Одна и основных задач при разработке и проектировании РЛС, а также при выборе из существующих РЛС наиболее пригодную для решения конкретных задач потребителя является определение ее максимальной дальности действия. Под максимальной дальностью действия (максимальной дальностью обнаружения) понимается дальность обнаружения цели при заданной ее ЭПР с заданной вероятностью правильного обнаружения при заданной вероятности ложных тревог (критерий Неймана – Пирсона).
Прежде всего рассмотрим процесс обнаружения в свободной, неограничивающей среде.
На входе приемника активного радиолокатора действует отраженный сигнал, мощностью:
, (7.1)
где – мощность передатчика (импульсная, если речь идет о импульсной РЛС);
– коэффициент усиления антенны передатчика;
– КПД антенно–фидерного тракта передатчика и приемника;
– активная площадь приемной антенны;
– ЭПР цели;
– расстояние от радиолокатора до цели.
Выражение (7.1) позволяет определить максимальную дальность обнаружения цели в свободном пространстве, когда все внешние факторы исключены. Для этого необходимо заменить – мощность отраженного сигнала на минимально допустимую (пороговую) мощность сигнала, при котором возможно обнаружение цели при выполнении всех перечисленных выше условий. В этом случае выражение (7.1) примет вид:
.
Для случая РЛС с активным ответом:
; (7.2)
. (7.3)
Результат оценивается по меньшему из полученных по формулам (7.2 и 7.3).
В случае пассивной РЛС, когда принимается сигнал, излучаемый РЛС установленной на объекте, то пользуются выражением (7.3).
Рассмотрим основные параметры РЛС, входящие в выражения (7.1 – 7.3)
Излучаемая мощность.В общем случае излучаемая мощность определяется из соотношения:
,
где – мгновенная мощность излучаемого сигнала;
– КПД антенны, = 0,95 – 0,98.
Очевидно, что выбор формы и параметров излучаемого сигнала в большой степени повлияет на конечный результат. Кроме того, при применении сложных шумоподобных сигналов необходимо также учитывать их свойства.
Мощность шумов приемника.Нами отмечалось, что обнаружение сигнала всегда происходит на фоне шумов. Основными составляющими этих шумов являются:
– тепловые шумы антенны;
– шумы входных цепей приемника;
– шуми (помехи), вызванные средой распространения;
– промышленные шумы (сюда включаются и мешающие действия соседних однотипных РЛС);
– преднамеренные помехи.
В процессе изучения мы еще неоднократно будем возвращаться к этому вопросу, а сейчас ограничимся только шумами, свойственными самой РЛС. Шумы антенны принято оценивать через мощность тепловых шумов, определяемых из соотношения:
, (7.4)
где k =1,38*10-23 – постоянная Больцмана;
Т – абсолютная температура Кельвина;
– шумовая полоса пропуска приемника.
Чаще для оценки «шумовых» свойств приемника пользуются Кш – коэффициентом шума – отношение шумов на входе и выходе приемника. В общем случае Кш определяется из соотношения:
,
где – дополнительный шум приемника; , тогда .
И окончательно: ,
где Тэ – эффективная шумовая температура. Для идеального приемника Кш=1;
Тэ – ЛБХ = 200 – 600
Параметрический усилитель 40 – 100;
Молекулярный усилитель 10 – 40.
В настоящее время все чаще в качестве входных цепей используют усилители на СВЧ полевых транзисторах с Кш=3,5 – 5,5. в этом случае шумы антенны являются преобладающими.