачивать "по крену"?

Darth>Дык ить берем два источника, один вертикально поляризованный, другой - горизонтально, и смещаем фазу второго насколько надо. Чем не нравится?

Дык вроде на всех наших БРЛС применяется только вертикальная поляризация, на последних "Фазатроновских" решили круговую поляризацию применить, как успехи у них - не знаю...

>> неужели про боковые лучи ДН никогда не слышали?

Darth>Да не, это я неудачно сформулировал. Имелось в виду несколько основных лепестков. Полезных, так сказать.

Можно, насколько я знаю, но зачем ? Ведь энергетика каждого максимума будет хуже, чем одного... Ведь если мы лучик можем перекидывать как мы хотим за микросекунды, то практически всегда можно и одним лучиком обойтись

KRoN> А эта открытая архитектура позволит работать в комплексе РЛС авиасредств

Хе, про этих я даже и не подумал

Muxel> Для начала загляните хотя бы в БСЭ, там все основы расписаны

Дык, Muxel, это ж надо взять да сходить в библиотеку. А лень...

> Ведь если мы лучик можем перекидывать как мы хотим за микросекунды, то практически всегда можно и одним лучиком обойтись

Это да, но есть применение, где одним лучиком обходиться напряженно - обнаружение целей на большой дальности. Тут Вы можете хоть за наносекунды лучик перекидывать, а только свет, зараза, от этого все равно быстрее летать не станет

Кстати, а как вам такая идея, кажется, вполне реализуемая на современном этапе. Все участники РЛ-обмена имеют точно синхронизированные высокоточные часы, знают свои координаты (GPS или инерциалка - неважно). В каждый РЛ-импульс вкладываются координаты, время, азимут импульса. А там - кто поймает, тот и будет использовать

Угу. А эта открытая архитектура позволит работать в комплексе РЛС авиасредств

Muxel> возможность качания (сканирования) луча посредством изменения фазовой скорости волны в волноводе.

А-а-а-а-а! "Семё-ё-ё-ён Семеныч!" (с)

CaRRibeaN> Что значит размерность "единица". Безразмерность что ли?

Ну дык

> это так важно?

Да не, фиг с ним. Просто интересно было.

> Что так важно миллисекундой раньше, миллисекундой позже?

Ну, вообще-то важно. Допустим, ограничиваем себе дальность 400 км, тогда время распространения сигнала туда и обратно 2,6 мс - и это на [i]один[/i] импульс. А теперь умножаем это на объем сектора обзора, да с учетом двойного перекрытия, да еще принимая во внимание, что для надежного обнаружения неплохо бы принять не один, а несколько сигналов, - нехило выходит! Если мы действуем против самолетов, то еще ничего, а если у нас РЛС ПРО, где скорости типовых целей тысячами м/с измеряются?

Darth>U235

>> Как не трудно посчитать, луч, излучаемый линейкой последовательно запитываемых излучателей, расположенных на фиксированном растоянии друг от друга, при этом действительно отклоняется.

Darth>"Последовательно запитываемых" - значит фаза излучения каждого последующего элемента смещается? Потому что если нет, то непонятно, почему луч отклоняется при изменении частоты.

"...В диапазоне сантиметровых волн применяются главным образом остронаправленные многощелевые волноводные антенны. Согласование такой антенны с волноводом обеспечивается использованием большого числа излучателей, а также подбором длин щелей и их расположением. Важное достоинство волноводно-щелевых антенн — возможность качания (сканирования) луча посредством изменения фазовой скорости волны в волноводе. Ещё в 40-е гг. 20 в. были разработаны Щ. а., в которых этот эффект достигался изменением расстояния между узкими стенками прямоугольного волновода или погружением внутрь волновода продольной пластины. В 50—60-е гг. были практически осуществлены методы электрического (частотного) сканирования, в том числе для волноводно-щелевых фазированных антенных решёток."

>Во-во-во-во-во... Я потому и спрашиваю...

Увы, радары я забивал

Darth>А что такое "f"? И как размерность "единица" получается?

Мда забыл, в формуле D - диаметр антенны в метрах (или полуось элипса), а f - частота в гигагерцах.

Darth>И как размерность "единица" получается?

Что значит размерность "единица". Безразмерность что ли? Не помню, это так важно?

Darth>Это да, но есть применение, где одним лучиком обходиться напряженно - обнаружение целей на большой дальности. Тут Вы можете хоть за наносекунды лучик перекидывать, а только свет, зараза, от этого все равно быстрее летать не станет

Что так важно миллисекундой раньше, миллисекундой позже? Ибо в остальном все зависит только от мощности.

>А теперь умножаем это на объем сектора обзора, да с учетом двойного перекрытия, да еще принимая во внимание, что для надежного обнаружения неплохо бы принять не один, а несколько сигналов, - нехило выходит! Если мы действуем против самолетов, то еще ничего, а если у нас РЛС ПРО, где скорости типовых целей тысячами м/с измеряются?

Опять же все упираеться в незнание системы накопления сигнала. Если она аналогична изатропному накоплению, то все просто - никакого преимущества не будет (сам подумай, можно сделать 2 макмимума, а иожно в 2 раза увеличить энергию импульса).

Однако допустим можно придумать такую ситуацию - первый отраженный "неуверенный" строб - это не повод для реакции, а второй такой же - уже повод. В линейной ситуации скорее всего накопление будет идти дольше.

Кстати насчет обсчета ЭПР и длин волн - ведь сейчас перспективные РЛС переводяться на видиоимпульсы, самая длинная гармоника у которых иммет период в два раза длинее, чем сам импульс (а он <микросекунда примерно т.е. ~1 МГц) - соответсвенно имея сверхширокополосный сигнал стелсы будет обнаружить проще?

CaRRibeaN> сам подумай, можно сделать 2 макмимума, а иожно в 2 раза увеличить энергию импульса

Так ведь не факт, что за лишние лепестки энергией придется расплачиваться. Я же не предлагаю поделить площадь антенны на части, каждая из которых по сути являлась бы отдельной РЛС. Я о другом: можно ли (чисто математически) подобрать частоту и разность фаз таким образом, чтобы вместо одного резонансного максимума возникло несколько таких же, а потом управлять этой системой лучей? Это все, конечно, посчитать можно, или модельку на компьютере слепить...

> Однако допустим можно придумать такую ситуацию - первый отраженный "неуверенный" строб - это не повод для реакции, а второй такой же - уже повод.

А оно, наверное, так и есть.

> соответсвенно имея сверхширокополосный сигнал стелсы будет обнаружить проще?

Да, об этом мы уже в "Су-27 vs F-22" поговорили

Darth>Так ведь не факт, что за лишние лепестки энергией придется расплачиваться. Я же не предлагаю поделить площадь антенны на части, каждая из которых по сути являлась бы отдельной РЛС. Я о другом: можно ли (чисто математически) подобрать частоту и разность фаз таким образом, чтобы вместо одного резонансного максимума возникло несколько таких же, а потом управлять этой системой лучей?

Я уже говорил что можно, насколько я знаю Но в наших БРЛС с ФАР это точно не применяется. А вот например в новых амовских БРЛС с активными ФАР такие режимы заявляются (многолучевое сопровождение воздушных целей + работа по земле в тоже время). К тому же я ничего не знаю по режимам работы наших РЛС СПРН и ПРО, а мощности большие, энергии до кучи... (домыслите сами)

Muxel> А вот например в новых амовских БРЛС с активными ФАР такие режимы заявляются (многолучевое сопровождение воздушных целей + работа по земле в тоже время)

Не, это не то. Это "псевдомноголучевое", т.е. подразумевается, что программа управления лучом очень быстро перебрасывает его с одной цели на другую - так еще "Заслон" умел. (Ну а эти уделяют некоторое время еще на "геодезию и картографию" - big deal! ) В реальности же, если это вообще возможно, многолучевая ДН будет иметь несколько равноотстоящих максимумов, так что сопровождать ими несколько воздушных целей со случайными (в общем случае) угловыми координатами будет трудно

Да, я теперь и сам понял, что это не получится. В смысле, несколько лепестков-то слепить, видимо, можно - а вот как результаты обрабатывать?

>Так ведь не факт, что за лишние лепестки энергией придется расплачиваться.

Вообще возможны 3 варианта
1) поделить имеющийся луч на два меньших по прощади, но с таким же ЭИИМ (приведенное значение излучаемой энергии).
2) Размножить имеющийся луч с той же энергетикой излучателя, сбавив при это ЭИИМ
3) "Размножить рлс" т.е. получить две таких же луча.

Второй дает снижение дальности обнаружения. 1-ый на самом деле ничего не добавляет к скорости обнаружения, ибо скорость
обзора останеться такой же. (надеюсь понятно почему?). Правда время на которое некий случайный квадрат остаеться
"без присмотра" сокращаеться в два раза. Надо точно оценить время обнаружения "с двух стробов".

Потом. если оба луча запитываються от единого источника, надо как-то индентифицировать в каком канале
произошло обнаружение.

Так что я нашел единственный плюс при куче геммороя.

Насчет антенн - точно возможны 2 и более максимума, помниться при моделировании ДН в реальносм спектре полосковой
антены, она часто переключалась со своего нормального режима на "ромашку".

Однако и в электродинамике антенн я слабо разбираюсь - как их моделировать знаю, конкретные типы знаю, но вот так
сходу сообразить че будет с ФАРой в таких-то таких-то режимах - сказать не берусь Собственно там все
упираеться в свойства элементарных излучателей, и расчет общего поля.

Muxel> Не забывайте что у амов активная ФАР, они могут реализовать несколько маленьких РЛС на одной решетке...

Угу. А интересно, кстати, делают они так или все-таки предпочитают бОльшую энергетику в ущерб скорости обзора?

TheFreak

Ну Вы это, когда вернетесь-то? Как там дела с расчетом ЭПР разных фигур?

CaRRibeaN

> Правда время на которое некий случайный квадрат остаеться "без присмотра" сокращаеться в два раза. Надо точно оценить время обнаружения "с двух стробов".

Вот именно...

> Потом. если оба луча запитываються от единого источника, надо как-то индентифицировать в каком канале произошло обнаружение.

Да, я об этом и подумал, когда написал, что возникнут проблемы с обработкой результатов обзора. Ведь если лучи тупо "размножать", у них же характеристики одинаковыми будут.

> Насчет антенн - точно возможны 2 и более максимума, помниться при моделировании ДН в реальносм спектре полосковой антены, она часто переключалась со своего нормального режима на "ромашку".

А, ну вот Вы и ответили Меня вообще-то только принципиальная возможность интересовала - остальное пусть конструкторы РЛС решают

Darth>Не, это не то. Это "псевдомноголучевое", т.е. подразумевается, что программа управления лучом очень быстро перебрасывает его с одной цели на другую - так еще "Заслон" умел.

Не забывайте что у амов активная ФАР, они могут реализовать несколько маленьких РЛС на одной решетке... По крайней мере я считаю что могут Про пассивные ФАР я с вами согласен...

Darth> 2. Я так и не понял, по какому принципу работает ЩАР с механическим сканированием в обеих плоскостях, и в чем ее преимущество перед антенной Кассегрейна? Кроме того непонятно, чем отличается принцип работы ЩАР с электронным сканированием в одной плоскости (например, APG-63) от принципа работы такой же ФАР (например, 9С15 (РЛС кругового обзора ЗРС С-300В)), и если ничем, то почему они по-разному называются?

Про ЩАР читайте здесь:
http://web.referent.ru/nvk/forum/files/Kgi/480.pdf
http://web.referent.ru/nvk/forum/files/Kgi/481.pdf

В порядке ИМХО.
Преимущество ЩАР - возможность реализации частотного качания луча в одной из плоскостей.Длины щелей и их расположение строго заточены под одну частоту и формируют мах в направлении перпендикулярном плоскости антенны,при изменении частоты мах смещается в одной из плоскостей(ничего общего с электронным сканированием луча в ФАР).За счет этого можно ускорить темп обзора и поиметь преимущество перед Кассегрейном при сопровождении целей в догон(в заднюю полусферу).Если это не реализовано то этого преимущества нет.Доп преимущество - меньший вес и отсутствие выступающих частей - легко вписывается в самолет,особенно легкий истребитель,типа Ф-16.

Недостатки.Существенно меньший по сравнению с Кассегрейном КНД(коэффициент направленного действия) и КИП(коэффициент использования поверхности) антенны.И как следствие существенно худшая разрешающая способность по угловым координатам и дальность действия(при равной мощности СВЧ).Дороже в полтора раза.

Кстати Кассегрен на сколько я понимаю позволяет реализовать обзор в двух литерах одновременно.Контррефлектор сам может являтся антенной.

Ну если что не так сказал,специалисты меня поправят.

С Уважением.