Тред №312151

К вопросу о зависимости точности/разрешающей способности от частоты.
Имеет место быть. Но в неявном косвенном виде. Несколько механизмов работают на эту зависимость. Точность/разрешающая способность зависит от длительности импульса после оптимальной обработки. А длительность этого оптимально обработанного импульса зависит от ширины спектра исходного сигнала. Причем не важно, какой исходный сигнал используется, узкобазовый или широкобазовый, чем шире спектр - тем больше точность/разрешающая способность. Это с одной стороны. С другой любые радиотехнические узлы, устройства и системы имеют ограниченную полосу пропускания. Чем уже относительная (к центральной частоте) полоса пропускания устройства, тем выше его характеристики (меньше потери, меньше КСВ, больше усиление и тд). Поэтому при одинаковой ширине спектра сигнала, более высокие несущие частоты предпочтительнее из-за уменьшения относительной ширины спектра, а значит уменьшения требований к относительной широкополосности аппаратуры. А это или лучшие характеристики или более простая реализация. Это один фактор. Есть еще один фактор, работающий только в РЛС. Мощность принятого сигнала зависит от геометрической площади антенны (плотность потока умноженая на площадь). При одинаковых значениях ширины луча, большая площадь антенны будет при более длинной рабочей волне. Поэтому обычно чем больше дальность, тем ниже рабочая частота. А чем больше дальность, тем больше нужна средняя мощность, значит более длинный импульс. Собственно именно поэтому более коротковолновые станции имеют меньшую дальность, более короткий импульс и большую точность/разрешающую способность по дальности. Ну и еще один момент. Чем больше элементов разрешения на дистанции (дальности), тем больше ложняка (ложных тревог), тем больше ресурсов требуется для обработки радиолокационной информации. А они не безграничны.

О поглощении. Самое большое значение в уменьшении сигнала имеет дальность. Ослабление пропорционально квадрату растояния в одном направлении. При отражении - четвертой степени растояния. Всеми остальными факторами для длин волн больше миллиметров можно с полным основанием пренебречь. На миллиметровых волнах работают резонансные поглощения (за счет возбуждение молекул) водяными парами, молекулами углекислоты, азота и кислорода. Так как поглощение резонасное, то полоса частот такого поглощения чрезвычайно узкая и просто-напросто учитывается при выборе рабочих частот. Есть еще паразитные отражения от плотных аэрозолей (облака, туман, пыль и тд) тоже ослабляющий падающий сигнал. Для них чем короче волна, тем больше отражения.

О распространении радиоволн.
Вопрос с радиогоризонтом на самом деле не так прост, как кажется. Если рассматривать сферу в вакууме, то даже там не работает простая геометрия, тк еще имеем интерференционные явления на границе световой и теневой областей. Если берем сферу с газовой оболочкой, то за счет гравитации имеем изменение плотности газовой оболочки в зависимости от высоты от поверхности сферы. Если облучить эту газовую оболочку очень широким спектром элетромагнитных колебаний (от радио до гамма) да еще добавить высокоэнегретический корпускулярный поток (солнечный ветер), то выяснится, что есть не просто градиент плотности газовой оболочки, но еще и градиент степени ионизации газов. А учитывая, что сфера является магнитом и движение заряженных частиц происходит в неравномерном магнитном поле, то все еще сильнее запутывается.
Высотный градиент плотности атмосферы позволяет немного заглядывать за "горизонт" чисто за счет уменьшения плотности атмосферы, а значит и ее коэффициента преломления. Это нормальная рефракция.
Всяческие ионизированные слои уже не являются диэлектриками. Скорее всего их можно представить как проводящую сетку с размерами ячейки, зависящими от плотности, степени ионизации, толщины слоя и тд. Еще эта сетка находится на разной, не постоянной по времени высоте. Если длина волны много больше эквивалентного размера ячейки, то волна не проходит через нее. Если при этом длина волны соизмерима с высотой слоя, то имеем нечто вроде волновода или полосковой линии. Отсюда дальнее распространение ДВ/СВ. Для СДВ длина волны уже соизмерима с радиусом Земли и даже не имея этих "сеток" наблюдался бы эффект сверхдальнего распространения чисто за счет интерференционных явлений. Если длина волны много меньше высоты "сетки" и много больше размера "ячейки", то происходит отражение от "сетки" и от земли. Характерно для КВ. Когда длина волны соизмерима с размером "ячейки", то происходит рассеяние волны на электрических неоднородностях слоя, часть энергии проходит насквозь, часть отражается. Если размер ячейки много больше длины волны, то соответствующий слой не оказывает заметного влияния на прохождение волны.
Но атмосфера не является стационарным объектом. Там существуют всяческие вихри, струйные течения, облака пыли и гидрометеоров, ионизационные следы от обычных метеоров, области ионизации от грозовых явлений. Да и земная поверхность изобилует геометрическими и электрическими неоднородностями. Все это в значительной мере искажает картину распространения радиоволн. Поэтому возникают всяческие интересные явления, вроде сверхрефракции, когда обыкновенная дециметровая РЛС с дальностью 300км начинает видеть на тысячи километров. Я как-то рассказывал соответсвующую байку.