Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970), страница 11

Для протяженных сигналов это недопустимо и необходимо учитывать изменение функции В(1) во времени, которая описывает случийный, практически стационарный, проиесс, характеризуемый энергетическим спектром и автокорреляиионной функ11ией Я 2.13). Г. ВТОРИЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ РЕАЛЬНЫХ ЦЕЛЕЙ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ ф 2.11.

Вторичное излучение реальных целей Большинство реальных радиолокационных целей, в том числе аэродинамических (самолеты и т. п.), баллистических (боевые головки ракет и др.) и орбитально-космических (искусственные спутники Земли), имеют размеры, значительно превышающие длину волны облучающих их колебаний. Конфигурация их поверхности, как правило, очень сложна. Выпуклые и гладкие элементы поверхности реальных целей представляют собой «блестящие точки». Наряду с «блестящими» на поверхности цели могут быть резонансные элементы и шероховатые участки с диффузным рассеянием. Роль диффузного рассеяния возрастает с укорочением длины волны, особенно при переходе к лазерной локации. Диаграммы обратного вторичного излучения реальных целей имеют многолепестковый характер. Ширина лепестков зависит от отношения линейных размеров цели к длине волны, а ее оценка (например, для уровня половинной мощности) может быть произведена по формуле где /, — некоторый эквивалентный размер цели.

Чем короче длина волны, тем уже лепестки диаграммы обратного вторичного излучения. Сложный характер геометрической формы реальных целей затрудняет теоретическую оценку их эффективной поверхности. П1- этому часто пользуются полученными из эксперимента диаграммами обратного вторичного излучения и значениями эффективной поверхности, необходимыми, например, при расчете дальности дей- В 2.11 55 б) Рис. 2.20. Диаграммы обратного вторичного излучения самолета в горизонтальной плоскости при Х = 10 см (а) и Х = 3+5 м (б) Сроднил вффектив1ц1» повенхнос»ь цели, л' Гю рвднолоквцнонноп цели Крейсер Дальний бомбардировщик Средний бомбардировщик Истребитель Рубка подводной лодки Крылатая ракета Головная часть баллистической ракеты !0' !0 — 50 5 — 20 ! — 5 ! 0 3 — 0,8 от !до!Π— а Для большинства аэродинамических целей эффективная поверхность зависит от ракурса, но ее усредненное значение практически не зависит от длины волны.

На рис. 2.3) в качестве примеров приведены диаграммы обратного вторичного излучения аэродинамических целей (самолетов), снятые при Л = 10сми Л = 3 —:5м. Наибольшие значения эффективной поверхности соответствуют облучению с борта. Диапазон изменения о(0) велик и достигает 30 — 35 дб на сантиметровых волнах. Следует указать, что при точной радиолокации крупных аэродинамических целей наряду с флюктуациями эффективной поверхности существенное значение могут иметь флюктуации положения радиолокационного центра вторичного излучения Я 2.3).

Баллистические цели (ракеты) имеют некоторые особенности, отличающие их от других целей. При запуске, кроме боевой головки, они содержат одну или несколько ступеней, обеспечивающих вывод головки на заданную траекторию. По мере расходования гор!очего, эти ступени отделяются и эффективная поверхность меняется вдоль траектории.

Входя в плотные слои атмосферы, боевая головка испытывает удар и торможение, вследствие чего образуется плазменная область, преврашаюшаяся затем в «аэродинамический след». Головка, плазма и след часто не разрешаются по координатам и наблюдаются как одна цель с существенно увеличенной эффективной поверхностью о. На рис. 2.21 точками нанесены опубликованные в литературе результаты измерения эффективной поверхности боеголовки (диаметр д= 12,5 см) из алюминия с тепло- защитным покрытием.

Резкое увеличение о в данном случае соответствует высотам 35 — 55 км. 3ффективная поверхность орбиталоно-космических объектов зависит от их размеров и формы. Поскольку орбита этих объектов ЗВ зак !200 57 ствия радиолокатора (см. таблицу). Измерения производятся как по реальным целям, так и на моделях. В последнем случае вторичное излучение модели сопоставляется с вторичным излучением эталона (шара с размерами, значительно превышающими длину волны Л) Величина Л уменьшается пропорционально масштабу модели рова ния. 10 ' 10 2 03 10 Б 550 ББФ ЗБВ ЗБ2 ЗББ 570 Время огп момента пуска,сек 10В У1 7Б 87 55 МЗБ 50 Выела, кн 27 2БВ Рис, 2.21, Значения эффективной поверхности шарообраз ной боеголовки малых размеров 40 80 80 100 120 Напра8ление облучения, град Рис, 2,22, 3ависимость эффективной поверхности второго советского искусственного спутника Земли от направления облучения $ 2.!! 58 проходит через ионосферу, отраженный радиолокационный сигнал может содержать составляющую, обусловленную ионизированным следом.

На рис. 2.22 показана зависимость эффективной поверхности второго советского искусственного спутника Земли от направления облучения, снятая при Х= 69 см. Максимальное значение эффективной поверхности составляет 250 м', минимальное — 2-:-3 м', Третий советский спутник имел наибольшее значение эффективной поверхности 20 м', наименьшее — около 1 м'. с!,ма ЛЮ 100 10 з— 1 20 $ 2.12. Законы распределения вероятностей амплитуды отраженного сигнала и эффективной поверхности Р (а < ~ < а+Ла) дР (а) р (а) )1гп ь ло-ь о Ьа Ла От кривой р(а) легко вернуться к кривой Р(а); заштрихованная на рис.

2.25 левее вертикальной прямой а = а, площадь определяет ординату Р(а„), Наряду с кривыми Р(а), р(а), интересуются кривыми г(р), р(р), где р = ф' а — величина, пропорциональная амплитуде отраженного сигнала, для краткости называемая ниже амплитудой. Вследствие сложности получения и истолкования результатов эксперимента на реальных целях, для выявления общих закономерностей обращаются к статистическим моделям вторичных излучателей.В качестве простейшей модели аэродинамической цели используют обычно одну из двух следующих моделей: т,о с~В,) Рис. 2.23.

К вычислению вероятности Р Д ( а) = = Р(а) ЗВ* Рис. 2.24. Кривая вероятности РД ( а) = Р(а) 59 Поскольку диаграмма обратного вторичного излучения реальной цели имеет изрезанный характер, а ракурс цели случаен, то величина 9 = а(0) в каждый отдельно взятый момент времени будет случайной.

Законы распределения этой случайной величины можно определить по экспериментально снятым диаграммам обратного вторичного излучения. Так, например, проведя на диаграмме обратного вторичного излучения (рис. 2.23) окружность радиуса а, можно приближенно определить вероятность Р Д .. а) = Р(а) (рис. 2.24) как частоту события $ <" а, т. е.

как отношение суммарной длины дуг вида аб окружности, ниже которых проходит диаграмма обратного вторичного излучения, ко всей длине окружности (или длине дуги в пределах выделенного сектора). По экспериментально снятой кривой Р (а) можно найти плотность вероятности р(а) (рис. 2.25): Рнс. 2.25. Кривая плотности вероятности р(о) а) совокупность большого числа произвольно расположенных независимых и равноценных элементов с заданным средним значением суммарной эффективной поверхности оз. б) совокупность элементов первой модели и доминирующую блестящую точку со стабильной эффективной поверхностью о,, отражение от которой преобладает над отражениями отдельно взятых остальных элементов. Замечая, что первая модель является частным случаем второй при ов = О, основное внимание уделим анализу второй модели и установим для нее закон распределения вероятностей амплитуды отраженного сигнала р(р).

Обозначим случайную амплитуду сигнала, отраженного от Ьй из недоминирующих блестящих точек, рд — — ~/ о„, амплитуду суммарного колебания недоминирующих блестящих точек рх = )/о~, а само суммарное колебание представим выражением П р сов (а 1 — ф,) = ~ р„соз (ь ~ — ф„). й=! Обозначая далее неслучайную амплитуду сигнала, отраженного от доминирующей блестящей точки, рв = )Га„а амплитуду результирующего колебания, соответствующего доминирующей и недоминирующим блестящим точкам, как и ранее, р = ~Го, само результирующее колебание запишем в виде рсоз(со,1 — ф)=р,соз(ь„1 — ф,)+р соз(в,1 — ф ).

(1) Процесс наложения колебаний можно иллюстрировать сложением векторов на диаграмме (рис. 2.26). Если обозначить проекции векторов р„соз фл == хд, рл з1п фл = ул, рв соз фх — — хв и рв з1п фв = = ив, то из диаграммы следует, что р2. хе+ у2 э 2.!2 рх = хх+ 1'вв где х=х„+х., х.=.~,хк; д=у,, у, д =„~',у„.