Основные особенности РЛС и их антенных комплексов

Основные принципы для обработки РЛ информации могут быть сформулированы следующим образом [4]:
1) При обнаружении, наличие объекта определяется по факту приёма отраженной электромагнитной волны от цели. В зависимости от способа получения электромагнитной волны определяют и вид радиолокации. К видам излучения отсятся: вторичное, переизлучение и собственное излучение объекта.
В случае первых двух вариантов радиолокация называется активной, а при использовании собственного излучения объектов – пассивной. Радиолокацию с ответом называют – радиолокацией с активным ответом (рис. 1.1, а), а при использовании вторичных волн – с пассивным ответом (рис. 1.1, б) [2].
Рисунок 1.1 – Виды радиолокации
При измерении скорости движения цели и местоположения объектов применяют физические законы и константы, а именно:
– постоянство скорости распространения электромагнитных волн (скорость света);
– прямолинейность распространения ЭМВ;
– направленность излучения и приёма ЭМВ;
– эффект Доплера.
Одним из факторов выбора рабочего диапазона частот является характер отражения радиоволн от интересующих объектов. При условии, что размеры объекта и радиус кривизны ее частей меньше длины рабочей длины волны, тогда имеет место явление дифракции ЭМВ. В таком случае интенсивность отражения минимальна.
Иной вариант, когда размеры объекта и радиус кривизны отдельных частей намного больше рабочей длины волны (диапазон почти оптический), а интенсивность отражения достигает высокого уровня и мало зависит от рабочей длины волны и определяется рефлекторными свойствами и размерами объекта.
В промежуточном случае, когда размеры цели или ее элементов соизмеримы с длиной волны, является возможным резонансное возбуждение участков поверхности цели, при котором интенсивность отражения значительно увеличивается в некоторых конкретных направлениях [5].
Для точного определения характеристик реальных объектов, рабочая длина волны должна быть во много раз меньше или соизмерима с размерами объектов, поэтому в задачах РЛ часто используют диапазон УКВ. Кроме этого, применение УКВ диапазона позволяет значительно уменьшить геометрические размеры используемых антенных конструкций и обеспечить остронаправленную (игольчатую) форму главного лепестка диаграммы направленности.
Острый луч ДН обеспечивает возможность разделения нескольких целей по угловым координатам, а также обеспечить высокую точность измерения параметров движущихся объектов (скорости и дальности).
Излучение и прием ЭМВ в РЛ осуществляется антеннами

. Антенна – одно из наиболее важных устройств, которое в значительной степени определяет основные характеристики РЛС, такие как зона обнаружения, точность и помехозащищенность.
Основным назначением передающей антенны является излучение ЭМВ, при котором она концентрирует энергию электромагнитного излучения в конкретном направлении.
Основным назначением приемной антенны является отбор энергии свободных ЭМВ, при этом она осуществляет прием волн лишь с определенной частотой и поляризацией, приходящих с конкретного направления.
В основе функционирования приемной и передающей антенн лежат обратные процессы – превращение свободно распространяющихся волн в направленные и наоборот. Поэтому антенны обладают свойствами обратимости. Это означает, что одна и та же система может использоваться, как для излучения, так и для приёма электромагнитных колебаний [6].
Антенны классифицируются по следующим характеристикам:
– по средней длине волны: антенны метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн;
– по используемой ширине рабочих частот: узкополосные, диапазонные, широкополосные и частотно-независимые;
– по поляризации: антенны с линейной, эллиптической или круговой поляризацией;
– по направленным свойствам: остро- и слабонаправленные.
Иногда в процессе работы РЛ характеристики антенн нужно менять (то есть управлять ими). Если конструкция антенной системы позволяет это делать, то антенна является перестраиваемой, или является управляемой по какому-либо параметру. Чаще всего используют управление по ширине главного лепестка ДН антенны, или по его положению. Последнее в радиолокации называется сканированием.
По конструкции антенны в РЛ различают на: проволочного типа, акустические и оптические антенны, щелевые антенны, антенны поверхностных волн, и фазированные антенные решетки.
В радиолокационных станциях используют антенные решетки с механическим и немеханическим движением луча (сканированием) [7]