大气波导对雷达的影响研究

合集下载

大气干扰对雷达图像质量的影响分析

大气干扰对雷达图像质量的影响分析

大气干扰对雷达图像质量的影响分析引言:雷达技术被广泛应用于军事、气象、导航等领域。

然而,在实际应用中,大气干扰对雷达图像质量产生了重要的影响。

本文将探讨大气干扰对雷达图像质量的影响,并分析相应的因素。

一、大气湍流对雷达图像的模糊化影响大气湍流是导致雷达图像模糊化的重要因素之一。

在大气湍流的作用下,雷达波束发射的信号会发生扩散和散射,导致图像的模糊化。

同时,湍流还会造成雷达波束的方向偏移,进一步增加图像的模糊度。

因此,大气湍流是影响雷达图像清晰度的关键因素之一。

二、大气折射对雷达图像的畸变影响大气折射是另一个影响雷达图像质量的重要因素。

由于大气密度和温度的不均匀分布,雷达波将在传输过程中发生折射现象。

这会导致雷达接收到的信号在传播过程中发生畸变,进而影响图像的清晰度和准确性。

因此,大气折射是造成雷达图像畸变的主要因素之一。

三、大气吸收和散射对雷达图像的衰减影响大气吸收和散射是导致雷达图像信噪比降低的重要原因。

在雷达图像传输过程中,空气中的水汽、尘埃等颗粒物会吸收和散射雷达信号,从而造成信号的衰减。

这导致雷达图像的强度降低,降低了信噪比,进而影响图像质量。

四、大气杂散回波对雷达图像的干扰影响大气杂散回波是影响雷达图像质量的重要因素之一。

当雷达波束与大气中的杂散物相互作用时,会产生杂散回波。

这些杂散回波会叠加在目标回波上,使得目标信息被掩盖或者干扰。

因此,大气杂散回波对雷达图像的清晰度和目标分辨率有重要的影响。

五、大气湿度对雷达图像的反射影响大气湿度是影响雷达图像质量的重要因素之一。

湿度高的环境中,水汽的含量较高,它会对雷达波的传播产生明显的影响。

雷达波在与水汽相互作用时会发生反射,从而影响图像的清晰度和精度。

因此,大气湿度是影响雷达图像反射质量的一个重要因素。

结论:大气干扰对雷达图像质量具有不可忽视的影响,主要包括大气湍流、大气折射、大气吸收和散射、大气杂散回波以及大气湿度等因素。

为了提高雷达图像的质量,可以采取一系列的技术手段,如降低雷达波束的散射,抑制大气湍流的影响,以及精确推算大气折射等。

大气波导现象对二次雷达的影响及抑制方法

大气波导现象对二次雷达的影响及抑制方法
第 27 卷 第 2 期 Vol.27 No.2
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2019 年 1 月 Jan. 2019
大气波导现象对二次雷达的影响及抑制方法
张继明 1,孙 兵 2,刘纪辉 2,张 磊 2
(1. 南京恩瑞特实业有限公司 江苏 南京 210039;2.解放军 94535 部队 81 分队 江苏 南京 210039)
里),对 于 机 场 终 端 区 域 监 视 作 用 的 二 次 雷 达 ,最 大
作用距离一般约为 140 公里(75 海里)。
1.2 应答数据编码
二 次 雷 达 系 统 按 照 一 定 的 脉 冲 重 复 频 率(PRF)
询问监视空域内的目标,一般使用模式 3/A 与模式 C
交替询问,模式 3/A(简称模式 A)是兼用于军用识别
和民用识别的询问模式,模式 C 是用于高度的询问
模式。
应答机接收到二次雷达地面站发射的询问信号
后,将根据询问模式自动应答一串脉冲,也即应答信
号 。 模 式 3/A 与 模 式 C 的 应 答 码 格 式 相 同 ,都 是 由
16 个信息码位组成,如图 2 所示。其中,F1 和 F2 是
框架脉冲;X 位是备用位;两个框架脉冲之间的其余
Nanjing 210039,China)
Abstract: This paper explains the working principle of SSR,then analysis the phenomenon of atmospheric duct appearing in coastal areas,and give a algorithm which recognized and suppressed false targets of atmospheric duct.The results show that the algorithm can effectively suppress false targets of atmospheric duct ,and reduce the interference of atmospheric duct to SSR,and improve the surveillance performance of SSR. Key words: atmospheric duct;suppress algorithm;SSR;false target

大气波动对飞行器雷达引导系统的影响分析

大气波动对飞行器雷达引导系统的影响分析

大气波动对飞行器雷达引导系统的影响分析引言:飞行器雷达引导系统在航空领域具有重要的作用,它提供了无线电波来探测和引导飞行器。

然而,大气波动作为一个重要的因素,会对雷达引导系统的性能产生直接的影响。

本文将探讨大气波动对飞行器雷达引导系统的影响,并分析可能的解决方案。

一、大气波动对雷达性能的影响大气波动是指大气中密度、温度、湿度等参数存在时空变化的现象。

这些变化导致了空气的折射率的变化,进而影响了电磁波的传播。

在雷达引导系统中,电磁波传播的速度和路径会因此发生变化,最终导致雷达信号的强度、接收时间和角度等产生误差。

大气波动所带来的这些误差会直接影响雷达引导系统的准确性和稳定性。

二、大气波动对雷达引导系统的具体影响1. 信号强度损失大气波动会导致信号的散射和折射,使得雷达引导系统接收到的信号强度不稳定。

特别是在大气湍流强烈的情况下,信号的衰减更为明显。

这种信号强度的损失会降低雷达引导系统的检测距离和探测能力,对飞行器的准确引导造成困难。

2. 接收时间误差大气波动会使得电磁波的传播路径发生曲线变化,因此在雷达探测到目标的时间上会产生一定的误差。

特别是在强大气波动的条件下,雷达信号的往返时间将受到明显影响。

这种误差对于飞行器在复杂环境中进行导航和定位是不可忽视的。

3. 角度测量误差大气波动会导致空气折射率的不均匀变化,使得雷达引导系统对目标的方位角度测量产生误差。

尤其是在低空飞行时,由于大气波动的影响,雷达无法准确识别目标的位置和方向。

这对于飞行器的导航和飞行安全构成了潜在威胁。

三、缓解大气波动对雷达引导系统影响的解决方案1. 优化雷达天线设计通过优化雷达天线的结构和形状,可以减少大气波动对信号散射的影响,提高雷达引导系统的抗干扰能力。

2. 引入先进的信号处理算法利用先进的信号处理算法,如自适应波束形成技术和多径抑制技术,可以降低大气波动对雷达信号的干扰,提高信号检测的准确性。

3. 结合其他导航系统将雷达引导系统与其他导航系统如惯性导航系统和卫星导航系统结合,可以综合利用各种传感器的信息,提高导航定位的精度和可靠性。

大气波导效应对雷达探测的影响分析

大气波导效应对雷达探测的影响分析
M =n 1+ / ) ( h a 一n+(/ ) h a
M =N+h a×1 / 0 ( 4)
() 3
式中 , h为距地面的高度 , a为地球半径。取 a为 6 7 k 则有 3 1m, M =N+ .5 h ( ) 0 17 5 对上式求导 , 则有
d M
3 2大气波导使电磁 波能量衰减 .
大 2 3 。伴随着超视距 的出现 , — 倍 雷达杂波也会增强 , 增加 雷达测量 的 误差 , 对雷达的探测产生很 大影 响。因此 , 开展大气 波导情况下对 雷达 探测性能影响 的研究变得十分重要 。
2大 气 波 导效 应
2 1大气波导成 因 . 对流层 的底层大气 , 尤其是海面上低空 大气的温度 、 湿度 的急 剧变 化, 经常会使某一 高度范 围内大气折射 率随高度 的变化梯度显著超过 正 常值 , 导致在其间传播 的雷达 电磁 波信号脱离 正常的视线 传播轨道 , 在
【 关键词】 大气波导
雷达探 测
影响
中图分类号 :N 5 文献标识码 : 文章编号 :0 9—4 6 2 1 )3一 l3一 2 T9 A 10 07(0 0 0 O l O
1引言
海面环境异常 的复杂 , 载雷达在对海 面 目标 进行探测时 , 舰 地物 杂 波、 海浪杂波、 气象杂波以及在在大气传播过程 中会存在的折射 、 多路径 效应等 , 都会对探测造 成一定 的影 响。尤 其是 在大气 层 出现波导 现象 时, 电磁波发生超折射 , 使舰 载雷达 出现超视距探测 , 雷达探 测范围能增
间对舰船 目标进行了超视距探测 。 最大跟踪至 lO r Ok a以上 。
j }: ^
N= l + l , 2 、 P I()

大气波导对雷达的影响研究

大气波导对雷达的影响研究

大气波导对雷达的影响研究一、概述海洋大气环境对舰载雷达、通信、电子侦察等设备有着显著的影响,其影响主要通过大气环境影响电磁波的传播而产生的,尤其是大气波导造成的电磁波异常传播对电子设备的影响尤为突出。

自人类开始使用雷达时,电磁波的大气波导传播效应就已经被观测到了,早期一个著名的事例是在第二次世界大战中,位于印度孟买的一部频率为200MHz雷达能够发现1700英里外阿拉伯海域的目标回波(1951年6月)[1]。

另一著名事例是2000年10月,俄罗斯苏-27飞机利用在美小鹰号航母上空出现的大气波导现象形成的电磁盲区孔,突防成功,对美小鹰号航母进行多次侦察拍照,而小鹰号航母编队中的警戒雷达由于大气折射作用产生的电磁盲区无法及时侦测到苏—27飞机[2]。

所谓的大气波导现象是指:电磁波受大气折射的影响,传播轨迹发生弯曲,正常折射条件下电磁波在大气中是弯向地球的,当弯向地球的电磁波轨迹的曲率超过地球的曲率时,电磁波将部分陷获在地球和一定高度的大气层内传播,就如同电磁波在金属波导中传播一样。

大气波导现象是普遍存在的自然现象,它的出现使部分电磁波被陷获在大气波导中,电磁波在波导内的传播衰减明显减小,从而使主动雷达探测范围和被动雷达截获范围明显增大,同时也造成了雷达测量误差的增加。

研究大气波导对电子装备的影响及其在作战中的应用是非常必要的,尤其是在现代高技术条件下,各种杀伤破坏力极大的反舰导弹广泛装备舰艇,使得先敌发现、先机制敌、实施超视距作战成为各国海军争夺的焦点之一。

而要实现舰载雷达的超视距探测,就需要充分研究和利用大气波导。

二、大气折射及大气波导(一)大气折射影响大气环境中的电磁波传播特性的主要大气因子是大气折射率。

对频率在1—100GHz范围内的电磁波,大气折射指数可表示为大气温度T(单位:K)、大气压力P(单位:hPa)和水汽压e(单位:hPa)的函数[3],其关系为:2573 . 3 6 . 77 T e T P N ⨯+ =(1)当电磁波传播距离很短时,可近似认为地球表面为平面,但若电磁波传播距离较长时,就必须考虑地球曲率的影响,此时,为了将地球表面处理成平面,通常使用进行了地球曲率订正大气修正折射指数M(单位:M),其表达式如下:610⋅+=RZNM(2)式中R=6.371×106m为平均地球半径,Z(单位:m)为地表以上的高度。

大气波导对舰载及岸基雷达的影响

大气波导对舰载及岸基雷达的影响
N ni 10 3 2 N v o m n oe eN ni 1 8 0 aj g2 0 0 ;. a C m a d C lg , aj g2 1 0 ) n y l n
Absr c :T t s h rc d ti o t a t he amo p e i uc sa c mmo he o n n i h t s he c e v r n n ft e O n p n me o n t e amo p r n io me to h — i
进行 了阐述 , 的结论 是 海 洋 上 空 存 在 大气 波导 的气 总
气波 导 的结 构和特 征 如 图 2所 示 。图 中 , 为 修 正 折 射率 ( =N+ / h R×1 N为折 射率 , 地球 半径 ) 0, 尺为 ; h为离 地 高 度 ; 为 陷获 层 厚 度 ; 为 波 导 厚 度 ; h
蒸 发波 导是 特殊 的表 面 波 导 , 海 面 蒸 发水 分形 是
如 果雷 达发 射 和接 收 共用 一 个 天 线 , G =G = 则 G ; 目标 位于 发 射 和 接 收 天线 波 瓣 图 的最 大 值 方 向 i当 时 , , 式 ( ) 以简 化为 F =F =1则 1可
作者简介 : 王明明 , , 6 年 生 , 男 1 3 9 工程 师 , 主要从事军 品质量监督工作 。

6一
王 明明
大 气波 导对 舰 载及 岸基 雷达 的影 响
然而, 当出现异 常 天气 时 , 电磁波 的传 播不 完 全是 直线 , 因此 出现 了超 视 距 现象 。很 多 文 献对 大气 波 导
雷 达视 距 为
在晴天尤其雨过天 晴时 , 显示器上却满屏杂波 。而对
于 这 种 杂 波 , 用 各 种 反 杂 波 手 段 均 得 不 到 较 好 的 采

大气波导对雷达测距和测高的影响

大气波导对雷达测距和测高的影响

收稿日期:2005-01-19修回日期:2005-05-20作者简介:张星(1978-),男,湖南人,硕士,主要从事水面舰艇技术指挥专业。

文章编号:1002-0640(2006)08-0084-03大气波导对雷达测距和测高的影响张星,张祥林(海军大连舰艇学院,辽宁大连116018)摘要:应用几何光学中的射线理论,建立雷达测高和测距误差的评估模式,根据大气折射指数的分布情况和输入射线仰角的不同,给出不同高度和距离处的雷达测量误差,并绘制出射线在空间的传播状况。

通过海上试验,验证了模式在评估对海雷达测距误差方面的正确性,为大气波导条件下雷达等电子装备的使用奠定了理论基础,有利于充分发挥现有电子装备的效能,有利于提高水面舰艇的作战能力,促进新战法的研究。

关键词:大气波导,雷达测距,测高中图分类号:P 427.1+1文献标识码:AI n f l u e n c e o f A t m o s p h e r i c D u c t s o nR a d a r R a n g i n ga n dH e i g h t -f i n d i n gZ H A N G X i n g ,Z H A N G X i a n g -l i n(D a l i a nNa v a l A c a d e m y ,D a l i a n 116018,C h i n a)A b s t r a c t :T h ee v a l u a t i o nm o d e l o fr a d a rh e i g h t -f i n d i n ga n dr a n g i n ge r r o r sa r ee s t a b l i s h e db yr a y t h e o r yi ng e o m e t r i co p t i c s ,t h em e a s u r e m e n te r r o r so fr a d a ra r eg i v e na td i f f e r e n th e i g h ta n dd i s t a n c ea c c o r d i n gt oe x p o n e n t i a l d i s t r ib u t i o no f a t m o s p h e r i cr e f r ac t i o n ,a n dt h er a yp r o p a g a t i o ns t a t ed i a g r a m i n t he a i r i s d r a w nu p.K e yw o r d s :a t m o s p h e r i c d u c t s ,r a d a r r a n g i n g ,h e i g h t -f i n d i n g引言海洋大气环境对舰载雷达探测、通信、电子侦察和干扰设备的使用有着显著的影响。

近海面大气波导环境对雷达探测的影响

近海面大气波导环境对雷达探测的影响

近海面大气波导环境对雷达探测的影响发布时间:2021-03-29T14:01:43.753Z 来源:《工程管理前沿》2021年1期作者:何显鹏[导读] 大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响,而对于海上大气经常出现的超折射和大气波导环境来说何显鹏92515部队辽宁葫芦岛 125000摘要:大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响,而对于海上大气经常出现的超折射和大气波导环境来说,如果能够准确、可靠地预报大气波导条件下雷达对远距离目标的低仰角跟踪定位时的仰角误差和高度误差,在军事上将具有重要意义。

本文论述了形成大气波导的气象条件和雷达条件,给出了受大气环境影响的雷达测量值大气折射误差及修正的计算公式,提出了在实际应用中对大气波导的测量和雷达探测性能的影响分析。

关键词:大气波导;雷达探测;大气折射率梯度1 引言海洋大气环境对舰载雷达探测、通信、电子侦察和干扰设备的使用有着显著的影响。

其影响主要通过大气环境影响电磁波的传播而产生的,尤其是大气波导造成的电磁波异常传播对电子设备的影响尤为突出。

所谓的大气波导是指:电磁波受大气折射的影响,传播轨迹将发生弯曲,正常折射条件下电磁波在大气中是弯向地球的,当弯向地球的电磁波轨迹的曲率超过地球的曲率时,电磁波将部分陷获在地球和一定高度的大气层内传播,就如同电磁波在金属波导中传播一样,这种现象就是大气波导现象。

大气波导现象是普遍存在的自然现象,大气波导现象的出现,改变了电磁波的正常传播特性,其中最明显特征是使电磁波传播的衰减大大减小,从而使主动雷达探测区和被动雷达截获区的特征发生变化,同时也造成了雷达测量参数误差的增加。

2 大气波导概述大气折射指的是电磁波在大气介质中传播的弯曲特性,其折射程度用折射指数n来衡量,定义为电波在自由空间中的传播速度c与介质中的传播速度v的比值:其中是平均地球半径(6371km);为海拔高度(m)。

真实大气中四种典型的大气折射效应及条件如图1所示:式中,ht为低层大气与电离层分界的海拔高度60km;a为地球平均半径;h0为雷达天线海拔高度;n0为h0处的折射指数;θ0为目标的视在仰角;h为电波射线上某点的海拔高度;n为h处的折射指数。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

C :国防科学大气波导对雷达的影响研究一、概述海洋大气环境对舰载雷达、通信、电子侦察等设备有着显著的影响,其影响主要通过大气环境影响电磁波的传播而产生的,尤其是大气波导造成的电磁波异常传播对电子设备的影响尤为突出。

自人类开始使用雷达时,电磁波的大气波导传播效应就已经被观测到了,早期一个著名的事例是在第二次世界大战中,位于印度孟买的一部频率为200 MHz 雷达能够发现1700英里外阿拉伯海域的目标回波(1951年6月)[1]。

另一著名事例是2000年10月,俄罗斯苏-27飞机利用在美小鹰号航母上空出现的大气波导现象形成的电磁盲区孔,突防成功,对美小鹰号航母进行多次侦察拍照,而小鹰号航母编队中的警戒雷达由于大气折射作用产生的电磁盲区无法及时侦测到苏—27飞机[2]。

所谓的大气波导现象是指:电磁波受大气折射的影响,传播轨迹发生弯曲,正常折射条件下电磁波在大气中是弯向地球的,当弯向地球的电磁波轨迹的曲率超过地球的曲率时,电磁波将部分陷获在地球和一定高度的大气层内传播,就如同电磁波在金属波导中传播一样。

大气波导现象是普遍存在的自然现象,它的出现使部分电磁波被陷获在大气波导中,电磁波在波导内的传播衰减明显减小,从而使主动雷达探测范围和被动雷达截获范围明显增大,同时也造成了雷达测量误差的增加。

研究大气波导对电子装备的影响及其在作战中的应用是非常必要的,尤其是在现代高技术条件下,各种杀伤破坏力极大的反舰导弹广泛装备舰艇,使得先敌发现、先机制敌、实施超视距作战成为各国海军争夺的焦点之一。

而要实现舰载雷达的超视距探测,就需要充分研究和利用大气波导。

二、大气折射及大气波导(一)大气折射影响大气环境中的电磁波传播特性的主要大气因子是大气折射率。

对频率在1—100GHz 范围内的电磁波,大气折射指数N 可表示为大气温度T (单位:K )、大气压力P (单位:hPa)和水汽压e (单位:hPa )的函数[3],其关系为:251073.36.77Te T P N ⨯+= (1) 当电磁波传播距离很短时,可近似认为地球表面为平面,但若电磁波传播距离较长时,就必须考虑地球曲率的影响,此时,为了将地球表面处理成平面,通常使用进行了地球曲率订正大气修正折射指数M (单位:M ),其表达式如下:610⋅+=R Z N M (2) 式中R =6.371×106m 为平均地球半径,Z (单位:m)为地表以上的高度。

对上式进行求导可得 157.0+=dhdN dh dM (3)当dh dN >0,或者dhdM >0.157时,电磁波将背离地球表面向上凸起传播,此时的大气折射称为负折射;当-0.077<dh dN <0,或者0.08<dhdM <0.157时,电磁波将弯向地面凹着传播,此时的大气折射称为正常折射(标准折射);当-0.157<dh dN <-0.077,或者0<dh dM <0.08时,电磁波传播曲率大于标准折射的曲率,而小于地球曲率,此时大气折射称为超折射;当dh dN <-0.157,或者dhdM <0时,电磁波弯向地面的传播曲率大于地球曲率,此时大气折射称为陷获折射(即出现大气波导),在这种大气条件下,低仰角的电波将射向地面,经地面反射后向空中传播,经大气的折射又射向地面。

(二)大气波导不同的气象条件会形成不同类型的波导,通常大气波导分为:表面波导、蒸发波导、抬升波导。

表面波导是下边界与地表相连的大气波导。

一般发生在300m 高度以下的边界层大气中。

存在两种类型的表面波导:第一种,从表面直接产生陷获层,通常称为表面波导,如图1(A )示;第二种,从抬升层中产生陷获层,通常称为基于表面的波导,如图1(B )。

抬升波导是陷获层存在于空中,波导底层高于地球表面的波导,如图1(D )示。

抬升波导从几百米到几千米之间变化。

形成抬升波导的气象条件与造成表面波导的气象条件相同,两者可以互相转化。

蒸发波导是由于海面水蒸气蒸发使得在海面上很小高度范围内的大气湿度随高度锐减而造成的,如图1(C )示,虽然在世界几乎所有海域几乎所有时间内都可能存在蒸发波导,但蒸发波导的高度随地理纬度、季节、一日内不同时间而变化,蒸发波导的高度可以从几米到40m 之间变化,蒸发波导的强度与蒸发波导的高度有关,通常情况下,蒸发波导高度越高强度越强。

蒸发波导对电磁波的陷获能力与雷达的频率有关,频率高于3GHz 的雷达系统通常会受蒸发波导的影响。

图1 大气波导示意图,阴影区为波导厚度三、大气波导对雷达的影响大气波导使电磁波弯向地球表面,形成电磁波的异常传播,其对雷达探测的主要影响有:(1)大气波导可使雷达实现超视距探测;(2)使雷达形成大气波导盲区;(3)增大雷达测量误差;(4)增强雷达杂波[4]。

(一)大气波导可使雷达实现超视距探测在标准大气条件下,对海搜索雷达的探测距离为视距,即探测距离不超过二十几海里,当出现大气波导,雷达电磁波的传播满足陷获传播条件时,雷达将出现超视距探测情况,不同的波导类型对同一对海搜索雷达的影响是不同的,蒸发波导能使雷达产生超视距探测,但由于其波导厚度较薄,强度较弱,超视距的情况不如表面波导强;由于表面波导的厚度较厚,强度较强,其对电磁波的陷获能力较强,通常情况下,雷达探测距离较蒸发波导条件下远。

雷达的探测距离不仅与大气环境有关,而且还与雷达系统的技术参数和被探测的目标类型有关,下面以普通导航雷达探测同一目标为例,来说明不同的波导条件对雷达探测的影响。

标准大气条件下,1290导航雷达的天线高度为15m,探测中型舰船(雷达的反射截面积为5000m2)的距离为40km左右,如图2示,图中横坐标为距离,单位为km,纵坐标为高度,单位为m,红色区域为雷达探测概率大于90%的区域,该区域为雷达有效探测区,雷达天线高度不同,雷达的最大探测距离也不相同,在此情况下雷达天线高度越高,最大探测距离越远。

蒸发波导条件下,如蒸发波导高度为15米,雷达天线高度为14米,此时,雷达天线在蒸发波导层内,雷达电磁波被陷获在蒸发波导层内,雷达的最大探测距离为59km,雷达的最大探测距离明显比标准大气条件下远,如图3示。

波导顶部盲区图2 标准大气条件雷达探测情况图3 蒸发波导条件雷达探测情况表1列出了1290雷达在不同雷达天线高度和不同蒸发波导高度条件下,所能探测的最大距离,从表中可以看出:1)当蒸发波导高度较低,还不能有效陷获电磁波时,雷达超视距探测能力不明显,但探测距离较标准大气条件远,当雷达天线高度较低时,探测距离可以达到标准条件下的两倍左右;2)当蒸发波导高度超过11米时,1290雷达出现明显的超视距探测现象,此时,蒸发波导高度越高,雷达天线越低,雷达最大探测距离越远。

表1 不同雷达天线高度和不同蒸发波导高度所对应的1290雷达最大探测距离注:此表列出的是使用1290雷达探测中型舰船(雷达反射截面积为5000m2),目标的有效高度为20m,雷达的最大探测距离单位为km,对于探测距离超过75km的情况,仅写为>75km。

当出现表面波导时,雷达的探测距离显著增大,舰载对海雷达在表面波导条件下的探测距离通常比蒸发波导条件下的探测距离远,雷达最大探测距离一般都可以超过75km,如在表面波导高度为130m,陷获层内大气修正折射指数梯度为-90M/km时,雷达的探测情况如图4示,雷达最大探测距离超过100km。

当出现抬升波导时,舰载对海雷达能否出现超视距探测,则要视波导的高度、强度、雷达的技术参数、雷达天线的高度等条件而定。

通常情况下,抬升波导条件下,舰载对海雷达没有超视距探测能力,但是,当抬升波导高度较低,而且强度较强时,雷达有超视距探测能力。

如抬升波导高度为150m,抬升波导的底部高度为18m,陷获层内的大气修正折射指数梯度为-180M/km,雷达在此大气环境下的探测情况如图5示,由于陷获层高度较高,对电磁波的陷获能力有限,没有将电磁波折下来,在电磁波传播到波导顶部高度时,传播方向又弯向上方,此时雷达探测距离较标准大气探测的远,但没有出现超视距探测情况。

波导顶部盲区图4 表面波导情况下雷达探测情况图5 抬升波导情况下雷达探测情况(二)大气波导使雷达形成波导盲区大气波导可使电磁波实现超视距传播,同时也可产生波导盲区,它能产生两种盲区:波导顶部盲区和海表条约盲区[5]。

1.大气波导顶部盲区雷达发射的波束具有一定的垂直宽度,当电磁波的入射角小于临界入射角时,这一部分电磁波将被陷获在波导层内,当电磁波的入射角大于临界入射角时,这一部分电磁波将射出波导层,向波导层上的空域传播,因此,在波导顶部形成盲区,如图4示。

在标准大气条件下,某型对空雷达在高度130米处的探测距离为58km,在表面波导高度为130米的大气环境中,该雷达在海面附近出现超视距探测,探测的距离超过200公里,波导顶部的探测距离42km,探测距离明显降低,而且在此高度的最大探测距离较标准大气环境下的还小。

2.大气波导海表跳跃盲区基于表面的波导和抬升波导还能在海表面附近形成海表跳跃盲区,其盲区的大小与大气波导的情况和雷达系统的技术参数,以及雷达天线与大气波导的空间位置有关。

例如:2002年5月在福建平潭试验时,在某一时段内出现了表面波导,雷达探测到了较明显的海表跳跃盲区,在0——33海里,50——89.2海里的范围内均能探测到目标,但是,在33——55海里的范围内探测不到任何目标,图略。

(三)大气波导增大雷达的测量误差由于大气波导的出现使电磁波产生明显弯曲,这将给雷达的测量带来较大误差,应用几何光学中的射线理论可以评估雷达在大气波导条件下的测量误差,包括测距、测向、测高误差,通过评估证明雷达在大气波导条件下的测距和测向误差不大,但是测高误差较大。

当使用舰载雷达对空中目标进行观测时,当处于标准大气状况时,电磁波的传播方向弯曲很小,基本是沿直线传播的,雷达的测距和测高度误差很小,基本可以忽略,图略。

当处于表面波导条件时(波导高304米,陷获层波导强度为-264.2M/km),其它条件不变,射线的传播状况如图6示。

由图可见由于表面波导的存在时,射线弯曲很明显,因此造成雷达测量的高度异常不准确,对于飞行高度较低的目标,目标距离雷达越远,高度误差越大;表面波导越强,高度误差越大。

如图6中当雷达仰角为0.1º,两者相距100公里时,高度测量误差达到700米,说明此种天气条件下对雷达测量目标高度将造成很大影响。

图6 表面波导条件电磁波射线的传播状况图7 抬升波导条件电磁波射线的传播状况当处在抬升波导条件下使用舰载雷达对海面和空中目标进行探测,抬升波导底高为24米,波导顶高为500米,陷获层的大气修正折射指数梯度为-120M/km,射线在陷获层中的弯曲很明显,如图7所示,射线的弯曲程度与陷获层的厚度和陷获层内大气修正折射指数梯度有关,陷获层厚度愈大,其内的大气修正折射指数负梯度愈大,射线向下弯曲的愈明显。

相关文档
最新文档