| 8406202 9216 1210 912 1тод свободен от погрешностей, вызываемых флуктуациями сигнала, общего (по амплитуде) для каналов фазовой системы. При преобразовании радиочастоты в промежуточную (более низкую) частоту в супергетеродинном радиоприёмнике разность фаз сохраняется неизменной, и её измерение с точностью ~1° не представляет технич. трудностей. При реализации этого метода важно сохранять идентичность и стабильность фазовых характеристик отд. приёмных каналов, пропускающих колебания, разность фаз к-рых измеряется, а также поддерживать постоянство частоты принимаемых волн и базы (или осуществлять спец. контроль за их изменением).
Фазовый метод весьма удобен и для точного измерения угловой скорости излучающего объекта. Применяя увеличенную базу, можно во много раз повысить чувствительность системы к изменению угловых координат, получая измеримые разности фаз колебаний при ничтожных угловых перемещениях объекта. Сложность измерения этими системами угловых координат и их производных обусловлена многоканальностью их структуры, жёсткими требованиями к фазовым характеристикам каналов, необходимостью использовать для автоматизации обработки данных ЦВМ с высокой производительностью.
Развитие фазовых методов измерения угловых координат и их производных в Р. было использовано в радиоастрономии, где получили применение интерферометры со сверхдлинной базой (порядка неск. тысяч км); с их помощью достигают углового разрешения порядка тысячной доли угловой секунды.
Большое значение в Р. имеет метод селекции движущихся целей -обнаружения отражённых целями сигналов, маскируемых радиоволнами, отражёнными от местных предметов - зданий, холмов, леса (при наблюдении низколетящих самолётов и снарядов или объектов, движущихся по земле), либо от волнующегося моря (при наблюдении перископов подводных лодок), либо от "облака" пассивных дипольных помех (при наблюдении возд. объектов) и т. д. При этом методе, наз. также когерентно-импульсным, фаза излучённых радиоволн запоминается с тем, чтобы при приёме сигнала, отражённого от объекта, по мере движения объекта можно было фиксировать изменение разности фаз между принятым и посланным сигналами; для неподвижного или малоподвижного фона помех изменения разности фаз в соседних периодах повторений импульсов близки к пулю, и при помощи устройств компенсации можно эти сигналы подавить, пропустив на выход РЛС только сигналы от движущихся объектов. Известны 2 способа реализации такого метода: с передатчиком (напр., на клистроне, рис. 5), фаза колебаний в к-ром может управляться, и с передатчиком (напр., на магнетроне, рис. 6), фаза колебаний к-рого от посылки к посылке импульсного сигнала случайна. В последнем случае фаза СВЧ колебаний магнетрона запоминается путём принудит. фазирования когерентного гетеродина приёмника при каждой посылке зондирующего сигнала.
[2127-1.jpg]
Рис. 5. Блок-схема когерентной радиолокационной станции: FД, - частота Доплера движущейся цели; fо - несущая частота; fпр - промежуточная частота; УПЧ - усилитель промежуточной частоты; АН - антенна.
[2127-2.jpg]
Рис. 6. Блок-схема псевдокогерентной радиолокационной станции с фазируемым когерентным гетеродином. Обозначения те же, что и на рис. 5.
Методы оптимальной обработки сигналов (в т. н. когерентных РЛС) позволили получать высокую угловую разрешающую способность у РЛС, движущихся относительно объектов (в т. ч. даже если размеры | антенны сравнительно невелики, т. е. при широком радиолуче). Так, для картографирования местности был разработан метод бокового обзора С синтезированным раскрывом антенны. В РЛС, использующих этот метод, антенна, вытянутая вдоль пути летат. аппарата (ЛА), принимает от каждой элементарной пло-
щадки местности сигналы, различающиеся временем запаздывания (в связи с перемещением ЛА) и частотой Доплера. Т. к. при оптимальной обработке сигналы запоминаются я суммируются с соответствующими фазовыми сдвигами, то можно получить эффект синфазного сложения сигналов, подобно тому как это происходило бы при неподвижной синфазной антенне с эквивалентным размером D вдоль линии пути, определяемым перемещением ЛА за время когерентного накопления сигнала Т:
D = v.T,
где v - скорость перемещения ЛА. Вследствие эффекта Доплера изменение частоты колебаний дельта f для элементов поверхности, разнесённых на ширину радиолуча 0 = Л/d (где X - длина волны, d - диаметр или сторона раскрыва антенны), равно
[2127-3.jpg]
Следовательно, после оптимальной обработки сигнала длительность сжатого импульса t будет равна
[2127-4.jpg]
что соответствует предельно достижимой продольной разрешающей способности вдоль линии пути, равной d = tv (или 1/2 d, если та же бортовая антенна используется не только для приёма, но и для облучения и обеспечивает т. о. удвоение фазовых сдвигов отражённых колебаний). Лит.: Теоретические основы радиолокации, под ред. В. Е. Дулевича, М., 1964; Современная радиолокация, пер. с англ., М., 1969; Теоретические основы радиолокации, под ред. Я. Д. Ширмана, М., 1970; Вопросы статистической теории радиолокации, под ред. Г. П. Тартаковского, т. 1 - 2, М., 1973 - 74.
А. Ф. Богомолов.
РАДИОЛОКАЦИЯ В МЕТЕОРОЛОГИИ, применение радиолокации для метеорологич. наблюдений и измерений, основанное на рассеянии радиоволн гидрометеорами, диэлектрич. неоднородностями воздуха, сопутствующими атм. явлениям, частицами аэрозоля и др. Кроме того, пользуются искусственными отражателями (рассеивателями), выбрасываемыми в атмосферу, типа метализированных иголок размером ~ Л/2, где Л - длина волны, а также спец. радиолокационными отражателями или активными ответчиками - миниатюрными радиопередатчиками, поднимаемыми на шарахзондах.
Отражения радиоимпульсов от турбулентных и инверсионных слоев в тропосфере впервые отмечены в 1936 Р. Колвеллом и А. Фрейдом (США) на средних и коротких волнах. Первые сообщения об обнаружении осадков с помощью радиолокаторов сантиметрового (СМ) диапазона относятся к нач. 1941 (Великобритания). В 1943 в США А. Бентом и др. были организованы первые оперативные наблюдения за ливнями и грозами. В СССР В. В. Костаревым в 1943 начаты измерения скорости и направления ветра в высоких слоях атмосферы путём прослеживания движения шаров-зондов с пассивными отражателями.
При помощи радиолокаторов обнаруживаются облака, осадки, области повышенных градиентов тсмп-ры и влажности, ионизированные следы молниевых разрядов и др. Из радиолокац. наблюдений получают информацию о пространственном положении, перемещении, структуре, форме и размерах обнаруживаемых объектов, а также их физич. свойствах. При рассеянии радиоволн на частицах облаков и осадков в случае, когда размеры r этих частиц малы по сравнению с длиной волны X (рэлеевское рассеяние), величина радиолокац. сигнала ~ r6/Л4. Столь сильная зависимость величины отражённого сигнала от размера частиц приводит к тому, что при радиолокац. наблюдении за облаками и осадками выделяются наиболее крупнокапельные области, поэтому радиолокац. изображения не всегда совпадают с визуальными размерами объекта. Интенсивность рассеянных сигналов резко убывает с увеличением Л, кроме того, на миллиметровых (ММ) и более коротких волнах сигнал сильно ослабляется, что ограничивает диапазон частот метеорологич. радиолокаторов, к-рые поэтому, как правило, работают в СМ и ММ диапазонах волн.
Между средней мощностью отражённых сигналов и интенсивностью осадков установлены эмпирич. соотношения, на основании к-рых определяют распределение интенсивности и количества выпадающих осадков на площади радиолокац. обзора. Более высокая точность измерения интенсивности осадков и водности облаков достигается при измерении ослабления радиоволн. Для определения ослабления радиоволн используют двухволновые радиолокаторы. Если X сравнима с размером частицы, закон рассеяния существенно отличается от рэлеевского, и при известной частотной зависимости ослабления радиоволн измерения отражённых сигналов на нескольких длинах волн позволяют оценить размеры частиц осадков. Для несферич. частиц вероятность рассеяния зависит от их формы и ориентации. По степени деполяризации отражённых сигналов можно судить о форме частиц облаков и осадков и, следовательно, об их агрегатном состоянии. Движение рассеивателей приводит к смещению частоты отражённых сигналов вследствие эффекта Доплера. Измерение доплеровского смещения частоты, а также др. параметров спектра радиолокац. сигналов, отражённых от облаков и осадков, крупных частиц аэрозоля, искусств. рассеивателей, позволяет исследовать структуру различных движений в атмосфере (ветер, турбулентность, упорядоченные вертик. потоки). С помощью высокочувствит. радиолокац. станций обнаруживаются области повышенных градиентов показателя преломления, связанные с образованием устойчивых слоев в приземном и пограничном слоях атмосферы, а также с зонами интенсивной турбулентности при "ясном" небе па высотах до 10-15 км. Интенсивность турбулентности в "ясном" небе оценивается по величине отражённых сигналов, а также по ширине их спектра, обусловленного доплсровским смещением.
Благодаря применению Р. в м. оперативны |
