Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970)), страница 13

ностью Ж,((4), 5 5.81. 3) Некогерентное рассеяние на невзанмодействующих флюктуа. ционных скоплениях электронов в пространстве, которое имеет место для любых их концентраций и прн любых частотах сигнала. Первые два вида отражения обусловлены преимущественно когерентным сложением полей вторичного излучения электронов, последний вид связан с их некогерентным сложением. Спецнфиче. ской особенностью рассматриваемых случаев по сравнению с более простой модельюэ 2.3 является взаимодействиесоседних излучателей (электронов) между собой и с окружающими ионами. Она проявляется в том, что при некогерентном рассеянии эффективная поверхность единицы объема выражается формулой т! = (0,5 —: 1) Л/,о,, где М, и о, — число электронов в единице объема н эффективная поверхность отдельного электрона, а дополнительный коэффициент (0,5 —: Ц связан с указанными выше взаимодействиями. Для обычных ионосферных условий коэффициент 1 соответствует коротковолновой части сантиметрового диапазона, а коэффициент 0,5 — дециметровому и метровому диапазонам волн.

Эфф е к т и в н у ю п ов ерх ность одного электрона найдем поформулам 1(2), э 2.2 и (3), э 2.4)1, замечая, что произведение (1 = — „'~ ! = Дч = — является первой производной дипольного момента электрона р. ор Ф Из уравнения движения электрона следует, что производная дипольного момента тогда (5) После подстановки значений заряда электрона е =- 1,59.

10 — гэ к, его массы т=9 !Π— "кг и магнитной проницаемости свободного пространства )4, = 4я.!О-" генри/м получим о,, = 1О-" м'. Рассмотрим к о н к р е т н ы е и р и м е р ы когерентных н некогерентных отражений от ионизированных образований. Ионизированные следы метеоров имеют лн нейную плотность !О" — 10" м — ' и могут давать к о г е р е н т н о 4.234 7! гаро ап й Ч) в гав где 1а ю гв и гв ге гвгв Каниентраци Я, ментоан/и Е гров тра чт '0 ггав юа гага гвн ютг гвгз Концентрация, гееятрон ~на Рис.

2.35. Типичные распределения концентрации электронов по высоте в дневное и ночное время при минимальной и максимальной солнечной ак- тивности отраженные сигналы (подобно синфазной пластинке), которые наблюдаются в течение долей а иногда и нескольких секунд. Интенсивность отраженного сигнала зависит от угла облучения следа и максимальна при нормальном падении волны. П о л я р н ы е с и я н и я образуются в ионосферном слое Е, как правило, на высотах 90 †1 км и могут иметь аффективную поверхность до нескольких квадратных километров. Интенсивность к о г е р е н т н о г о отражения полярных сияний возрастает с увеличением длины волны и тоже зависит от направления облучения.

Области искусственной нонизации могут также служить причиной интенсивного к о г е р е н т н о г о от- й йлй ражеиия или переотражения радиоволн в течение определенного времени, особенно в низкочастотном диапазоне. Е с т ествеии а я и о и о сф е р а в радиолокационном диапазоие вызывает в большинстве случаев только и е к о г е р е и ти о е рассеяние радиоволн. Концентрация электронов в ионосфере зависит от высоты, времени года и суток, а также от солнечной активиости. Примерный вид кривых средней концентрации электроиов по высоте для дия и ночи, максимума и минимума солнечной активности приведен иа рис. 2.35. В качестве частного примера найдем эффективную поверхность о совокупности иекогереитио рассеивающих электроиов, находящихся в импульсном объеме )г иа дальности г = 2500 км.

Пусть длительность импульса ти = 1 мсек, а луч радиолокатора саитиметрового диапазона волн ймеет игольчатую форму шириной ЬО = = 2'. Если задаться концентрацией электронов М, = )Ога м-', то эффективная поверхность единицы объема т) = !Π†" м-' и оказывается равной примерно 0,1 м'. Поверхностно-распределенные объекты могут вызывать зеркальное (когереитиое) и диффузное (иекогереитиое) отражения; возможиы промежуточные случаи. Отражение от гладкой поверхности, размеры которой значительно превосходят длину волны )с радиолокатора, оказывается зеркальным(рис. 2.36, а). Отражение от шероховатых поверхностей с неровностями порядка )т является диффузным. При этом падающая волна рассеивается во всех иаправлеииях и часть энергии возвращается к радиолокатору.

Диаграмма направленности диффузного вторичного излучения имеет вид сферы, касательной к поверхности ( рис. 2.36, б). Переход от зеркального к диффузному отражению связан с неровностями облучаемой поверхности. Одна и та же неровность по-разиому сказывается иа различных длинах волн и при различных углах облучения.

Условие, Рис. 2.36. Характер вторичного излучения радиоволн поверхностно-распределенными объектами: а-зеркальное отражеиие; а — Киффуаиое отражение й 2.14 при котором поверхность с неровностью 6 можно считать гладкой или зеркально 'л отражающей, иллюстрирует- в ся на рис. 2.37. Разность хо',в да Лг между лучами, отра- вившимися в точках А и В, 1 в " в равна в Лг= А — АС= — [!— п мп0 Рис.

2.37. К выводу критерия неровности — з(п ~ —" — 20Я =26 э(п О, 2 откуда, ограничивая фазовый сдвиг за счет разности хода величиной 2я и Л~р = — Лг (— Х 4 находим и 1 (6) В сантиметровом диапазоне, даже для лучей 0 ( —, близких к ка- 60' сательным по отношению к земной поверхности, зеркальное отражение наблюдается лишь в случае достаточно гладких поверхностей (спокойной водной поверхности, бетонированной дорожки аэродрома и т.

д.): Большую же часть поверхности суши следует считать шероховатой, главным образом из-за наличия растительности. Особенности отражения от местности используются в во зду шной и морской навигации. Гладкая поверхностьизображается на экране индикатора радиолокационной станции в виде темного пятна, так как падающий луч, зеркально отражаясь, к радиолокатору не возвращается. Шероховатая поверхность, часть рассеянной энергии от которой возвращается обратно, дает на экране светящуюся область. 0 2.15.

Поляризационные эффекты при вторичном излучении Эффективная поверхность реальных объектов зависит от вида поляризации зондирующих колебаний. Простейший пример подобной зависимости был рассмотрен при анализе полуволнового отражателя (~ 2.5). Однако приводившиеся данные об эффективной поверхности аэродинамических целей и диаграммы обратного вторичного излучения (рис. 2.20) относились только к одному горизонтальному виду поляризации. Между тем, диаграммы обратного вторичного излучения могут меняться при изменении вида полярйза- 74 $2.

16 6,ер М Ю О гтр и лтхр тахт лзалурс цели,сразу Рис, 2,88. Зависимость величины аффективной поверхности самолета от поляризации при различ. ных ракурсах: горизон. вертикальная поляризации, тальная поляризация 78 8 алз ции, особенно когда размеры элементов цели соизмеримы с длиной волны. В этом можно убедиться из рис. 2.38, где изображены экспериментальные диаграммы самолета при горизонтальной и вертикальной поляризациях для облучаюших колебаний частоты 75 Мгц. При облучении реальных объектов, кроме того, имеет место явление деполяризации, когда поляризация поля в точке приема отличается от поляризации зондирующих колебаний.

Степень деполяризации определяется электрическими свойствами и формой объекта, зависит от длины волны и условий распространения. Если цель представляет собой гладкую большую идеально проводящую пластинку, то при облучении ее линейно поляризованной йлоской волной вторичное излучение будет также линейно поляризовано. Деполяризации колебаний и связанных с ней потерь энергии не будет; фаза электрического компонента поля при отражении изменяется на противоположную. Поэтому при круговой поляризации нормально падающей на пластинку плоской волны ее ортогональные компоненты в виде линейно поляризованных колебаний отражаются без деполяризации. Поле вторичной волны будет поляризовано по кругу, но меняет направление вращения, если смотреть вдоль распространения волны. Все сказанное относительно пластинки распространяется на криволинейные тела, радиусы кривизны которых много больше длины волны.