Влияние атмосферной рефракции

электромагнитный кривизна рефракция радиолокационный

До сих пор мы предполагали, что распространение волн происходит в однородной атмосфере. На самом деле атмосфера представляет собой неоднородную среду, в которой изменение диэлектрической проницаемости вызывает изменение коэффициента преломления:. В результате происходит искривление траектории лучей - рефракция электромагнитных волн.

Существенное влияние на дальность действия РЛС оказывает тропосфера - нижний слой атмосферы Земли. В тропосфере является функцией метеопараметров: давления, температуры, влажности. Метеопараметры меняются с высотой. Различают 3 характерных случая в зависимости от градиента изменения показателей с высотой.

. - рефракция отсутствует; распространение происходит прямолинейно.

. - отрицательная рефракция, возникающая при увеличении показателей с высотой. Траектория луча обращена выпуклостью вниз. Луч постоянно удаляется от Земли.

. - положительная рефракция. В отличие от отрицательной, ведет к увеличению дальности радиолокационного наблюдения.

Для количественной оценки необходимо в каждом конкретном случае знать закон изменения преломления. Это очень сложно из-за изменчивости состояния атмосферы. Общее решение задачи получить невозможно. Поэтому оценка производится при так называемых стандартных условиях: .

В атмосфере, по мере увеличения высоты, давление, температура, влажность уменьшаются. Величина также уменьшается, стремясь к 1 по мере разряжения воздуха. При этом условиях стандартной атмосферы, градиент показателя изменения отрицательный:

.

Чаще всего атмосферные условия далеки от стандартных.

Если , то искривление траектории радиолуча увеличивается по сравнению со стандартной атмосферой.

При наступает критическая рефракция, при которой траектория лучей, имевших первоначально горизонтальное направление, превращается в окружности, центры которых совпадают с центром Земли.

В атмосфере могут сложиться условия, когда . В подобных случаях траектория радиолуча становится больше кривизны поверхности Земли, и возникает сверхрефракция. При этом возможно волноводное распространение волн, когда траектория луча целиком находится в пределах нижнего слоя тропосферы - волнового канала. Это приводит к резкому увеличению дальности распространения УКВ и вызывает значительное увеличение напряженности поля.

Если антенна РЛС и объект находятся внутри этого волновода, то наблюдение за объектом можно вести за пределом максимальной дальности. Известны случаи, когда станция, расположенная на высоте 80 м над уровнем моря. Обнаруживала корабль на расстоянии 1120 км, а береговую линию - 2500 км. В нормальных условиях дальность действия была 200 км.

Сверхрефракция явление нерегулярное, ее трудно предвидеть. К тому же, она является источником дополнительных помех, т.к. калибровка оконечных устройств производится без ее учета.

Статья в тему

Физические и геометрические основы работы радиолокационных станций
В основе работы всех радиосистем извлечения информации о координатах и других характеристиках того или иного объекта лежат 3 важных свойства электромагнитных волн: · прямолинейность их распространения в свободном пространстве · постоянство скорости их распространения в с ...