А.Г. Виноградов1, А.Н. Теохаров2

1,2 Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца (Москва, Россия)
1 Институт физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН (Москва, Россия)
 

Постановка проблемы. Прогнозирование предельных возможностей РЛС в заданных гидрометеорологических условиях является актуальной проблемой, особенно при распространении сигналов над морской поверхностью, где зачастую образуются слои атмосферы с инверсионным изменением диэлектрической проницаемости, которые приводят к волноводному типу распространения радиоволн.

Цель. Рассмотреть первый этап разработки радиолокационной модели волноводного канала, предназначенной для моделирования характеристик РЛС СВЧ-диапазона.

Результаты. На основе лучевого и модового представления описана радиолокационная модель возникновения волноводного канала над морской поверхностью, позволяющая наблюдать цели в области тени на бóльших расстояниях по сравнению с РЛС прямого действия. Приведены необходимые и достаточные условия существования волноводного канала для волн УКВ-диапазона в приводном тропосферном слое с определенными электрическими свойствами при распространении. Представлены оценки количества возбуждаемых в волноводе мод, а также дано ограничение на длину волны радиосигнала.

Практическая значимость. Предложение использовать приводный тропосферный канал при внедрении даст дополнительную возможность лоцирования надводных объектов за пределами прямой видимости на значительно больших расстояниях в сравнении с обычной (трехмерной) радиолокацией. Сделан вывод о необходимости дальнейших исследований для использования описанного эффекта в прикладных разработках.

Виноградов А.Г., Теохаров А.Н. Оценка возможностей и прогнозирование характеристик приводного (волноводного) атмосферного канала распространения радиолокационных сигналов // Наукоемкие технологии. 2022. Т. 23. № 5. С. 49−57. DOI: https:// doi.org/10.18127/j19998465-202205-07

1. Иванов В.К., Шаляпин В.Н., Левадный Ю.В. Развитие методов прогнозирования радиолокационной наблюдаемости над морской поверхностью в ИРЭ НАН Украины // Радиофизика и электроника. 2009. Т. 14. № 3. С. 299–314.
2. Гаврилов А.С., Петров Ю. С. Методы расчета структуры приводного слоя атмосферы применительно к задачам радиолокации над океаном // Рассеяние и дифракция радиолокационных сигналов и их информативность. Л.: Изд-во СЗПИ. 1984. С. 31–36.
3. Rogers L.T., Pauls R.A. Measured performance of evaporation duct models. Proc. Battlespase Atmospherics Conference. 3–5 Dec 1996. NRaDTD2938 (ADA323038). P. 1996.
4. Мыценко И.М., Панкратов Л.С., Хоменко С.И. Экспериментальное исследование дальности действия судовых навигационных РЛС сантиметрового диапазона в районах Мирового океана. Харків: Харківський військовий ун-т. 2001. Вип. 2(32).
   С. 56–59.
5. Rotheram S. Radiowave propagation in the evaporation in the evaporation duct. The marooning Rev. 1974. 42. Р. 18–40.
6. Мыценко И.М., Роенко А.Н., Хоменко С.И. Диагностика и прогнозирование дальности действия судовых навигационных РЛС трехсантиметрового диапазона // Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Х., 2001. 6, № 1. С. 67–71.
7. Мыценко И.М. Исследование распространения радиоволн сантиметрового диапазона при наличии волновода испарения // Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Х., 2008. 13, № 2. С. 173–177.
8. Светличный В.А., Смирнова О.В. Применение геоинформационных систем для оперативного прогнозирования радиолокационной наблюдаемости объектов // Информация и космос. 2014. № 4. С. 73–76.
9. Ozgun O., Apaydin G., Kuzuoglu M., Sevgi L. PETOOL: MATLAB-based one-way and two-way split-step parabolic equation tool for radiowave propagation over variable terrain. Computer Physics Communications. 2011. V. 182. Iss. 12. P. 2638–2654.
10. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука. 1967.
11. Andreas E.L. Parametrizing scalar transfer over snow and ice: a review. Journal of hydrometeorology. 2002. V. 3. P. 417–431.
12. Westwater E.R., Han Y., Leuskiy V., Kadygrov E.N., Viazankin S.A. Remote sensing of boundary layer temperature profiles by a scanning 5-mm microwave radiometer and RASS: Comparison experiment. Atmos. Oceanic Technol., 1999. 16, 7. P. 805–818.
13. Иванов В.К., Шаляпин В. Н., Левадный Ю. В. Определение высоты волновода испарения по стандартным метеорологическим данным // Изв. РАН. Физика Атмосферы и Океана. 2007. № 1. С. 42–51.
14. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. М.: Наука. 1 ч. 1965, 640 с.; 2 ч. 1967. 720 с.
15. Чаликов Д.В. О профилях ветра и температуры в приземном слое атмосферы при устойчивости стратификации // Труды ГГО. 1968. Вып. 207. С. 170–173.
16. Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Сов. радио. 1970.
17. Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. М.: Наука. Физматлит. 1999.
18. Иванов В.К., Лановой В.Н., Фрейлихер В.Д. Влияние флуктуаций параметров турбулентности на затухание волн в тропосферном волноводе // Изв. вузов. Сер. Радиофизика. 1989. № 3. С. 255–266.
19. Muschinski A., Worthington R.M., Frehlich R.G., Jensen M.L., Balsley B.B. 2000: Turbulence spectra and vertical profiles of energy dissipation rate and temperature structure parameter in thin turbulent layers embedded in a stably stratified environment. Proceed. 14th Symp. on Boundary Layer and Turbulence, Aspen, paper 7.3.