Радиолокация - это очень просто

Цитата: Senya от 13.01.2019 07:00:35Так вроде обратно возвращает прямой, а примерно обратно - острый угол. А тупые отражают "втустепь".

Прямой угол становится уголковым отражателем только если длина волны много меньше грани.  В оптике это всегда так, с радиоволнами не совсем.

Ув. Пешеход уже пояснил, да и я в комментарии по Уфимцеву писал, что как только  длина волны становится много больше размера препятствия-мишени, то рассеяние становится изотропным (в квантовой теории рассеяния это называется  S-волновым рассеянием) независимо от степени причудливости формы мишени: рассеяние вбок и взад одинаковой интенсивности.

В точной теории рассеяния радиоволн, как и в оптике, важны граничные условия, которые на границе раздела сред разные для магнитных и электрических полей. Поэтому для причудливых мишеней эффективный поперечник для рассеяния взад может нехило зависеть от поляризации волны. 

Все на ветке заведомо проходили оптические формулы Френеля для преломления и отражения на границе раздела сред. Все это видят на каждом шагу, но далеко не каждый учебник внятно подчеркивает,  что как только длина волны становится сопоставимой с размерами неоднородностей на этой границе, то рассеяние становится диффузным:  попытайтесь увидеть отражение лампочки на обоях дома!

Цитата: Senya от 13.01.2019 07:00:35Так вроде обратно возвращает прямой, а примерно обратно - острый угол. А тупые отражают "втустепь".

Я не о том. Речь о дифракции на клине. Там прикол в том, что на острие идет рассеяние во все стороны независимо откуда приходит волна. Геометрическая оптика там не работает. И как мне кажется кромки/грани всяких граненых утюгов как раз могут в таком случает отражать. Уфимцев этим вопросом и занимался.

Что касается всяких уголковых отражателей, то, по крайней мере в двугранном угле работает не только прямой угол, но и еще ряд углов. Каких сейчас точно не назову, но это точно (в прошлом году попалось в одной книге)

Цитата: Dobryаk от 14.01.2019 09:45:06

Скрытый текст

Прямой угол становится уголковым отражателем только если длина волны много меньше грани.  В оптике это всегда так, с радиоволнами не совсем.

Ув. Пешеход уже пояснил, да и я в комментарии по Уфимцеву писал, что

 (в квантовой теории рассеяния это называется  S-волновым рассеянием) независимо от степени причудливости формы мишени: рассеяние вбок и взад одинаковой интенсивности.

В точной теории рассеяния радиоволн, как и в оптике, важны граничные условия, которые на границе раздела сред разные для магнитных и электрических полей. Поэтому для причудливых мишеней эффективный поперечник для рассеяния взад может нехило зависеть от поляризации волны. 

Все на ветке заведомо проходили оптические формулы Френеля для преломления и отражения на границе раздела сред. Все это видят на каждом шагу, но далеко не каждый учебник внятно подчеркивает,  что

:  попытайтесь увидеть отражение лампочки на обоях дома!

 как только  длина волны становится много больше размера препятствия-мишени, то рассеяние становится изотропным

 как только длина волны становится сопоставимой с размерами неоднородностей на этой границе, то рассеяние становится диффузным

А каким становится рассеивание при длине волны много меньшей чем препятствие?
Ну например волна миллиметрового диапазона на плоской поверхности обшивки корабля площадью 1000 м2.

Цитата: Artkonstruktor от 16.01.2019 16:39:17А каким становится рассеивание при длине волны много меньшей чем препятствие?
Ну например волна миллиметрового диапазона на плоской поверхности обшивки корабля площадью 1000 м2.

Если размер много больше лямбды, то будет отражение в оптическом режиме, для однородной поверхности - подобно геометрической оптике, т.е. угол падения равен углу отражения + соответствующее поглощение, ясное дело.

Цитата: Artkonstruktor от 16.01.2019 16:39:17А каким становится рассеивание при длине волны много меньшей чем препятствие?
Ну например волна миллиметрового диапазона на плоской поверхности обшивки корабля площадью 1000 м2.

Ёлку новогоднюю уже разобрали? Если нет, то снимите зеркальный шарик, если разобрали — достаньте шарик из коробки. Встаньте спиной к  включенной электролампочке и посмотрите на отражение её в шарике на вытянутой руке. Оно будет махоньким, много меньшим чем сама лампочка. Проделайте то же с плоским зеркалом. Сравните ощущения. Т.е., волнистая поверхность будет отражать взад, но слабо. 

Если у Вас авто с покраской металлик, то посветите на её дверцу ночью сидя на корточках фонариком под разными углами к почти плоской поверхности двери. Яркость бьющего в глаза отражения даст примерно правильное ощущение об ответе к Вашему вопросу. И заодно поймете, каким будет лепесток отраженного сигнала.

Цитата: Artkonstruktor от 16.01.2019 19:14:31Резюме: (для чайников)
Если длина волны много меньше преграды - отражение идет по оптическим законам (угол падения равен углу отражения).
Если длина волны много больше преграды - отражение изотропное, (равномерное во все стороны).
Если длина волны равна размеру преграды - отражение диффузное (лепесткового типа по интенсивности, в зависимости от угла падения)
Я правильно понял?

И да и нет. Если неоднородности поверхности с размерами (ширина и высота) порядка дины волны и вдобавок размеры нерегулярные, то диффузное отражение. Пример: обои в вашей квартире — попробуйте увидеть на них отражение люстры. Они на всю стену.  Про изотропное рассеяние при размере мишени много меньше длины волны — поняли правильно. Если неоднородности распределены строго регулярно. то это дифракционная решетка, которая имеет очень узкий лепесток, даже если длина волны больше расстояния между штрихами, но меньше много меньше размера самой решетки — т.е., это антипод обоев.

Цитата: Пешеход от 23.12.2018 04:48:42Кстати, интересный вопрос, а каково на самом деле ослабление локационного сигнала?

Иногда представляет интерес вопрос, а как в части энергетики отличается активная и пассивная локация (РТР)? Для прояснения, подойдем к вопросу со стороны ослабления сигнала в простейшей ситуации - РЛС светит основным лучем прямиком в антенну разведывательного приемника.
Тогда ослабление сигнала

P_и/P_пр=4πR²/S_прK_y
где
R - дальность
К_у - коэффициент усиления передающей антенны
S_пр - эффективная площадь приемной антенны

Перейдем к цифрам. Пусть излучает та же станция, что и в предыдущем примере - К_у=8000 на, дальность 300 км. Эффективную площадь приемника примем ревную ЭПР цели из ситуации с активной локацией, те 1 м², что зачастую соответствует действительности.

P_и/P_пр=4^.3,14^.(300^.10³)²/8000=12^.9^.10¹⁰/(8^.10³)≈10⁸

всего то 80 дБ. Напомню, что в аналогичных условиях для активной локации ослабление сигнала составляло 200 дБ. Пассивная локация по сравнению с активной в этих условиях по затуханию выигрывает порядка 120 дБ, а это означает, что на входе разведывательного приемника сигнал на 120 дБ выше, чем на входе локационного, это колоссальная цифра. Попробуем затруднить задачу. Пусть антенна передатчика ненаправленная, те К_у=1

P_и/P_пр=4^.3,14^.(300^.10³)²=12^.9^.10¹⁰≈10¹²

уже лучше, затухание увеличилось почти до 120 дБ. Но тем не менее пассивная локация продолжает вести в счете с отрывом почти в 80 дБ, цифра поскромнее, но остается не менее колоссальной.
А что если промоделировать ситуации с реальной РЛС, которая не светит прямо в антенну разведывательного приемника? Возьмем для РЛС очень хорошую антенну. Для нее УБЛ (уровень бокового излучения, максимально возможный лепесток) порядка -30 дБ, средний фон бокового излучения -45 дБ. Напомню, что эти уровни отсчитываются относительно главного максимума. Тогда затухание будет составлять
для максимально возможных лепестков

P_и/P_пр=80+30=110 дБ

для фона

P_и/P_пр=80+45=125 дБ

сравним с 120 дБ ненаправленной антенны и делаем вывод, что для разведывательного приемника реальная РЛС с очень хорошей остронаправленной антенной не по главному лучу ничем не отличается от станции, которая со всей дури равномерно светит во все стороны (обладает ненаправленной антенной). В любой ситуации выигрыш разведывательного приемника по сравнению с локационным составляет порядка 80 дБ.
Ну и чтобы совсем уконтропупить ситуацию, для разведывательного приемника увеличим дальность в 2 раза, РЛС продолжает видеть на 300 км, а СРТР стоит на 600 км

P_и/P_пр=4^.3,14^.(2^.300^.10³)²/8000≈4^.10⁸

тут можно было бы и не считать, тк при увеличении дальности в 2 раза, сигнал падает в 4, те на 6 дБ, но для солидности пусть будет. Итого 86 дБ вместо 80 дБ. На общем фоне разницу почти не видно. 
Из всего вышенасчитанного следует несколько выводов

1. СРТР строится таким образом, что обнаружение производится по фону бокового излучения РЛС. РЛС совершенно не нужно светить на СРТР, чтобы быть обнаруженной.
2. Колоссальные выигрыши в ослаблении сигнала в пользу СРТР позволяют осуществлять загоризонтное обнаружение РЛС, за счет переотражений на местных предметах и разновсяческих гидрометеорах.
3. Эффективность разрекламированных режимов LPI в РЛС сильно преувеличина.
4. СРТР при любых ситуациях может обнаружить работающую РЛС на растояниях, значительно превышающих дальность действия РЛС.
5. Антенны СРТР могут выглядеть значительно более скромно по сравнению с антеннами РЛС, но быть не менее эффективными.
PS Немного поправил цифры

Здравствуйте, уважаемые участники данного топика.

Прошу разбирающихся подсказать, на что похожи данные антены на крыше здания, и как можно проверить насколько сильное электромагнитное излучение от них исходит.

Окна жилого дома находятся примерно в 100 метрах от этих антен и по уровню немного выше них. Интересует влияние на здоровье жильцов этого дома.

Цитата: Alex80 от 03.05.2019 11:27:08Здравствуйте, уважаемые участники данного топика.

Прошу разбирающихся подсказать, на что похожи данные антены на крыше здания, и как можно проверить насколько сильное электромагнитное излучение от них исходит.

Окна жилого дома находятся примерно в 100 метрах от этих антен и по уровню немного выше них. Интересует влияние на здоровье жильцов этого дома.

Сильно похоже на антенны базовых станций сотовой связи или нечто подобное. Имеют узкую ДНА в угломестной (вертикальной) плоскости и довольно широкую в азимутальной (горизонтальной). Типичный узел связи для работы вкруговую. О вредности без замеров, только по антеннам сказать ничего нельзя. Но стоят для жильцов дома они очень неудачно, тк максимум излучения (ДНА) направлен им прямо в окна, а квадрат растояния явно невелик.

Цитата: Пешеход от 04.04.2019 08:10:574. СРТР при любых ситуациях может обнаружить работающую РЛС на растояниях, значительно превышающих дальность действия РЛС.

Вы бы всё таки пояснили за LPI, как на разницу в децибеллах влияет то, что в активной локации приёмник очень хорошо знает сигнал передатчика (спектр, код, всё такое), а в пассивной локации, видимо, не очень хорошо. Допустим, что там набирается далеко не 80 децибелл, но... сколько?

Цитата: Benjamin Oslic от 04.05.2019 16:33:52Вы бы всё таки пояснили за LPI, как на разницу в децибеллах влияет то, что в активной локации приёмник очень хорошо знает сигнал передатчика (спектр, код, всё такое), а в пассивной локации, видимо, не очень хорошо. Допустим, что там набирается далеко не 80 децибелл, но... сколько?

Теоретически, база сигнала, а значит и увеличение амплитуды сигнала после оптимальной обработки, может быть сколь угодно велика. Но есть одно но, и называется оно полоса пропускания радиолокационного канала. Вот она не может быть очень большой. И применение антенных решеток в РЛС принципиально ограничивает полосу пропускания, тк сие устройство есть штука сугубо частотнозависимая. Как ни странно, но самый лучший вариант антенной системы для реализации LPI является что-то очень простое, типа рупорной или рупорно-параболической антенны. Причем сканирование должно быть механическим без смещения излучателя из фокуса антенны.
Ежели говорить о цифири, то можно принять упомянутое увеличение не превышающим 30дБ. Это значит, что в локационном приемнике уровень сигнала может быть приблизительно чуть меньше, чем на 30дБ ниже уровня шумов этого приемника. А вот приемник СРТР с таким же уровнем шумов и антенной значительно меньшей площади, находящийся на растоянии максимальной дальности РЛС будет иметь сигнал приблизительно на 50 дБ выше уровня шумов. Что более чем достаточно для обработки такого сигнала, даже не имея информации о его, сигнала, структуре. Если локационный приемник для обеспечения большой дальности работает с очень большим накоплением, то можно к увеличению накинуть еще 20 дБ. Тогда уровень сигнала в приемнике СРТР будет на 30 дБ выше уровня шумов. Уменьшим площадь антенны СРТР в 100 раз до 0,01 м². Тогда сигнал/шум для СРТР будет 10 дБ. Увеличим дальность нахождения СРТР относительно максимальной дальности действия РЛС в 2 раза, тогда сигнал/шум в приемнике СРТР будет 4 дБ. С чем тоже можно работать.
Из сказанного выше следует, что самая большая проблема СРТР при работе с LPI это площадь антенны при использовании высоких рабочих частот. Ведь направленность антенны растет с ростом отношения размеров антенны к рабочей длине волны. А чем выше направленность, тем больше времени требуется для обзора пространства и растет риск просто "не встретится" с сигналом РЛС. Но и с этим можно бороться, например увеличением количества приемных трактов в разведывательном приемнике, тем более что с ростом частоты их размеры уменьшаются.

Цитата: Alex80 от 03.05.2019 11:27:08Здравствуйте, уважаемые участники данного топика.

Прошу разбирающихся подсказать, на что похожи данные антены на крыше здания, и как можно проверить насколько сильное электромагнитное излучение от них исходит.

Окна жилого дома находятся примерно в 100 метрах от этих антен и по уровню немного выше них. Интересует влияние на здоровье жильцов этого дома.

Скрытый текст

Как и предположил ув. Пешеход, это именно антенны базовых станций мобильной связи. Здесь не менее 3-х операторов. В любом случае эксплуатация базовых станций мобильной связи разрешается только после получения разрешения от Роспотребнадзора, по предъявлению операторами (каждым) протоколов измерения уровня сигнала. В случае, если уровень сигнала превышает разрешённый в сторону каких-то направлений, то занижают мощность передачи на определённых секторах.
Поэтому, если есть сомнения, то можно спокойно обратиться в Роспотребнадзор, они обычно дают адекватные ответы, у нас, по крайней мере.

А вот интересно что под обтекателем самолетов ДРЛО? Какого типа антенна, какое сканирование: электронное, механическое или комбинированное? Существуют ли схемы или фото без обтекателя?

Цитата: Радонеж от 11.05.2019 23:43:58А вот интересно что под обтекателем самолетов ДРЛО? Какого типа антенна, какое сканирование: электронное, механическое или комбинированное? Существуют ли схемы или фото без обтекателя?

Типы разнообразные. Например АВАКС - волноводно-щелевая решетка, Хокай - решетка антенн продольного излучения (типа Удо-Яги, вибраторно-директорная структура), Нимрод - зеркальная. Азимутальное сканирование механическое вращением. Если позволяет относительная к длине волны высота антенны, то возможно угломестное электронное сканирование. Например у АВАКСА позволяет, у Хокая нет. Иногда в грибок вкорячивают три плоских решетки с азимутальным электронным сканированием. В сочетании с классическим грибообразным круглым обтекателям такое решении кажется мне весьма сомнительным.
Ежели вместо характерного грибка наблюдается нечто, похожее на трубу или доску, то это явно решетка с только азимутальным электронным сканированием в случае трубы, или еще и электронным угломестным в случае доски. Недостатком такого решения является невозможность полного кругового обзора по азимуту (максимально 90..120 градусов) и падение потенциала станции к границе сектора сканирования.
С внедрением АФАР, позволяющей осуществлять запитку решетки низким уровнем мощности, что позволяет очень сильно облегчить конструкцию распределителя, следует ожидать появление под вращающимся грибком решеток с двумерным сканированием. Это очень сильно повысит возможности обзора пространства и помехоустойчивость станции.
 

Цитата: Пешеход от 12.05.2019 03:12:00Типы разнообразные.

Тогда вот такой вопрос. Существуют самолеты ДРЛО и c размещением антенны на фюзеляже (вроде один еврейский есть самолет). Почему этим путем не пошли? Не надо лишних сущностей в виде всяких тарелок, площадь огромная - размещай антенные решетки из планарных антенн и дело в шляпе.

Кстати, в случае подводных лодок тоже мне непонятно отчего бы не разместить дополнительные модули акустические вдоль легкого копуса. И площадь/чувствительность бы увеличили и можно без выпуска хвостовой (или как она там называется) акустической станции пеленговать объекты. Точность угловая пониже, правда, будет, но зато чувствительность и дальность обнаружения возрастет.

Цитата: Радонеж от 12.05.2019 22:10:20Тогда вот такой вопрос. Существуют самолеты ДРЛО и c размещением антенны на фюзеляже (вроде один еврейский есть самолет). Почему этим путем не пошли? Не надо лишних сущностей в виде всяких тарелок, площадь огромная - размещай антенные решетки из планарных антенн и дело в шляпе.

Кстати, в случае подводных лодок тоже мне непонятно отчего бы не разместить дополнительные модули акустические вдоль легкого копуса. И площадь/чувствительность бы увеличили и можно без выпуска хвостовой (или как она там называется) акустической станции пеленговать объекты. Точность угловая пониже, правда, будет, но зато чувствительность и дальность обнаружения возрастет.

Если бы антенна была конструкцией, максимально приближенной к тонкопленочной, то это было бы совершенно естественным правильным решением. Но существует два но. Антенны толстые. Причин тому очень много, если есть в том необходимость, могу рассказать подробнее. Хорошая качественная антенна должна иметь достаточные габариты и быть плоской. Почему, тоже могу рассказать, да и рассказывал уже. Вот и выходит - разместить толстую габаритную плоскую конструкцию на поверхности обшивки ЛА конечно можно, но цена такого решения оказывается очень велика. А ведь получившиеся сие чудо техники еще нужно как-то обслуживать... Ну и не надо скидывать со счетов тот факт, что достигнуть высоких параметров антенны (а это в значительной мере определяет дальность и помехоустойчивость) можно при условии максимально возможного удаления антенны от окружающих элементов конструкции, дабы максимально уменьшить переотражения от них.

Цитата: Пешеход от 13.05.2019 03:29:10Если бы антенна была конструкцией, максимально приближенной к тонкопленочной, то это было бы совершенно естественным правильным решением. Но существует два но. Антенны толстые. Причин тому очень много, если есть в том необходимость, могу рассказать подробнее. Хорошая качественная антенна должна иметь достаточные габариты и быть плоской. Почему, тоже могу рассказать, да и рассказывал уже. Вот и выходит - разместить толстую габаритную плоскую конструкцию на поверхности обшивки ЛА конечно можно, но цена такого решения оказывается очень велика. А ведь получившиеся сие чудо техники еще нужно как-то обслуживать... Ну и не надо скидывать со счетов тот факт, что достигнуть высоких параметров антенны (а это в значительной мере определяет дальность и помехоустойчивость) можно при условии максимально возможного удаления антенны от окружающих элементов конструкции, дабы максимально уменьшить переотражения от них.

Тогда такой вариант, берем толстые плоские антенны или секции антенн и размещаем их внутри фюзеляжа, между силовыми конструкциями, а бока фюзеляжа делаем радиопрозрачными.  Ну и прочие особенности конструкции, снижающие переотражение и затенение. Попутно можно в зазор между антенной решеткой и радиопрозрачным фюзеляжем пустить поток забортного воздуха для охлаждения. Или внутри и так все забито? Как-то все это не изящно, грибки все эти. Не покидает ощущение, что можно сделать поэффективней конструкцию. В особенности это касается мелких самолетов ДРЛО типа Як-44, где габариты сильно ограничены.
Да, вот еще, а имеет ли смысл делать самолет ДРЛО c элементами стелс, в смысле снижения шумов от собственного излучения?

Цитата: vovbel от 12.05.2019 22:27:48А излучение как на пилотов самолёта, сидящих рядом, повлияет?

Выдадим металлизированные костюмы А вообще человеку там делать особо нечего. Современные системы ПВО роботизированы и автоматизированы. Самолет ДРЛО тоже может быть оснащен искусственным интеллектом.

Цитата: Радонеж от 13.05.2019 10:07:28Тогда такой вариант, берем толстые плоские антенны или секции антенн и размещаем их внутри фюзеляжа, между силовыми конструкциями, а бока фюзеляжа делаем радиопрозрачными.  Ну и прочие особенности конструкции, снижающие переотражение и затенение. Попутно можно в зазор между антенной решеткой и радиопрозрачным фюзеляжем пустить поток забортного воздуха для охлаждения. Или внутри и так все забито? Как-то все это не изящно, грибки все эти. Не покидает ощущение, что можно сделать поэффективней конструкцию. В особенности это касается мелких самолетов ДРЛО типа Як-44, где габариты сильно ограничены.
Да, вот еще, а имеет ли смысл делать самолет ДРЛО c элементами стелс, в смысле снижения шумов от собственного излучения?

Если нужно иметь большую дальность одновременно с большой зоной обзора и приемлемой оперативностью р-л информации (достаточно высокий темп обзора) то придется применять довольно длинные волны и иметь солидные эффективные площади антенн. А значит работать с довольно габаритными антеннами. Забавно, но довольно мелкий Хокай работает в метровом диапазоне. Встраивание антенн в фюзеляж ЛА не устраняет влияние на характеристики антенны элементов конструкции ЛА (крылья, хвостовое оперение) поэтому желательно иметь все это как можно дальше от антенны. Единственный вариант с минимизацией этого влияния при размещении антенны в фюзеляже и обеспечение при этом кругового обзора это Нимрод AEW. Но там антенны две и довольно высокочастотные, что не в плюс к дальности и темпу обзора.
Стелс для ДРЛО вещь не то чтобы полностью бессмысленная, но максимально приближена к этому, тк не решает ни одну из задач этой технологии. Единственный плюс - малоотражающие элементы конструкции ЛА позволяют улучшить характеристики антенны.

Цитата: Пешеход от 13.05.2019 15:29:51Стелс для ДРЛО вещь не то чтобы полностью бессмысленная, но максимально приближена к этому, тк не решает ни одну из задач этой технологии. Единственный плюс - малоотражающие элементы конструкции ЛА позволяют улучшить характеристики антенны.

Так о чем я и говорю. Если мешают конструктивные элементы самолета, значит можно/нужно их сделать  c околонулевым отражением. То, что будут провалы в диаграмме направленности можно пережить доворачивая самолет. Главное, что приемник не будет забиваться мощным отраженным сигналом.