08-05-2024
Эффективная площадь рассеяния ЭПР (в некоторых учебниках — эффективная поверхность рассеяния, или эффективная поверхность отражения, ЭПО) в радиолокации — площадь некоторой фиктивной поверхности, являющейся идеальным изотропным отражателем, который, будучи помещённым в точку расположения цели нормально по направлению облучения, создаёт в точке расположения РЛС ту же плотность потока мощности, что и реальная цель. Величина имеет размерность площади и измеряется обычно в квадратных метрах.
ЭПР конкретного объекта зависит от его формы, размеров, материала из которого он изготовлен, а также от его ориентации по отношению к приёмнику и передатчику.
Содержание |
Рассмотрим отражение волны, падающей на изотропно отражающую поверхность, площадью равной ЭПР. Отражённая от такой цели мощность — это произведение ЭПР на плотность падающего потока мощности:
|
(1) |
где — ЭПР цели, — плотность потока мощности падающей волны данной поляризации в точке расположения цели, — мощность, отражённая целью.
С другой стороны, излучённая изотропно мощность
|
(2) |
где R — расстояние от РЛС до цели, — плотность потока мощности отражённой от цели волны данной поляризации в точке расположения РЛС.
Подставляя выражение (2) в (1), получаем выражение для ЭПР цели:
|
(3) |
Или, используя напряженности поля падающей волны и отраженной волны :
|
(4) |
Мощность на входе приёмника:
|
(5) |
где — Эффективная площадь антенны.
Можно определить поток мощности падающей волны через излучённую мощность и Коэффициент направленного действия антенны D для данного направления излучения.
|
(6) |
Подставляя (6) и (2) в (5), для мощности на входе приёмника РЛС имеем:
|
(7) |
Или
|
(8) |
где .
Таким образом,
|
(9) |
ЭПР имеет размерность площади [м²], но не является геометрической площадью(!), а является энергетической характеристикой, то есть определяет величину мощности принимаемого сигнала.
Аналитически ЭПР можно рассчитать только для простых целей. Для сложных целей ЭПР измеряется практически на специализированных полигонах, или в безэховых камерах.
ЭПР цели не зависит ни от интенсивности излучаемой волны, ни от расстояния между станцией и целью. Любое увеличение ведёт к пропорциональному увеличению и их отношение в формуле не изменяется. При изменении расстояния между РЛС и целью отношение меняется обратно пропорционально и величина ЭПР при этом остается неизменной.
Для большинства точечных целей сведения о ЭПР можно найти в справочниках по радиолокации
Поле от всей поверхности S определяется интегралом Необходимо определить E2 и отношение при заданом расстоянии до цели…
|
(10) |
где k — волновое число.
1) Если объект небольших размеров, то — расстояние и поле падающей волны можно считать неизменными. 2) Расстояние R можно рассматривать как сумму расстояния до цели и расстояния в пределах цели:
Тогда:
|
(11) |
|
(12) |
|
(13) |
|
(14) |
Плоская поверхность — частный случай криволинейной выпуклой поверхности.
|
(15) |
Если плоскость с площадью 1 м², а длина волны 10 см (3 ГГц), то
Для шара 1-ой зоной Френеля будет зона, ограниченная экватором.
|
(16) |
Уголковый отражатель представляет собой три перпендикулярно расположенных поверхности. В отличие от пластины уголковый отражатель даёт хорошее отражение в широком диапазоне углов.
Если используется уголковый отражатель с треугольными гранями, то ЭПР
|
(17) |
где a — размер ребра.
Если уголковый отражатель составлен из граней четырёхугольной формы, то ЭПР
|
(18) |
Уголковые отражатели применяются
Дипольные отражатели используются для создания пассивных помех работе РЛС.
Величина ЭПР дипольного отражателя зависит в общем случае от ракурса наблюдения, однако, ЭПР по всем ракурсам:
Дипольные отражатели используются для маскировки воздушных целей и рельефа местности, а также как пассивные радиолокациионные маяки.
Сектор отражения дипольного отражателя составляет ~70°
ЭПР сложных реальных объектов измеряются на специальных установках, или полигонах, где достижимы условия дальней зоны облучения.
# | Тип цели | [м²] |
---|---|---|
1 | Авиация | |
1.1 | Самолёт истребитель | 3-12[1] |
1.2 | Малозаметный истребитель | 0,3-0,4[1] |
1.3 | Фронтовой бомбардировщик | 7-10 |
1.4 | Тяжёлый бомбардировщик | 13-20 |
1.4.1 | Бомбардировщик В-52 | 100[2] |
1.4 | Транспортный самолёт | 40-70 |
2 | Суда | |
2.1 | Подводная лодка в надводном положении | 30-150 |
2.2 | Рубка подводной лодки в надводном положении | 1-2 |
2.3 | Катер | 50 |
2.4 | Ракетный катер | 500 |
2.5 | Эсминец | 10000 |
2.6 | Авианосец | 50000[3] |
3 | Наземные цели | |
3.1 | Автомобиль | 3-10(волна около 1 см)[4] |
3.2 | Танк Т-90 (длина волны 3-8 мм) | 29[5][6] |
4 | Боеприпасы | |
4.1 | Крылатая ракета ALСM (длина волны 0,8 мм) | 0,07-0,8[6] |
4.2 | Головная часть оперативно-тактической ракеты | 0,15-1,6[7] |
4.3 | Боеголовка[какая?] баллистической ракеты | 0,03-0,05 |
5 | Прочие цели | |
5.1 | Человек | 0,8-1 |
6 | Птицы[8] (со сложенными крыльями, длина волны 5 см) | (максимальная граница ЭПР) |
6.1 | Грач (Corvus frugilegus) | 0,0048 |
6.2 | Лебедь-шипун (Cygnus olor) | 0,0228 |
6.3 | Большой баклан (Phalacrocorax carbo) | 0,0092 |
6.4 | Красный коршун (Milvus Korshun) | 0,0248 |
6.5 | Кряква (Anas platyrhynchos) | 0,0214 |
6.6 | Серый гусь (Anser anser) | 0,0225 |
6.7 | Серая ворона (Corvus cornix) | 0,0047 |
6.8 | Полевой воробей (Passer montanus) | 0,0008 |
6.9 | Обыкновенный скворец (Sturnus vulgaris) | 0,0023 |
6.10 | Озёрная чайка (Larus ridibundus) | 0,0052 |
6.11 | Белый аист (Ciconia ciconia) | 0,0287 |
6.12 | Чибис (Vanellus vanellus) | 0,0054 |
6.13 | Гриф-индейка (Cathartes aura) | 0,025 |
6.14 | Сизый голубь (Columba livia) | 0,01 |
6.15 | Домовый воробей (Passer domesticus) | 0,0008 |
Двуточечной целью будем называть пару целей, находящуюся в одном объёме разрешения РЛС. Используя формулу (4) можем найти амплитуды полей отражённой волны:
|
(19) |
|
(20) |
Временные задержки можно расcчитать:
Отсюда:
|
(21) |
|
(22) |
тогда:
|
(23) |
|
(24) |
|
(25) |
|
Следовательно,
|
(26) |
Зависимость ЭПР от угла отражения — называется диаграммой обратного рассеяния (ДОР). ДОР будет иметь изрезанный характер и явно многолепестковый. При этом нули ДОР будут соответствовать противофазному сложению сигналов от цели в точке расположения РЛС, а ток — синфазному значению. При этом ЭПР может быть как больше, так и меньше ЭПР каждой из отдельных целей. Если волны приходят в противофазе, то будет наблюдаться минимум, а если в фазе, то максимум:
Пусть , тогда:
Реаьные объекты имеют несколько колеблющихся точек.
Тогда суммарное поле:
Фазовый фронт отражённой волны отличается от сферического.
Распределённая цель — цель, размеры которой выходят за пределы разрешающего объёма РЛС
Нарушение любого из условий вводит цель в класс распределённых
Здесь:
Тоесть, линейные размеры цели должны полностью находиться внутри элемента разрешения РЛС.
Если это не так, то в этом случае ЭПР цели будет суммой ЭПР каждого элементарного участка цели:
Если распределённый объект состоит из изотропных однотипных отражателей с одинаковыми свойствами, то общее ЭПР можно найти, как произведение ЭПР на число отражателей:
Но число элементов такой цели обычно неизвестна!
В этом случае целесообразно ввести удельное ЭПР (σуд) — это ЭПР единичной площади (dS), или единичного объёма (dV) распределённой цели.
|
(27) |
|
(28) |
Здесь:
S и V целиком определяются размерами ширины диаграммы направленности и элементом разрешения по дальности, тоесть параметрами излучёного сигнала.
Эффективная поверхность рассеивания на английском, эффективная поверхность рассеяния формула, эффективная поверхность рассеивания в радиолокации, эффективная поверхность рассеяния 75.
Зойен, Файл:Editors picnic.jpg, Лилибуллеро, The Canberra Times, Лучишкин.