Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 67
Текст из файла (страница 67)
В предположении равновероятностн ориентации усредненное значение ЭПР диполя определяется формулой (7.4) онер — — <~е = 0,17Л Зависимость ЭПР диполя от отношения 1„/Л (см. рис. 7.6, б) носит осциллирующий характер, присущий и другим проводящим телам (шар, эллипсоид) при 1„мЛ. К рассматриваемой группе объектов радиолокации можно отнести, например, боевые блоки баллистических ракет, крылатые ракеты, беспилотные летательные аппараты прн условии, что они облучаются радиолокаторами метрового диапазона. Для объектов третьей группы (1„~ Л), в которую входит большинство объектов радиолокации, особенностью является интерференционный характер поля вторичного излучения, зависящий от геометрической формы и размеров объекта, длины волны, направления распространения зондирующей и отраженной электромагнитных волн.
Рассмотрим методику расчета ЭПР гладкого идеально проводящего выпуклого тела (рис. 7.7) в приближении геометрической оптики (1„л Л„ РЛС н, тени Рис. 7.7. Определение ЭПР гладкого идеально проводящего выпуклого тела в прнблюкеннн геометрической оптики (1„~ Л, радиусы кривизны р,, и Л) 368 7.5. Формирование отраженного радиолокационного сигнала радиусы кривизны р, ~ Х). Будем предполагать, что вклад в отраженное поле дает только освещенная область цели с резкой границей (областью полутени, наличие которой обусловлено дифракцией, пренебрегаем).
Зондирующая электромагнитная волна наведет на освещенной области поверхности токи с плотностью 2, = и х Н„, где и — единичный вектор нормали. Эти токи создают поле вторичного излучения. Напряженность Н, поля в точке приема рассчитываем в приближении физической оптики: ток на криволинейном элементе поверхности заменим током на касательном плоском элементе.
Для упрощения воспользуемся методом вынесенного раскрыва; спроецируем все элементы на плоскость, перпендикулярную направлению облучения, и затем, пользуясь формулами для составляющих поля элементарного вибратора, найдем Н 1 Лге .2я р~-~ — ~ь )г.', (7.5) где ге — расстояние от РЛС до вынесенного раскрыва; 21г — расстояние от элемента о(г освещенной поверхности до его проекции гй'. Подставив отношение (7.5) в (7.1), получим ,2я ) ехр~-у — 221г рЬ' Х 4л п =— и,2 (7.6) (7.7) о„= лр,р2, н, О б Рис.
7.8. Зоны Френеля при вторичном излучении параболоила (а) и соответствуюшие им векторы поля (б) 369 Применим формулу (7.6) для расчета поля вторичного излучения идеально проводящих параболонда и прямоугольной пластины, расположенных так, как показано на рис. 7.8, 7.9 соответственно. После необходимых вычислений получим ЭПР параболоида 131, 35, 43, 73, 74) 7. Информационные технологии в радиолокационных системах Рис.
7.9. Изображения пластины и отсчетной плоскости 2 = 0: а — в аксонометрии; б — на плоскости у, г . (2я ып~ — Ьзше о (Е) = †, (аЬ О) 4к 2 (7.8) 2х — Ьз)пЕ г. При О = 0 величина ЭПР имеет максимальное значение о „= — (аЬ), плпих 22 существенно большее ее геометрической площади, поскольку (аь)/7с»1. Формула (7.9) справедлива для пластин произвольной формы. 370 (7.9) где рп р2 — главные радиусы кривизны в точке касания поверхности параболоида с фронтом падающей электромагнитной волны (ЭМВ). Поясним физический смысл формулы.
Сечения параболоида плоскостями х = л)с/4, и = 1, 2, 3, ..., разбивают его поверхность на зоны Френеля. Каждая зона по отношению к другой является противофазным источником обратного вторичного излучения. Амплитуды полей этих источников согласно (7.5) пропорциональны площадям проекций зои (рис. 7.8, а). При большом числе зон напряженность Нх суммарного поля стремится к векторной величине, равной половине вектора Н1 поля, создаваемого первой зоной Френеля (рис. 7.8, б). В итоге вторичное излучение определяется первой зоной Френеля, т. е. носит локальный характер. Таким образом, отражающие свойства поверхности второго порядка определяются как бы «светящимся» элементом поверхности, который называют блестящим элементом (блестящей точкой).
Эффективная площадь рассеяния прямоугольной пластины (с размерами а, Ь), рассчитанная по формуле (7.6), определяется выражением 7.5. Формирование отраженного радиолокаиионного сигнала Рис. 7.10. Вид диаграммы обратного вторичного излучения а„(0) (а) и диаграммы вторичного излучения о,(0, 0,) при 0~ = сопя (б) в полярных координатах для прямоугольной пластины Вид характеристик обратного вторичного излучения и вторичного излучения, приведенных на рис. 7.10, а, б соответственно, свидетельствует об интерференционном характере поля вторичного излучения. Ширина главного лепестка диаграммы обратного вторичного излучения равна Х/Ь, боковых лепестков — Х)(2Ь), 7.5.3. Характер вторичного излучения н эффективная плошадь рассеяния радиолокационных целей Радиолокационные цели обладают, как правило, достаточно сложной конфигурацией. Поверхность их характеризуется наличием блестящих точек в виде выпуклых участков поверхностей двойной кривизны и резонансных элементов, а также шероховатых диффузно рассеивающих участков.
Поля, отраженные перечисленными элементами с различными амплитудами и фазами, интерферируют. Характеристики вторичного излучения и обратного вторичного излучения оказываются многолепестковыми, Количество и ширина лепестков зависят от отношения 1„Я. Так, средняя ширина лепестка характеристики обратного вторичного излучения определяется формулой О„= ). /(21„,), где 1„— эквивалентный размер цели, не превышаю1ций геометрического Размера ее проекции на плоскость, нормальную направлению облучения. Примерные значения средних ЭПР о„,р для различных целей, имеющих размеры 1„~ л., приведены в табл. 7.1 1351. 371 7.
Информационные технологии в радиолокационных системах Таблица 7.! Примерные значения средних ЭПР различных целей, имеющих размеры 1„» Х 2 о„,,м Радиолокационная цель Случайный характер интерференции волн, порожденных вторичным излучением реальных целей, вызывает амплитудные и фазовые флуктуации принимаемого РЛС сигнала, которые называют амплитудным и фазовым шумом соответственно. Эти шумы обусловлены случайным характером (ориентацией) диаграммы обратного вторичного излучения. Пусть цель облучается гармонической волной. Тогда в процессе движения цели меняется уровень лепестков этой диаграммы в направлении на РЛС (рис. 7.11, а). Сигнал на входе приемника претерпевает случайные изменения как по амплитуде, так и по фазе.
Таким образом, амплитудный и фазовый шумы цели приводят к амплитудной и фазовой модуляции отраженного сигнала (рис. 7,11, б). При отражении от сложной цели возникает также угловой иеум, обусловленный тем, что положение фазового центра системы блестящих точек зависит от соотношения амплитуд и фаз отраженных колебаний. Фронт отРаженной волны оказывается отличным от сферического, направление нормали к нему может отклоняться не только от направления на какую-либо 372 Корабль водоизмещением 10 т Средний корабль водоизмещением 3 10'...10' т Малые корабли водоизмещением 200...60 т Подводные лодки в надводном положении Транспортный самолет, дальний бомбардировщик Средний бомбардировщик Бронетранспортер Тягач тяжелый Тяжелый истребитель Танк Автомобиль Легкий истребитель Человек (Л = 3 см) Рубка подводной лодки Крылатая ракета Стая птиц, попадающих в разрешаемый объем РЛС Головка баллистической ракеты Голубь (Х = 3 см) Пчела абочая к ы 10...0,8 см 2 10 10~...3 10' 250...50 140...35 100...20 30...5 30...5 20...15 10...5 9...6 8...6 5...2 1,2...0,5 1 1...10 1 ...
1 0 1...!О ~ ! 0-1... 1О-' 6 !О' .!О ' 7.5. Формирование отраженного радиолокационного сигнала ~! !!~!!!!!! !! О 1 1 1 3 Я РЛС Рис. 7Л1. Влияние движения цели (а) на амплитудную и фазовую модуляции отраженного гармонического сигнала (б) блестящую точку, но и выходить за пределы углового размера цели. На рис. 7.12 представлена типичная картина углового шума для двухмоторного самолета. По оси ординат отложено линейное смешение кажущегося положения цели относительно истинного в плоскости, перпендикулярной направлению РЛС вЂ” цель. Для реальных самолетов среднеквадратическое отклонение пм кажущегося положения цели от истинного Ы находится в интервале 0,151 ~ пес ( О,ЗЬ, где Š— габаритный размер цели 1841.
Угловой шум проявляется сильнее для целей с малым числом блестящих точек. Сложной цели свойствен также поляризаииоиный шум, обусловленный тем, что цель может преобразовывать поляризацию облучаюшей электромагнитной волны. В отраженной волне появляются составляющие на ортогональной поляризации. Такие цели являются поляризационноизбирательными. В зависимости от ракурса цели вклад различных компонентов конструкции летательного аппарата неодинаков. На рис. 7.13 показана зависи- Ь 87. Рис. 7.12. Влияние углового шума на определение угловых координат движущейся цели 373 7. Информационные технологии в радиолокационных системах ЭПР 0 20о 40о 60о 80 100о 120о Ракурс 180о Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
