Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970)), страница 14

Вибратор же, как правило, деполяризует приходящую волну. Пусть, например, линейно поляризованная волна падает нормально к оси вибратора таким образом, что вектор электрического поля составляет угол О с осью вибратора (см. рис. 2.5, б). Вторичная волна вызывается током вибратора и наряду с составляющей, рассчитанной в ~ 2.5, будет содержать ортогональную по поляризации составляющую. Аналогичный вибратору эффект создают ребра и грани пластин, цилиндров и т. п. При отражении от объектов сложной формы эффект деполяризации может привести к потере принимаемой энергии. Поле в точке приема, как правило, эллиптически поляризовано, независимо от поляризации первичной волны. Так, при облучении самолета линейно поляризованной волной сантиметрового диапазона часть энергии вторичного поля ( — !О дб) приходится на поперечную поляризацию.

Потери принимаемой энергии при круговой поляризации облучаюших колебаний иногда (по результатам измерений на Х = 3 см) достигают 3 дб, что связано с неодинаковым сдвигом фаз ортогональных компонентов отраженного поля. Деполяризация может быть вызвана н е т о л ь к о ц е л ь ю, но и средой (~ 58). Поляризационные эффекты могут быть использованы для повышения качества обнаружения полезных сигналов аэродинамических целей, принимаемых на фоне мешаюших отражений гидрометеоров.

Поскольку дождевые капли имеют близкую к сферической форму, то при облучении их волной с круговой поляризацией, создаются отражения также круговой поляризации, но противоположного направления вращения. Путем выбора конструкции антенны можно обеспечить подавление колебаний с нежелательной поляризацией. Реальные цели, не обладающие симметрией; создают вторичное поле, один из компонентов которого обязательно будет принят антенной. Исследование поляризации отраженного сигнала позволяет также получить некоторую информацию об электрических характеристиках и форме цели. В общем случае зависимость эффективной поверхности от поляризации облучающих колебаний удобно, с точки зрения практических приложений, представлять паляризационной матрицей или, как иногда говорят, матрицей рассеяния.

Если электрическое поле падающей волны имеет эллиптическую поляризацию, то оно может быть разложено на ортогональные составляющие Е„ и Е„,. Ортогонально поляризованные компоненты поля отраженной волны Е и Е, будут связаны с Е„и Е, линейными соотношениями Е, =амЕ,+амЕ,,, Е„ь — — а„Е„+а„Е (1) где коэффициенты ам = — )/ам енчх (1, й = 1, 2) являются коэффициентами отражения, причем первый индекс характеризует поляризацию излучаемого, а второй — поляризацию принимаемого колебания.

тв Выражения (!) характеризуют преобразования поляризации падающей волны целью и могут быть записаны в матричной форме: Е ~ а„ а„ ЕЕ ) Матрица )а„а12 '! у о1ее~~ а21 а22 ) у о„е ~* уо„еге )е'п2, еГЕЕЕ п!22 (р р )1/2 ! ! 0 ~о Пусть далее поляризационная матрица определяется для полу- волнового вибратора, лежащего в плоскости, ортогональной направлению на радиолокатор. В качестве ортогональных видов поляризации падающей волны выберем линейно поляризованные колебания, векторы электрического поля которых составляют с вибратором углы О и 90' — О. Используя соотношения для полуволнового вибратора $2.5), в данном случае имеем а„а, соз' О, й З.1З П и является ноляризачионной мапЧзицей.

Если в радиолокаторе предусмотрены независимые каналы приема и передачи для ортогональных видов поляризации (например, для вертикальной и горизонтальной поляризаций), то возможно получение информации в четырех режимах, для каждого из которых могут быть измерены амплитуда и фаза принимаемого колебания относительно некоторого опорного, т. е. определена поляризационная матрица. Для изотропиых пространства и цели при одноантенной радиолокации справедлива теорема взаимности, в силу которой и„ * ом и 1р22 = 1р21. Поскольку начальная фаза, например 1р1м не может являться характеристикой цели, поляризационная матрица описывается пятью элементами (тремя независимыми амплитудами Уеоьп )~ огм ) ' о„и двУмЯ независимыми фазовыми элементами 1РЕЕ— — 1р„, ~22 — 1р„).

Ввиду того, что колебания произвольной эллиптической поляризации могут быть разложены на линейно поляризованные компоненты, поляризационная матрица для двух видов линейной поляризации полностью характеризует вторичное излучение цели при произвольной эллиптической поляризации. Проиллюстрируем понятие поляризационной матрицы на некоторых примерах. Пусть, например, она определяется для криволинейной поверхности, радиусы кривизны которой много больше длины волны.

Преобразования видов поляризации в этом случае не происходит, а эффективные поверхности а„ и о„ одинаковы и определяются формулой ((2), 5 2.7). Поляризационная матрица имеет вид: о„= о,з|п' О, где о, определяется по формуле ((2), 22.5). Аналогично получим п„=о, =о соз'Оз!пэО. Полагая при этом <рм= <р„= !р„= ~р„= О, полярнзационную матрицу представим в виде — яп 20 ! 2 соз'0 ! — яп 20 2 яп'О что является математической формулировкой изложенных соображений о деполяризации колебаний вибратором.

В случае О = О диагональные члены матрицы соответственно равны 1 и О и деполяризации не происходит. Поляризационная матрица преобразуется, если меняются исходные ортогонально поляризованные облучаюшие цель колебания. $ 2.16. Использование особенностей вторичного излучения в целях противорадиолокационной маскировки При решении задач противорадиолокационной маскировки используют: — искусственное увеличение интенсивности отраженного сигнала, что позволяет создавать ложные цели, например, в виде уголковых и линзовых отражателей; — искусственное уменьшение интенсивности отраженного сигнала, что позволяет ослабить интенсивность вторичного излучения цели путем применения противорадиолокационных покрытий или придания цели специальной формы.

Уголковый отражатель простейшего вида — двугранный— показан на рис. 2.39. К «вогнутой» поверхности такого отражателя нельзя непосредственно применять формулу ((6), 2 2.6). Учитываемые ею токи, наводимые на гранях падающей волной, создают в точке приема слишком слабое поле, которое определяется боковыми лепестками диаграмм обратного вторичного излучения пластин, образующих грани. Значительно более интенсивное поле обратного вторичного излучения при двугранном угле 90' создают токи, вызываемые переизлучением с грани на грань. Считая, что размеры граней много больше длины волны, о распределении этих токов можно судить, используя законы отражения геометрической оптики.

Падающий луч, отражаясь от одной грани уголка (рис. 2.39, а) в точке А ', переизлучается на другую грань в точку В' и возвращается в обратном направлении. При произвольной величине О весь уголок действует как некоторая синфазная пластинка, 78 5 2. !В. в Р4 Ъ 'л г'))) ээс и) й с ф Рнс 2.39.

Лучевая трактовна действия двугранного уголкового отражателя (а) н анализ распространення краевого луча (б) для ооосновання размера эк. внвалентной пластинки полученная в результате проектирования граней на плоскость, перпендикулярную направлению облучения. Действительно, положение точек падения А ' и отражения В' не влияет на фазу «олебаний в точке приема, так же как в модели нормальной пластинки Если точки А ' и В' удаляются от точки О, растет путь А'В', который не учитывается в модели пластинки. Но одновременно растет сумма отрезков А'С' + 0'В', которая учитывается в модели пластинки.

но не вводится в модель двугранного уголка. Разность А' В' — (А' С'+ 0' В') = А' В' (! — (з)пз О+ соз' 0)) равна нулю. Результирующее поле, как и в 9 2.6, определяется проекпией изчучаюшей поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению распространения. Эквивалентный размер пластинки может быть установлен в соответствии с рис. 2.39, б. При углах О, отличных от п)4, часть поверхности одной из граней (со следом ВВ") не освещается переизлученной волной. Для случая 0(п/4 (рис. 2.39, б) эквивалентный размер пластинки будет: 5„„= 5„з)п О+ 5„р (и 0 соз О = 25„з)п О, где 5„р — плошадь одной грани уголка.

Поскольку двугранный уголковый отражатель мало эффективен при отклонении падающего луча от плоскости, нормальной ребру, используют трехгранные уголковые отражатели (рис. 2.40), возвращающие луч в обратном направлении после трех отражений. Максимальное значение эффективной поверхности трехгранного уголкового отражателя имеет место при облучении его в направлении оси симметрии и равно для уголка с квадратными гранями (рис. 2.40, а) )2я Ю! в) а) Рне. 2.40. Трехгранные уголкоаые отражатели: а с квахратнымн гранями, а — с треуголькыма гранямн: е — обрааованне сянфааной шестнугольной класткккк Большей жесткостью граней обладают уголки с треугольными гра- нями (рис.

2.40, б), для которых 4я Отр, макс = а г лв где является площадью шестиугольной пластинки (рис. 2.40, в), образованной в раскрыве уголкового отражателя. Заштрихованные углы определяют нерабочие участки граней (при падении на них луч не возвращается, как на рис. 2.40, б). Чтобы обеспечить интенсивное обратное излучение, не зависящее от направления падающей волны, создают группы из нескольких уголковых отражателей.

Точность выполнения и жесткость конструкции уголковых отражателей имеют существенное значение. Отклонение внешнего края плоскостей отражателя от теоретического положения на )ь)3 уменьшает мощность отраженного сигнала примерно на 60%. Линзовые отражатели, в частности диэлектрические линзы Люиеберга с отражающим экраном (рис.