www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи радіолокації

Роздільна здатність по дальності

Рисунок 1. Мінімальна різниця між цілями з дальності

Рисунок 1. Мінімальна різниця між цілями з дальності

Роздільна здатність по дальності

Роздільна здатність – це один з основних параметрів радіолокатора, що характеризує його здатність розрізняти (розділяти) цілі, що знаходяться поряд одна з одною, за дальністю або азимутом (кутовою координатою). Це можливість роздільного виявлення та вимірювання координат одночасно спостережуваних цілей.

Радіолокатори наведення озброєння (управління вогнем), до яких висуваються вимоги високої точності вимірювань, мають розділяти цілі, що знаходяться на відстані лише кількох ярдів (метрів) одна від одної. Радіолокатори виявлення, як правило, менш точні і здатні розділяти цілі, що віддалені одна від одної на відстані сотні ярдів (метрів) і навіть одиниць миль (кілометрів).

Коли говорять про роздільну здатність радіолокатора, то мають на увазі роздільну здатність з усіх координат, які вимірюються радіолокатором – дальності, азимуту, кута місця, висоти, швидкості. Наприклад, для оглядового радіолокатору, який вимірює дальність та азимут цілі, роздільна здатність включає в себе роздільну здатність з дальності і роздільну здатність з азимуту.

Роздільна здатність з дальності – це кількісна міра здатності радіолокаційної системи розділяти дві або більше цілей, що знаходяться на одному азимуті, але на різних дальностях. Величина роздільної здатності з дальності залежить від тривалості випромінюваного зондувального імпульсу, типів та розмірів цілей, а також ефективності приймача та індикаторного пристрою. Основним визначальним чинником є тривалість імпульсу. Якісно спроектований радіолокатор має розділяти цілі, віддалені одна від одної на відстань, яка відповідає половині тривалості зондувального імпульсу. Отже, теоретичну величину роздільної здатності з дальності можливо оцінити за допомогою співвідношення:

(1)

  • Sr – роздільна здатність з дальності;
  • c0 – швидкість світла;
  • τ  – тривалість зондувальних імпульсів.

На Рисунках 2 та 3 пояснюється поняття «роздільна здатність» на прикладі зондувального імпульсу тривалістю в одну мікросекунду (1 мкс). Нескладно показати, що просторовий розмір такого імпульсу дорівнюватиме 300 м. 300 м.

Рисунок 2. Два літаки – одна відмітка (цілі не розділяються)

Рисунок 3. Два літаки – дві відмітки (цілі розділяються)

Animation: Beide Antwortimpulse laufen ineinander und können nicht getrennt werden. Deshalb erscheint ein Zielzeichen aus zwei Zielen.
(Натисніть для збільшення: 800·320 піксель = 122 кілобайт)

Рисунок 2. Два літаки – одна відмітка (цілі не розділяються)

Якщо відстань між двома літаками замала, то радіолокатор замість двох «бачить» лише одну ціль, як показано на Рисунку 2.

Animation: Zwei Ziele, der radiale Abstand von 200 m ist ausreichend, um mit einem Sendeimpuls von 1 µs auch als zwei Zielzeichen zu erkennen.
(Натисніть для збільшення: 800·320 піксель = 128 кілобайт)

Рисунок 3. Два літаки – дві відмітки (цілі розділяються)

В іншому прикладі, коли відстань між літаками достатньо велика (Рисунок 3), бачимо розділення обох цілей:

Радіолокатори із внутрішньоімпульсною модуляцією

Рисунок 4. Залежність роздільної здатності з дальності від ширини спектра зондувального сигналу

Рисунок 4. Залежність роздільної здатності з дальності від ширини спектра зондувального сигналу

У системах зі стисненням імпульсу роздільна здатність радіолокатора з дальності визначається тривалістю імпульсу після процедури стиснення. Здатність стиснення імпульсів залежить від ширини спектра зондувального імпульсу (BWtx), а не від його тривалості. Очевидно, що смуга пропускання приймача має бути як мінімум такої ж ширини, що і спектр зондувального імпульсу.

(2)

Це дає змогу досягнути високої роздільної здатності (і, відповідно, малого розміру елементу розділення з дальності) у разі використання зондувальних імпульсів великої тривалості, що, у свою чергу, дає можливість збільшити середню потужність, що випромінюється.

На Рисунку 4 показана залежність роздільної здатності з похилої дальності від ширини спектра зондувального сигналу. Теоретично, при ширині спектра 100 МГц за рівнем -3 дБ може бути досягнута роздільна здатність у 1,5 метри.