雷达-第二节--最大作用距离及其影响因素.ppt

第二节 最大作用距离及其影响因素定义：一台雷达在一定的电波传播条件下，对某一特定的物标，雷达能满足一定发现概率时所能观测的物标最大距离即为该雷达的最大作用距离，用符号rmax表示，它表示雷达探测远距离目标的能力。.一、雷达技术参数(技术指标)及物标反射性能对rmax的影响.1雷达技术参数的影响 1)从雷达方程式可知，rmax与Pt的四次方根成正比。因此，增加发射功率，最大使用距离增加并不显著，况且增加发射功率，付出代价大，不可取。2)rmax与Prmin 的四次方根成反比，减小 Prmin(即提高接收机灵敏度)可增加rmax，但影响也不显著。.3)从雷达方程中还可看出，rmax 与GA 和 的平方根成正比。4)除了上述雷达技术参数外，显然雷达作用距离还受到雷达极限探测距离的限制.2物标反射性能的影响 物标反射雷达波性能的强弱显然会影响雷达的最大作用距离。通常物标反射雷达波性能的强弱可用目标有效散射面积来表示。目标有效散射面积的定义是：将物标看成各向同性的等效散射体，它以相对于雷达波方向的截面积 ，吸收发射波能量并无损耗地向四周均匀散射，使得在天线处的反射功率通量密度与由该物标实际反射时等同，则称为该物标有效散射面积。它表示物标对雷达波的散射能力。实际物标的反射性能(即有效散射面积)与物标的几何尺寸大小、形状、表面结构、入射波方向、材料及雷达波工作波长等因素有关。.1)物标尺寸对反射性能的影响 物标的尺寸越大，被雷达波束照射到的面积越大，则回波越强 就宽度而言，若物标宽度比雷达水平波束窄，则回波强度与其宽度成正比；反之，则回波强度与目标总宽度无关。就物标高度而言，一般物标高度与回波强度成正比 就物标深度而言，物标的深度往往雷达不能加以显示。.2)物标形状、表面结构及入射波方向的影响(1)平板形物体对光滑表面的物标，入射角等于90时，全部返回；当入射角不等于90 时，不返回；对表面粗糙的物标,有小部分散射波返回雷达。对由三个相互垂直的平面构成的“角反射器”，只要雷达波在某一定角度范围内入射进角内，则反射波将以完全相反的方向反射出来，故其反射性能特别强。.(2)球形物体 球体反射性能很差，只有正对圆心的才返回；(3)圆柱形物体像烟囱、煤气罐、系船浮筒这类圆柱形物标，则其水平方向的影响与球体相似，垂直方向的影响则和平板一样；(4)锥体像灯塔、教堂尖顶及锥形浮标这类锥形物标的反射性能很差，只有当射束于母线垂直时，效果与圆柱相同。.3)物标材料的影响物标的材料不同，其回波强度也不同。物标反射强弱可用反射系数表示。反射系数是指反射能量与入射能量的比值，反射系数取决于物标材料的基本电特性，导电性能好的材料其雷达波的反射系数也高。金属比非金属的反射强，木质及玻璃钢的放射性能较差。4)工作波长对反射性能的影响 目标的有效散射面积与雷达波长有关。对于尺寸比雷达波长小很多的目标(如雨、雪)来说，其有效散射面积与波长的4次方成反比，故3cm雷达的雨雪干扰要比10cm雷达强得多。.二、海面镜面反射对雷达最大作用距离的影响 对海面低物标的探测能力，3 cm雷达要比10 cm雷达好。.若AB+BD-AD=2*n rmax=2 rmax若AB+BD-AD=*(2n+1)rmax=0所以若存在镜面反射，作用距离有时为0，有时等于无镜面放射的两倍；.三、海浪干扰杂波的影响1离本船越近，海浪反射越强；随着距离增加，则海浪反射强度呈指数规律迅速减弱。一般风浪时，海浪回波显示范围可达6nmile8 nmile，大风浪时甚至可达10nmile。海浪回波在雷达荧光屏上显示为扫描中心周围一片不稳定的鱼鳞状亮斑。2海浪回波强度与风向有关，风向和海浪波形关系如图1314所示。海浪反射上风侧强，显示距离远，下风侧弱，显示距离近。.3大风浪时，海浪回波密集而变成分布在扫描中心周围的辉亮实体。如果是幅度较大的长涌，可在屏上见到一条条浪涌回波。4海浪回波的强弱还和雷达的下述技术参数有关：1)工作波长：3cm雷达波受海浪影响比10cm雷达波要大近10倍。2)波束的入射角：天线垂直波束越宽或天线高度越高，则雷达波束对海浪的入射角越大，因而海浪回波则越强。3)雷达波的极化类型：若采用水平极化天线发射水平极化波，则要比用垂直极化波时减少海浪反射 l4110。4)脉冲宽度和水平波束宽度：这两者的宽度较宽时则海浪同时反射面积大，因而海浪回波也强。.四、大气衰减的影响 大气衰减是指雷达波在大气层传播过程中受到大气吸收或散射导致雷达波能量的衰减。这在大气中有雾、云、雨和雪等含水量增大时更为严重。其特点是：1水蒸汽对3 cm雷达波的衰减比lO cm雷达波大10倍多。2雨对雷达波的衰减随雨滴及密度的增大而增加，3 cm雷达波的衰减比对10 cm雷达波大10倍左右，故雨天宜选用10 cm雷达。.3一般的雾对雷达波的衰减较小，但能见度为30 m的大雾对雷达波的衰减要比中雨引起的衰减还要大。4大气中的云和雨雪，除了引起雷达波衰减外，还将产生反射回波，扰乱屏幕图像。其反射回波的强度除和雨雪的密度、雨滴大小及云层的含水量大小等有关外，还和雷达天线波束宽度 及脉冲宽度等雷达技术参数有关。当雷达天线波束宽度和脉冲宽度较宽时，雨雪和云的反射回波强度将增大。.