Таблица 25-2

В табл. 25-2 приведены значения коэф-. фициента Ь для радиометров рассмотренных типов.

В квантовой области в случае, когда hf > kT, чувствительность радиометра определяется выражением

Г 1AF hf \

(25-192)

где h=6,6252 Ю-27 эрг сек - постоянная Плавка; Т - термодинамическая температура.

Прн hf~kT погрешность расчета по формуле (25-192) по сравнению с (25-191) составляет приблизительно 20%. Следует заметить, что наличие выигрыша по чувствительности, выражаемого значением коэффициента Ь, еще не определяет преимущественное использование того или иного типа радиометра. Действительно, чувствительность радиометров, определяемая соотношением (25-192), обусловлена статистическим характером шума и является предельной (в некоторых источниках ее называют флуктуационной чувствительностью или потенциальной чувствительностью ).

Полосы пропускания Af и AF определяются с помощью следующих соотношений:

JXtf) df

]Kl(f)df

где KM(f)- коэффициент усиления по мощности каскадов до детектора;

AF

С Кы-к

.(f)

где KMH4(f) - коэффициент усиления по мощности каскадов после детектора.

4 В практических радиометрах колебания выходного напряжения, создаваемые собственными шумами приемника, могут быть вызваны также медленными флуктуациями среднего уровня собственного шума на входе приемника или флуктуациями коэффициента усиления последующих каскадов, либо обоими указанными причинами одновременно. Чувствительность, определенную с учетом этих факторов, иногда называют технической чувствительностью.

Кроме того, при сравнении радиометров различных типов следует учитывать также степень сложности технической реализации того или иного типа приемника, надежность и пр. Так, например, наличие очевидноговыигрыша по чувствительности для корреляционного радиометра не предопределяет его преимущественное использование в связи со сложностью, относительно невысокой надежностью и пр. Как отмечалось ранее, наиболее широкое применение в настоящее время получили радиометры модуляционного типа.

Анализ соотношения (25-192) позволяет определить пути увеличения чувствительности радиометров.

Одним из- наиболее перспективных решений этой задачи является уменьшение шумовой температуры приемного тракта путем применения на входе современных ма-малошумящих усилителей. К таким усилителям могут быть отнесены, например, квантовые парамагнитные усилители, параметрические усилители, усилители на туннельных диодах и малошумящие лампы бегущей волны. Безусловно целесообразно также расширение полосы пропускания приемного тракта по высокой частоте.

Другой путь состоит в сужении полосы пропускания интегрирующего фильтра. Однако при этом возрастает постоянная времени приемного устройства, что оказывается недопустимым в целом ряде практически важных случаев.

Часто для сравнения различных радиометров используется понятие качества радиометра (Q), определяемое соотношением

Vhf V&f

(25-193)

где Ш - коэффициент шума радиометра, 7о=293°К.

Качество радиометра характеризует шумовые свойства н полосу пропускания усилительных и преобразовательных элементов, применяемых во входных каскадах радиометра.

25-13. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В РАДИОТЕПЛОЛОКАЦИИ

Основными особенностями, отличающими раднотеплолокационный канал от других видов радиотехнических .каналов, являются полное отсутствие взаимной корреляции меж-

Днтенио-фиверная система

Приемное

устройство *~

ИнЙикатор

Рис 25-190. Функциональная схема простейшего радиометра.

ду принимаемыми сигналами и принципиаль-альная невозможность использования опорных сигналов, как это имеет место в радиолокации. Поэтому на первое место в радиотеплолокации выступают методы пространственной селекции, основанные на использовании направленных свойств антенных систем. В связи со сказанным функциональная схема радиотеплолокатора (рис. 25-190) включает лишь антенную систему, радиометр, индикатор и синхронизирующее устройство, управляющее движением диаграммы направленности антенны и пишущего элемента индикатора (на рисунке не показано) .

Для одиночного канала единственным информативным параметром является средняя мощность сигнала или, что то же самое, температура сигна-л а, преобразуемая в антенную температуру, однозначно определяющую наблюдаемый на выходе радиометра эффект.

Зависимость антенной температуры от характеристик цели, дальности до нее, а также параметров радиотеплолокатора определяется соотношением (для точечной цели)

Т* = ч тг Тц + чГф (25 194)

ri =-;

Р2 - сопротивление излучения антенны; Рп- сопротивление потерь антенны; оц- эффективное значение площади цели; г - дальность до цели;

А - эффективная поглощающая площадь

антенны; Я - длина волны; 7 ц- кажущаяся температура цели; ТГф-кажущаяся температура фона. Для цели, угловые размеры которой превышают угловые размеры главного лепестка диаграммы направленности,

Та т (1 - В) Тц + цбГф, (25-195)

где Р - коэффициент рассеяния антенны, характеризующий относительную роль боковых и задних лепестков диаграммы направленности и указывающий на долю мощности, излучаемой (или принимаемой) этими лепестками. По определению коэффициент рассеяния

B=L(> (0,<p)dQ/f F(6,<p)dQ, (25-196)

Пбок = 4Я - Пгл,

йгл-телесный угол, занимаемый главным лепестком диаграммы направленно-! сти.

В этом случае антенная температура не зависит ни от абсолютной площади цели, ни от дальности, ни от КНД антенны. Кроме того, антенная температура не зависит от длины волны.

Измерение угловых координат

Для измерения угловых координат объектов в радиотеплолокации, так же как и в активной радиолокации, применяют измерения амплитуды и фазы приходящих сигналов (см. § 25-3). Измерение амплитуды при пеленговании целей может осуществляться либо способом максимума, либо способом последовательного или одновременного сравнения.

Способ максимума применяется в обзорных РТЛ, причем, как и в активных РЛС, этот способ также допускает возможность автоматического сопровождения целей по угловым координатам. Наиболее серьезным недостатком пеленгации по максимуму является сравнительно низкая точность измерения угловых координат.

Поэтому для точного измерения угловых координат применяется метод сравнения. Этот метод используется в РТЛ сопровождения по угловым координатам и, в частности, в радиосекстантах и чаще всего реализуется в виде конического сканирования диаграммы направленности. Схемные решения при этом не отличаются какими-либо существенными особенностями от аналогичных схем, используемых в радиолокации.

Определение угловых координат объектов может осуществляться, кроме того, с помощью фазовых методов радио-теплопеленгации. В связи с невозможностью измерения абсолютного значения фазы снг-

нала в радиотеплолокации, как и в активной локации, применяется только метод

сравнения фаз. При отношении -г- >0,5

(а - размер базы, К - длина волны) пеленгационная характеристика становится неоднозначной. Эта неоднозначность может быть устранена путем совместного использования других методов измерения угла, обеспечивающих менее точное, но однозначное измерение.

Радиолокаторы с большими относительными базами получили название радиоинтерферометров. Последние могут применяться не только для точного измерения угловых координат источников излучения, но и для получения информации об угловой скорости в обзорных радиотеплоло-кационных системах.

Измерение дальности

Невозможность непосредственного измерения дальности является серьезным недостатком радиотеплолокации. Поэтому для

Рис. 25-191. Угломерно-базовый метод измерения дальности.

измерения дальности приходится прибегать к различным косвенным методам, использующим связь между угловыми координатами объекта и расстоянием для него.

Простейшим способом измерения дальности является угломерно-базовый метод (рис25-191). В этом методе применяются две РТЛ станции, расположенные на некотором базовом расстоянии а, задача определения дальности до объекта сводится к решению треугольника по одной из стррои и двум углам* Такой метод является довольно грубым; некоторое повышение точности может быть достигнуто за счет увеличения базового расстояния, однако в большинстве случаев этот путь оказывается неудобным.

Кроме угломерно-базовых методов определения дальности, возможны методы приближенного определения дальности, основанные на измерении времени прохождения цели через диаграмму направленности

антенны РТЛ при относительном перемещении с известной скоростью.

Суть этих методов может быть уяснена из рис. 25-192. Время прохождения цели через лепесток диаграммы направленности (рис. 25-192, а) прямо пропорционально ширине лепестка (Дф), дальности до цели г, обратно пропорционально скорости переме-

Рис. 25-192. Угломерно-базовый метод измерения дальности с временным формированием базы.

щения цели относительно РТЛ W и зависит от угла между вектором скорости цели (W) и направлением на цель L[((fw)-

с =

2г Да)

tr = - sin--. -

W 2 smqv

(25-197)

Таким образом

sm<pw,

2sin(

(25-198)