Признаки радиолокационного распознавания противорадиолокационных ракет и их носителей (стр. 6 из 6)
При рассмотрении доплеровского изменения частоты сигналов, отраженных сложной целью, можно выделить доплеровские спектральные линии от вращающихся частей самолета и непрерывный доплеровский спектр, возникающий случайными отклонениями самолета в полете от заданной траектории.
Наиболее интересную информацию о доплеровском шуме дает форма спектра. Спектр доплеровских флюктуаций частоты представляет собой распределение плотности вероятности Р и показывает, в течение какого относительного времени эта частота попадает в определенный участок ширины полосы. Доплеровский спектр в типичном случае представляется функцией с пиками, симметричной относительно средней доплеровской частоты цели. При доплеровских измерениях имеют значение как положительные, так и отрицательные частоты, т. к. спектр шума эхо-сигнала от фюзеляжа самолета симметричен относительно средней частоты.
Распределение плотности вероятности Р для f можно выразить модифицированной функцией Ганкеля в виде
K0 – модифицированная функция Ганкеля;
f – частота;
sy – среднеквадратическое значение девиации фазы, обусловленной угловым шумом;
sw – среднеквадратическое значение частоты рыскания.
В работе приводится примерный расчет Р для большого самолета с размахом крыла 40 м, наблюдаемого с носа РЛС на длине волны 0,032 м, при типичной среднеквадратической скорости рыскания 0,8°/c, совершающего полет по прямой. Функция
f – рабочая частота передачика РЛС;
fd – средняя доплеровская частота от корпуса самолета
Необходимо отметить, что любое постоянное значение скорости виража или изменения ракурса приводит к расширению доплеровского спектра и изменению его формы, выражающееся в менее резком спадении функции Р вблизи ее максимума, а также к дополнительному сдвигу всего спектра в виду изменения средней радиальной скорости.
Составляющие эхо-сигнала от вращающихся и колеблющихся элементов самолета вызывают появление не только амплитудной модуляции с парами спектральных линий, расположенных симметрично относительно доплеровского спектра эхо-сигнала от фюзеляжа самолета, но и чистую частотную модуляцию, создающую отдельную группу доплеровских линий, расположенных по одну сторону от доплеровского спектра корпуса самолета.
Приведенный примерный доплеровский «портрет» самолета характерен наличием в спектре составляющих, вызванных «вторичным» эффектом Доплера, регулярных составляющих, связанных с турбинной или винтовой модуляции и случайных составляющих, обусловленных вибрациями и рысканием цели. Наиболее информативной является составляющая турбинного эффекта, частота которой зависит от конструкции и скорости вращения компрессора двигателя. Уровень турбинной составляющей лежит на 15–20 дБ ниже основной составляющей.
Вторичная модуляция приводит к существенному расширению амплитудно-частотного спектра отраженного сигнала. При этом в спектре отраженного сигнала содержится целый ряд узкополосных дискретных составляющих, частотное положение которых однозначно связано с техническими и конструктивными характеристиками двигателей самолетов и вертолетов.
Для целей с прямоточными реактивными двигателями или без двигателей вообще, отраженный сигнал имеет сплошной быстрозатухающий спектр дискретных составляющих.
Спектр сигнала отраженного от вертолета симметричен относительно несущей и имеет спадающий характер. Кроме центральной составляющей спектр имеет ряд спадающих боковых составляющих в полосе до ±10 кГц.
В результате вторичной модуляции в структуре отраженного сигнала отображаются радиолокационные свойства цели – ее способность изменять амплитудные, частотные и фазовые характеристики зондирующего сигнала, что позволяет формировать акустический «портрет» сопровождаемой воздушной цели и прослушивание его через звуковой канал системы распознавания. Звуковой канал данной системы позволяет решить следующие основные задачи распознавания:
– определить класс сопровождаемой цели;
– определить начало маневра целью;
– определить момент пуска сопровождаемой целью ПРР;
– определить факт поражения цели ЗУР.
Самолеты при наблюдении их спереди обычно представляются совокупностью N основных локальных отражателей: нос фюзеляжа, кабина, передние кромки крыльев, их стыки с фюзеляжем, воздухозаборники двигателей, подвесные баки и контейнеры, хвостовое оперение, т.е. так называемые «блестящие точки». Для пилотируемых самолетов обычно N>5, а для ракет N не более 2–3.
В сантиметровом диапазоне длин волн отраженный сигнал в основном определяют зеркальные рассеяния участков поверхности с радиусом кривизны Rxy >>l и дифракционные рассеяния участков излома поверхности. Наряду с «блестящими точками» на поверхности цели могут быть резонансные элементы и шероховатые участки с диффузным рассеянием.
В результате сложения колебаний, отраженных от различных участков цели, возникают частотные биения – явление именуемое «вторичным» эффектом Доплера. Результаты теоретических и экспериментальных исследований свидетельствуют, что значение частот биений Fдб зависят от геометрических размеров цели, дальности, курсового угла и радиальной скорости цели, рабочей длины волны РЛС.
Fдб – частота биений «вторичного» эффекта Доплера;
Vr – радиальная скорость цели;
L – геометрические размеры цели;
D – расстояние до цели;
a – курсовой угол цели относительно РЛС;
l – рабочая длина волны РЛС.
«…связь между спектром флюктуаций и размером цели…» может быть использована для определения ее размеров.
Для этого необходимо иметь данные о расстоянии до цели и ее курсовом угле, а также произвести измерение ширины спектра флюктуаций DFдб или времени корреляции сигнала t0»1/DF.
Ширину спектра флюктуаций DFдб можно определить учитывая, что cosa»L / 2D,
Экспериментальным путем установлено, что в сантиметровом диапазоне длин волн ширина энергетического спектра флюктуаций частот малоразмерных целей лежит в пределах от десятых долей до нескольких Гц.