Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970), страница 6

Тогда для разнесенной РЛС 26 э 2.2 о = а(0„9), где О, и 0 — углы поворота цели относительно направлений на передатчик и приемник. Для совмещенной РЛС (рис. 2.1, б) имеем О, = 0 и о = о(О). Зависимость о от направления приема 0 для разнесенной РЛС определяет диаграмму направленности вторичного излучения по мощности ~р(О) =- о(О„О) при О, = сопз1. Чтобы экспериментально снять эту зависимость, достаточно обнести приемник вокруг цели, сохраняя неизменным положение передатчика и цели. Если же обносить вокруг цели приемо-передатчик, либо поворачивать цель относительно направления на приемо-передатчик, будет снята диагралта обратного вторичного излучения о(0).

В общем случае изменения ориентации цели в пространстве, а не только в плоскости, эффективная поверхность вторичного излучения для совмещенной РЛС есть функция двух углов о = о(в, р); для разнесенной РЛС о = а(в„в, р„р) — функция четырех углов. Величина эффективной поверхности зависит от электрических свойств цели, соотношения ее геометрических размеров и длины волны, поляризационных характеристик антенн (приемной и передающей). Если об этом не будет оговорено особо, среду будем считать изотропной, т.

е. не меняющей характера поляризации, поляризацию антенн — одинаковой в режимах передачи и приема, а радиолокатор — совмещенным. ф 2.3. Особенности вторичного излучения группового излучателя Реальная цель или группа целей по закономерностям вторичного излучения чаще всего сводится к групповому излучателю.

Даже не вникая в детали вторичного излучения элементов группы, ряд вы- водов можно сделать на основании модели группового вторичного излучателя, состоящего из нескольких одиночных ненаправленных излучателей. Рассмотрим групповой вторичный излучатель, состоящий из двух одиночных (рис. 2.2, а). Обозначим расстояние между ними 1, расстояния до РЛС ~1 2, а соответствующие запаздывания во вре2г1 мени 11 2 —— — '. Считаем, что одиночные излучатели не влияют с друг на друга.

Поскольку излучатели не разрешаются, колебания от одного накладываются на колебания другого. При этом поле об- ратного вторичного излучения в точке приема равно е„р (1) = Е, соз а (1 — 1,) + Е, соз а (1 — Я,~ = Е„р соз (а~ — ~р), где амплитуда Е„р и фаза ~ определяются по правилу сложения 2л колебаний, сдвинутых по фазе на угол ~р = а (1,,— 1,) — — — 2Лг = 4И = — з1п О, Х 2В~ 27 У=Ур Р=4р ба глс бу Е5(па а,) а у Р (р аа' фр~ рлб' Опзт в) рис, 2.2, Пояснение соотношений для группового вторичного излучателя: а — к выводу значения о (О), б — полярные диаграммы о (0))пы в — к анализу блуждания радиолокационного центра Е„', = Е) + Е', + 2Е, Е, соз (р, ф=о) '+ '+агс1д' ' ' 1)а ~ ~1+ ~2 г Ез — Ет 2 ~тЕ2+Е, 2 (2) В соответствии с введенным в ~ 2.2 определением эффективной поверхности имеем 0=45тг'(Епр/Ец) =о,+ Оа+2~~о,оя соз(Р, т.

е. величина о излучателя зависит от сдвига фаз (р вторичных волн, возбуждаемых его элементами в точке приема. Для (р = О волны складываются в фазе (когерентное синфазное сложение), и при ненаправленном вторичном излучении одиночных излучателей о принимает максимальное значение о,„, = (ф о,+1'о,)'. Для (р=5т получаем о „„=(~о,— ~ а,)', При равновероятных значениях 28 э 2,3 соз~р = — ~ соз~ — 'з1п О~ дО = 1,~ — "~ =О. о Последнее связано с тем, что при больших отношениях 1Й даже небольшое изменение О на ЛО может привести к изменению ~р на 2л. На рис.

2.2, б приведены диаграммы обратного вторичного излучения системы двух ненаправленных одиночных вторичных излучателей при а, = а, = о, и относительном расстоянии между 4л1 ними 1/Х = сопзт. Разность фаз ~р = — з1п 0 в этом случае явля- Х ется функцией угла 0 и уравнение (3) принимает вид: о = о (О) =- 2о„! + сов ~ — ып 0 14л1 (4) Нули диаграммы о(0) соответствуют направлениям, где вторичные волны гасят друг друга, а максимумы — где волны складываются в фазе. Групповая цель имеет, таким образом, многолепестковую диаграмму о(0). Чем больше величина отношения 1Й, тем сильнее проявляется интерференционный характер зависимости а(0).

В случае, если групповой излучатель состоит из и одиночных, то о = ~„о,. + 2 ~ 1' а; а; соыр;;. (5) ~=1 ~>! При этом его диаграмма о(0) имеет весьма сложную лепестковую структуру, зависящую от взаимного расположения отражающих элементов и относительных расстояний между ними 1,,й. Поэтому групповые цели в зависимости от их углового положения относительно линии визирования могут давать значительные колебания мощности отраженных сигналов. Эти колебания происходят вокруг среднего уровня, пропорционального среднему значению эффективной поверхности при некогерентном сложении: и о=~ а, (6) 1=! Одновременно с колебаниями мощности отраженного сигнала наблюдаются случайные изменения времени его запаздывания и угла прихода.

О времени запаздывания сигнала, отраженного групповым излучателем, вообще можно говорить, если форма отраженного сигнала существенно не отличается от формы зондирующего, т, е. если расстояние между излучателями заметно меньше, чем размер разрешае- ~ 2.З Ж угла сдвига фаз ф (некогерентное сложение) среднее значение а = а, + о,. Такой же результат получается и при равновероятных О, по только при 1й ~) 1, когда справедливо приближенное равенство нулю мого объема по дальности, и не происходит раздвоения отраженного сигнала. В этом случае, как и в 5 1.3, допустима линейная аппрок- симаиия фазо-частотной характеристики (2) трассы «передатчик— цель — приемник»: ф=фо+(~И!Д )о(~ — ~о) (7) Фаза любой гармонической составляющей отраженного сигнала определяется тогда выражением вида о1 — ф = а(1 — 1» ) + сопз1.

Величина ~,р = (офдв), характеризует общее для всех гаомонических составляющих спектра групповое запаздывание, приводящее к запаздыванию огибающей сигнала без искажения ее формы, Ве- личина определяет измеряемую дальность до группового вторичного излучателя в свободном пространстве, в общем случае отличающуюся от дальности до каждого элемента группы. Измеряемую угловую координату группового излучателя можно установить, проводя через «точку стояния» « = «„О = О, совмещенного радиолокатора поверхностьфронта приходящей от излучателя волны (рис. 2,2, в) ф (, О) — ф (,, 0,1 = сопз1, которая, вообще говоря, отличается от сферической. Здесь «, 0— полярные координаты произвольной точки фронта волны; «о, Оо— координаты точки стояния РЛС; начало координат на рис.

2.2, а выбрано в точке на середине прямой между двумя излучателями. Если функцию ф(«,0, в,) разложить в ряд Тейлора в окрестности точки «„Оо и ограничиться линейными членами, можно получить линейную аппроксимацию фронта волны ф=ф,+ '~ (. «,)+ Ф (О 0,) или ф = ф, + (~га Й ф), (г — г,). (9) 30 Здесь индекс О соответствует точке г, = г («„0,), в которой берутся производные.

Величина ф наиболее быстро меняется в направлении градиента (огай ~),. Наоборот, по нормали к градиенту через точку «„О, проходит практически плоский участок поверхности равных фаз. Если приемная антенна радиолокатора целиком укладывается в пределах этого участка, можно говорить о едином измеряемом направлении на цель, которое определяется вектором (~гад ф),. С увеличением размеров антенны справедлчвость линейной аппроксимации нарушится. Но это значит, что элементы группы разрешаются по угловой координате и групповой излучатель нельзя считать сосредоточенным.

Таким образом, если размер группового излучателя мал по сравнению с размерами разрешаемого объема, можно считать: 1) фронт волны плоским в пределах раскрыва антенны, а направление иа групповой излучатель соответствующим единичному век- 2) огибающую отраженного сигнала неискаженной, а рассстоя- 2 цие до цели равным — /„р.

с Иначе говоря, можно считать, что вторичное излучение группового излучателя происходит из некоторого его эффективного центра, характеризуемого радиус-вектором: а=г,—— (10) где г, — радиус-вектор точки стояния радиолокатора. Эффективный центр может располагаться ие только в пределах габаритных размеров групповой цели, ио и выходить за эти пределы, блуждая в зависимости от направления облучения. Для системы двух вторичных излучателей с эффективными поверхностями о, и а, эффективный центр блуждает вдоль прямой, соединяющей излучатели. Смешение эффективного центра относительно середины отрезка этой прямой составляет а=— (1 1) 2 о (01 / ~ г'с~, +у'с~, 2 ~ ~ус~, — ~г(~, (13) Например, при а,/о, = 4 значение ~ а )„,„„= Р/6, значение ~ а ~м„, = = 3//2, Последнее значение характеризует вынос эффективного центра иа величину 1 за пределы габаритного размера цели. При таком выносе эффективная поверхность а(0) меньше средней о,+, в, =5 раз.

$23 31 где о(0) — эффективная поверхность группового излучателя (3), ! — вектор, проведенный от второго излучателя к первому. Если о,, = а, и о(0) ~О, смещение отсутствует, а = О. Если а, )) а„эффективный центр совмещается с доминирующим излучателем, а = //2. Для значений О, соответствующих максимумам диаграммы обратного вторичного излучения, наблюдается минимальное значение абсолютной величины смещения (12) Наоборот, минимумам диаграммы о(0) соответствует максимальное смещение Рассмотренные для групповых сосредоточенных вторичных излучателей соотношения могут быть частично распространены на распределенные вторичные излучатели.

Примерами последних являются скопления отражателей па земной поверхности или в пространстве, например в виде капель воды и т. п. Среднее значение эффективной поверхности о рассчитывается при этом на разрешаемый объем и является функцией координат облучаемого пространства. При измерении координат целей на фоне распределенных отражателей в той или иной мере могут проявляться ошибки, подобные отмеченным выше для сосредоточенного группового излучателя.