За последние 30 лет значительно расширилась область применения радиолокационных средств (РЛС). В настоящее время известны самые различные по функционалу и конструктиву изделия, оснащенные РЛС. Так, радиолокация прочно вошла в метеорологические, океанографические и картографические исследования. РЛС используются в целях контроля потока и скорости дорожного движения. Развитие нелинейной радиолокации позволило решить проблему обнаружения широкого спектра скрытых закладных радиоэлектронных устройств, как излучающих, так и неизлучающих. РЛС, размещаемые на носителях воздушного базирования, используются при проведении поисково-спасательных операций для обнаружения обломков летательных аппаратов в труднодоступной местности. Для решения широкого круга задач в области метеорологии, радиоастрономии, анализа происходящих в атмосфере процессов и труднодоступных участков земной поверхности, наблюдения за ледниками, уровнем моря, гравитационным и магнитным полем Земли применяются РЛС космического базирования. Для картографирования океанического дна и в судовой радионавигации используются РЛС морского базирования.
Очевидными следствиями непрерывного расширения области применения средств радиолокации являются расширение номенклатуры и рост количества применяемых РЛС. Для обеспечения электромагнитной совместимости столь различных по назначению радиолокационных средств (не говоря об использовании других источников радиоизлучения, таких как средства связи, радиоуправления и др.) диапазон используемых частот должен расширяться.
Однако ввиду существования рефракции, а также поглощения энергии электромагнитных волн атмосферными аэрозолями и молекулами газов, удельное затухание сигнала в значительной степени зависит от погодных условий, времени суток, состава воздуха и других атмосферных явлений (рис. 1). Следствием этого является вынужденно неравномерная загруженность радиодиапазона.
Рис. 1. Зависимость затухания радиосигналов в атмосфере от частоты [1]
Например, волны миллиметрового диапазона имеют значительно большее затухание ввиду поглощения атмосферным кислородом и парами воды (рис. 2) Следует отметить, что при прочих равных условиях наибольшее поглощение наблюдается на уровне моря, где имеется большая насыщенность атмосферы парами воды. Вообще, ослабление в облаках, тумане и дожде должно учитываться во всем диапазоне длин волн короче 10 см. Особенно сильно это явление сказывается при длине волны менее 1 см, достигая величины более 1 дБ/км [2]. Поэтому миллиметровый диапазон имеет ограниченную область применения и почти не используется в системах дальнего действия. Тем не менее, существуют окна прозрачности атмосферы на частотах от 35 до 39 ГГц и 94 ГГц, позволяющие работать на высоком удалении от объекта локации.
Различные РЛС, работающие в одном диапазоне, могут являться взаимными источниками помех. В общем случае вероятность негативного влияния тем выше, чем выше плотность распределения используемых типов РЛС и их количество.
Рис. 2. Зависимость затухания радиосигналов в атмосфере от частоты учетом высоты и влияния паров воды и кислорода [2]
В настоящей статье на основе данных открытых источников [3-8] выполнены обзор и систематизация РЛС гражданского назначения, в том числе метеорологических, радиоастрономических, управления воздушным движением, морской навигации, дистанционного зондирования земли, океанографии, картографии и др.
На основе указанных данных получена зависимость плотности распределения РЛС гражданского назначения в диапазоне частот до 200 ГГц (рис. 3).
Рис. 3. Плотность распределения различных типов гражданских РЛС по частотам
Из анализа гистограммы распределения типов гражданских РЛС (рис. 3) видно, что распределение типов РЛС неравномерно. Первый и второй пики представляют собой узкие частотные диапазоны 3050±10 и 9410±30 МГц, в которых работает подавляющее большинство гражданских речных и морских РЛС, выпускаемых под различными марками как зарубежными, так и отечественными производителями. Выше по частотной оси размещаются преимущественно РЛС космического базирования, предназначенные для исследований атмосферы, гравитационного и магнитного поля Земли, океанографии. Пики на частотах от 34 до 37 ГГц и 89 ГГц соответствуют окнам радиопрозрачности атмосферы (см. рис. 2). Пики на частотах от 34 до 37 ГГц обусловлены большим количеством радиовысотомеров космического базирования. Пик на частоте 89 ГГц связан с тем, что большая часть метеорологических РЛС космического базирования, измеряющие влажность и температуру атмосферы и являющиеся основным источником данных при прогнозировании погоды, работают именно на ней. Частотный диапазон 40–200 ГГц по большей части используется в научных и метеорологических целях. В нём работают космические РЛС, исследующие осадки в атмосфере, движение воздушных масс, процессы, происходящие в облаках, а также измеряющие температуру атмосферы на больших высотах, например, в тропосфере. В том же диапазоне работает множество океанографических РЛС, исследующих поверхность океана и водяной пар на его поверхности, и РЛС, исследующих движение, границы и возраст ледников [6].
В заключение следует отметить, что полученные зависимости не дают достоверной картины загруженности радиочастотного диапазона, поскольку информация о количестве применяемых РЛС того или иного типа в литературе практически отсутствует. Также в значительной степени затруднён аналогичный анализ загруженности в регионах Земли, так как отсутствует информация о географии применения тех или иных РЛС.
Тем не менее, практическая польза полученной зависимости распределения различных типов РЛС по частотам заключается в возможности оценки потенциальной сложности помеховой обстановки для РЛС и других источников радиоизлучения. Кроме этого, выполненный анализ позволяет оценить сложность сигнальной обстановки для средств радиотехнического мониторинга и разведки, что во многих случаях напрямую влияет на эффективность их применения [9]. Получение частотных зависимостей распределения РЛС с учетом не только типов, но и количества, а также географии применяемых РЛС является объектом дальнейшей работы авторов.
Литература:
- Вейцель В. А., Волковский А. С., Волковский С. А. и др. Радиосистемы управления: учеб. для вузов; под ред. В. А. Вейцеля. — М.: Дрофа, 2005. — 416 с.
- Перунов Ю. М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием / Ю. М. Перунов, К. И. Фомичев, Л. М. Юдин; под ред. Ю. М. Перунова. — М.: Радиотехника, 2008. — 416 с.
- Бочарников Н. В., Брылев Г. Б., Кузнецова Л. И., Линев A. Г., Лялюшкин А. С., Оленев В. А., Паркинен Т. В., Солонин А. С., Устинов B. К., Фролов В. И., Четверикова Е. С., Якимайнен Н. А. Автоматизированные метеорологические радиолокационные комплексы «Метеоячейка». — СПб.: Гидрометеоиздат, 2007. — 238 с.
- Локатор SAR // SD Solutions. URL: http://sdsolutions.ru/lokator-sar (дата обращения: 25.11.2016).
- Под ред. Толкачева А. А. Технологии радиолокации (к 50-летию ОАО «РАДИОФИЗИКА»). — М.: Вече, 2010. — 423 с.
- Catalogue of Satellite Instruments // The Earth observation handbook. URL: http://eohandbook.com/eohb2014/catalogue_sat_instruments.html (дата обращения: 25.11.2016).
- Ерошенков М. Г. Радиолокационный мониторинг. — М.: МАКС Пресс, 2004. — 452 с.
- Маринич А. Н., Припотнюк А. В., Устинов Ю. М., Кан В. С., Безумов А. В., Сокач О. Л. Современные судовые и береговые радиолокационные станции (радары) отечественных и зарубежных фирм: монография. — Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2012. — 166 с.
- Подстригаев А. С. Анализ ведения радиотехнической разведкив условиях сложной сигнальной обстановки // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем: сборник научных трудов. — Ульяновск: УлГТУ, 2016. — С. 49–52.
