Диапазоны волн, используемые в радиолокации
Важным фактором при выборе диапазона длин волн является характер отражения радиоволн от целей. Если размеры цели и радиусы кривизны отдельных ее участков много меньше длины волны, то сильнее сказывается явление дифракции волн, интенсивность отражения мала. При этом цель можно уподобить антенне с очень малой действующей высотой.
Другой крайний случай, когда размеры цели и радиусы кривизны отдельных участков много больше длины волны, близок к оптическому; интенсивность отражения достигает заметной величины, мало зависит от длины волны и определяется в основном отражающими свойствами и размерами цели. В промежуточном случае соизмеримости размеров цели или ее отдельных участков с длиной волны возможно резонансное возбуждение участков поверхности цели, при котором интенсивность отражения заметно возрастает в некоторых направлениях.
Учитывая размеры реальных целей, приходим к выводу, что для того чтобы длина волны была много меньше этих размеров или соизмерима с ними, в радиолокации необходимо использовать диапазон ультракоротких волн (УКВ). Другая причина использования этого диапазона, особенно волн более коротких, чем метровые, связана с размерами антенн. Дело в том, что угловая ширина диаграммы направленности антенны независимо от ее типа прямо пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна соответствующему размеру.
Для зеркальной антенны в виде усеченного параболоида ширина луча по точкам половинного значения мощности
, (1.1)
где λ – длина волны, a dA – максимальный линейный размер зеркала в плоскости луча, так что, например при λ = 3 см для получения ширины луча Q0,5 = 3°, требуется dA = 65 см, а чтобы луч имел такую ширину при длине волны λ = 3 м размер зеркала dA должен составлять 6,5 м.
Острый луч, обеспечивающий возможность разделения нескольких целей по угловой координате и также высокую точность определения координат при заданных размерах антенны, можно получить только при достаточно короткой волне λ.
С точки зрения повышения разрешающей способности и точности (т.е. информативности радиолокационного сигнала) необходимо расширять полосу частот зондирующего сигнала, что, например, достигается уменьшением длительности зондирующих импульсов, либо применением специальных сложных сигналов. Естественно, что расширение полосы передаваемых частот требует повышения несущей частоты сигнала.
При выборе диапазона волн важное значение имеют особенности распространения радиоволн в атмосфере, в частности резонансное поглощение (например, для кислорода на частоте 60 ГГц поглощение составляет около 14 дБ/км), что вынуждает избегать применения соответствующих частот.
В современной радиолокации широко используются метровые, дециметровые и сантиметровые радиоволны, а в лазерном локаторе волны оптического диапазона. Технические особенности той или иной РЛС обусловлены диапазоном волн, методами получения зондирующего сигнала, методами обработки отраженного сигнала и особенностями работы оконечного устройства.