Рисунок 1: Круговая диаграмма ЭПР самолета В-26 для частоты 3 ГГЦ (по Сколнику).
Рисунок 1: Круговая диаграмма ЭПР самолета В-26 для частоты 3 ГГЦ (по Сколнику).
Эффективная площадь рассеяния
Способность радиолокационной цели (РЛЦ) отражать падающую на нее электромагнитную энергию характеризуется эффективной площадью рассеяния ( σ ). Единицей измерения этого параметра является квадратный метр (м²). В литературе по радиолокации также можно встретить и другие названия: эффективная поверхность рассеяния, эффективная поверхность цели, эффективная площадь цели, эффективная поверхность вторичного излучения, радиолокационное поперечное сечение. Далее будем использовать термин эффективная площадь рассеяния (ЭПР).
Определение.
Под ЭПР понимают площадь эквивалентного изотропного рассеивателя, который, будучи помещен в точку нахождения цели, создает на раскрыве приемной антенны такую же плотность потока мощности, что и реальная цель. Таким образом, ЭПР является абстракцией, моделью, дающей, однако возможность оценить отражательную способность РЛЦ. Очевидно, что ЭПР может использоваться и для оценки радиолокационной заметности цели.
Heat Shrink Cable Joint — 11kV 3 Core XLPE & EPR High Voltage Cable Joints
На величину ЭПР влияет множество факторов, к основным из которых относятся следующие:
- размеры и геометрическая форма цели;
- ракурс наблюдения цели, который определяет, какая именно часть поверхности цели облучается зондирующей электромагнитной волной (ЭМВ);
- рабочая частота радиолокатора, а точнее, соотношение между длиной волны локатора и характерными размерами цели;
- электрические свойства материала, из которого выполнена конструкция цели.
Влияние перечисленных факторов является комплексным и поэтому учитывать их нужно тоже совместно.
Рисунок 2. Самолет F-117, построенный с применением технологии снижения радиолокационной заметности “Stealth”
Самолет F-117 разработан с применением технологии снижения радиолокационной заметности “Stealth” . Особенности его конструкции и свойства применяемых покрытий обеспечивают низкие значения ЭПР для сантиметровых длин волн, которые используются радиолокаторами зенитных ракетных (артиллерийских) комплексов. Однако радиолокаторы метрового диапазона длин волн (П-12 « Енисей » и П-18 « Терек ») успешно обнаруживают такие самолеты. Данная ситуация имела место на практике во время боевых действий в бывшей Югославии (1999).
Расчет ЭПР
Аналитические выражения для расчета значений ЭПР могут быть получены лишь для ограниченного набора целей, имеющих простую форму поверхности. Большинство РЛЦ имеют сложную геометрическую форму поверхности и для определения их ЭПР применяются натурные измерения, а также методы физического или математического моделирования.
На Рисунке 1 изображена полученная экспериментально круговая диаграмма ЭПР самолета В-26 для частоты 3 ГГЦ (по Сколнику). Исходное математическое выражение для расчета ЭПР в случае совмещенного приема (однопозиционной локации) может быть представлено в виде:
Эндоплазматический ретикулум
Ниже, в Таблице 1, приведены формулы для расчета ЭПР некоторых объектов простой формы. Формулы получены для случаев, когда длина волны λ радиолокатора намного меньше характерного размера цели, а поверхность объекта является идеально проводящей.
Таблица 1: Формулы для расчета ЭПР некоторых объектов простой формы
Рисунок 3: Круговая диаграмма ЭПР самолета типа бомбардировщик для длины волны от 3 до 5 м
Рисунок 3: Круговая диаграмма ЭПР самолета типа бомбардировщик для длины волны от 3 до 5 м
На последнем рисунке Таблицы 1 изображена ситуация, когда плоская пластина располагается под углом к направлению зондирования. В данной ситуации рассеянная таким объектом ЭМВ практически не отражается в направлении радиолокатора и, следовательно, его ЭПР будет иметь малые значения. Именно такой метод снижения радиолокационной заметности применен в самолете F-117 (Рисунок 2), поверхность которого составлена из большого количества наклонных пластин. Эти пластины ориентированы таким образом, чтобы при падении на них ЭМВ из передней полусферы (оттуда, где, как правило, находятся средства противовоздушной обороны противника) отраженные волны направлялись бы в заднюю полусферу.
Для обнаружения подобных целей более эффективным является использование бистатических радиолокационных систем, в которых передающие и приемные пункты разнесены в пространстве.
ЭПР точечных целей
Геометрические размеры РЛЦ большинства типов не превышают размеров импульсного объема радиолокатора, предназначенного для их обнаружения. Цели, имеющие такие размеры, называют точечными.
ЭПР таких целей определяется взаимодействием ЭМВ, отраженных от так называемых «блестящих» точек. «Блестящими» точками называют элементы поверхности цели, которые при заданных условиях наблюдения (длина волны радиолокатора, ракурс зондирования) вносят наибольший вклад в рассеянное объектом поле, а значит и в ЭПР. В зависимости от взаимного расположения «блестящих» точек, а также направления наблюдения, отраженные ими волны могут иметь различные фазовые соотношения: от синфазного (тогда интенсивность результирующего отражения возрастает) до противофазного (интенсивность отражения уменьшается). Именно этот эффект определяет осциллирующий характер ЭПР в зависимости от ракурса наблюдения, при этом круговая диаграмма ЭПР имеет изрезанный характер (см. Рисунок 3).
| Тип цели | ЭПР [м 2 ] | ЭПР [дБ] |
| Птица | 0.01 | -20 |
| Человек | 1 | 0 |
| Катер | 10 | 10 |
| Автомобиль | 100 | 20 |
| Грузовой автомобиль | 200 | 23 |
| Уголковый отражатель | 20379 | 43.1 |
Таблица 2: ЭПР точечных целей
Следует отметить, что быстрота осцилляции ЭПР в зависимости от угла наблюдения определяется соотношением между длиной волны радиолокатора и характерными размерами цели: чем меньше длина волны по сравнению с размерами цели, тем сильнее осцилляция ЭПР (Рисунок 3).
Учитывая значительные колебания величины ЭПР, в некоторых случаях оказывается удобным представлять ее значения в логарифмическом масштабе, например, в децибелах (дБ) относительно единичной площади (1 м²).
В Таблице 2 приведены значения ЭПР (в квадратных метрах и в децибелах) некоторых типовых РЛЦ для «Х»-диапазона.
Источник: www.radartutorial.eu
Эпр это в строительстве
Часто на практике необходимо определить результирующий отраженный сигнал, создаваемый несколькими объектами или множеством элементарных отражателей, распределенных на поверхности или в объеме, облучаемыми зондирующими сигналами РЛС. Так, на экране индикатора самолетной РЛС обзора земной поверхности изображение создается при модуляции луча ЭЛТ по яркости сигналами, отраженными от соответствующих участков поверхности Земли, ЭПР которых и определяет интенсивность сигналов.
В большинстве случаев поверхность Земли имеет неровности, покрыта растительностью в сантиметровом диапазоне обладает свойством диффузного рассеяния радиоволн. ЭПР участка такой поверхности можно рассчитать аналитически.
ЭПР диффузно-рассеивающей поверхности. Диаграмма диффузного рассеяния имеет форму сферы, касательной к поверхности, т. е. плотность потока мощности отраженной волны
где — плотность потока мощности в направлении нормали . Если плотность потока мощности при облучении по нормали равна , то мощность отраженного площадью сигнала (рис. 8.8)
где — коэффициент отражения поверхности.
Для расчета ЭПР найдем путем вычисления полного потока мощности отраженной волны. Вообразим полусферу с радиусом, равным расстоянию D до РЛС. Мощность отраженного сигнала, проходящего через элемент поверхности полусферы, , причем . Мощность проходящих через полусферу отраженных радиоволн
Приравняв выражения (8.14) и (8.15) для , получим , откуда . Но, по определению и, следовательно,
является ЭПР участка площадью диффузно-рассеивающей поверхности при облучении по нормали.
Если направление на РЛС отклонено на угол 0 от нормали, то
Эта формула может быть использована, например, для вычисления сигнала, отраженного поверхностью Земли, при определении дальности действия самолетных панорамных РЛС, радиовысотомеров, доплеровских измерителей путевой скорости и угла сноса самолета. Во всех этих случаях для расчета ЭПР необходимо найти площадь участка поверхности Земли, отражения от всех которой, суммируясь, и создают радиолокационный сигнал. Такой участок называют отражающей или разрешаемой площадью.
Показательным является случай импульсной самолетной панорамной РЛС. Предположим, что ширина ДНА станции в горизонтальной плоскости равна , а длительность излучаемого импульса . В вертикальной плоскости ДНА панорамной РЛС обычно широкая и разрешаемая площадь зависит от параметров станции и , а также дальности D рассматриваемого участка .
С помощью рис. 8.9 легко найти размеры, ограничивающие , и ее площадь
Значение коэффициента отражения зависит от свойств облучаемой поверхности.
Уместно подчеркнуть, что отраженный сигнал на входе приемника панорамной РЛС .является суммой вторичного излучения всех отражателей в пределах . Поэтому для наблюдения малоразмерных целей на фоне отражающей поверхности необходимо путем повышения разрешающей способности станции (уменьшения и ) стремиться приблизить значение к размерам цели.
ЭПР групповых и объемно-распределенных целей. Рассмотрим сначала результирующую ЭПР стцр двух точечных целей (рис. 8.10) с равными ЭПР: . Предположив, что расстояние между целями d много меньше расстояний и до РЛС, найдем разность хода и фазовый сдвиг сигналов, приходящих к антенне РЛС, . Напряжение результирующего сигнала при приеме , а его мощность . В таком же соотношении будут и , т. е.
В зависимости от значения результирующая ЭПР целей изменяется в пределах от нуля до четырех.
Если значение равновероятно, то среднее значение
Найдем результирующую ЭПР точечных целей с равными ЭПР.
Легко показать, что мощность результирующего отраженного сигнала имеет в этом случае экспоненциальное распределение ПВ
Поскольку пропорционально результирующей ЭПР , последняя будет также иметь экспоненциальное распределение ПВ:
При этом ЭПР стар превышает среднее значение с вероятностью 0,37, а с вероятностью 0,5 (т. е. половину времени наблюдения) .
Приведенные соотношения можно использовать для расчета ЭПР объемно распределенных объектов, например дождя или облака дипольных отражателей. Для этого необходимо определить отражающий или разрешаемый объем , отражающие элементы которого участвуют в формировании результирующего сигнала на входе приемника. Для импульсной РЛС с длительностью зондирующего импульса , шириной ДНА в горизонтальной плоскости в вертикальной на расстоянии объем будет примерно равен объему цилиндра (рис. 8.11) с высотой и площадью основания т.е.
Если в единице объема пространства содержится и, случайным образом расположенных отражателей с одинаковой ЭПР, равной , то среднее статистическое значение ЭПР всех отражателей в разрешаемом объеме
В случае дождя есть ЭПР дождевой капли, а число вибраторов в единице объема связано с интенсивностью дождя (мм/ч). Для упрощения расчетов можно воспользоваться удельной ЭПР на единицу объема , которую можно рассчитать по формулам
При расчете отраженных сигналов от облака дипольных отражателей (металлизированных лент) также применяют удельную ЭПР, которая при произвольной ориентации в пространстве диполей длиной
где — среднее значение ЭПР полуволновых вибраторов. Интенсивность отраженного сигнала определяется ЭПР всего разрешаемого объема:
При отклонении длины диполей от половины длины волны облучающих радиоволн ЭПР уменьшается, что снижает эффективность их маскирующего действия.
Источник: scask.ru