Ахияров В.В, Нефедов С.И., Николаев А.И. Радиолокационные системы (2-е издание, 2018) (1151780), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Условия возбужденияи приема поясняет рис.2.1.ПередатчикПриемопередатчикПриемникбаРис.а-2.1. ВозбуждеIШе и прием вторичного излучения:приемник и передатчик разнесены; б -приемник и передатчик совмещеныВ окрестности радиолокационной цели (РЛЦ) создается плот22ность потока энергии первичной волны Пц, Дж/(с-м ) = Вт/м ,определяемая модулем вектора Пойнтинга. В точке приема на расстоянииrот цели плотность потока энергии вторичной волны обозначается Ппр.Реальную цель можно заменить эквивалентной целью, котораяизотропнорассеиваетвсюпадающуюнанееэнергиюисоздаетвблизи приемника такую же плотность потока Ппр, что и реальнаяцель.
Отношение мощности Р = 4пr2 Ппр , рассеиваемой эквива-322.1.Общие сведения о радиолокационных характеристиках объектовлентной целью на сфере площадью4nr 2 ,к плотности потока энергии у цели является эффективной площадью вторичного излученияцели[2]:cr = __!__ = 4пr Ппр2цПц(2.1)ПцТаким образом, эффективная площадь рассеяния цели сrц-площадь поверхности такого эквивалентного вторичного излучателя, который, равномерно рассеивая всю падающую на него энергию, создает в точке приема такую же плотность потока энергии,чтоиреальнаяцель ;r -расстояниеотисточникадоточкинаблюдения.Выразим Ппр и Пц через квадраты амплитуд напряженностейэлектрического (Е) и магнитного (Н) полей и преобразуем формулу(2.1) к следующему виду:(2.2)Как следует из(2.1)и(2.2),ЭПР имеет размерность площади,поэтому единицей ее измерения является квадратный метр -м2 •В связи с тем, что обычно ЭПР изменяется в широком динамическом диапазоне, экспериментальные и теоретические данные частопредставляются в логарифмическом масштабе и выражаются в децибелах относительно 1 м2 .Поляризационнаяматрица рассеяния.Эффективная площадь рассеяния объекта зависит от формы и материала цели, угла,под которым наблюдается цель, рабочей частоты РЛС и поляризации излучения.
При радиолокационном наблюдении целей можносчитать,чтопадающаянацельирассеяннаяэлектромагнитныеволны являются плоскими, однако в общем случае поляризациярассеянного поля отличается от поляризации падающего поля, т. е .появляется деполяризация вторичного излучения. Для характеристики поляризационных свойств цели используется поляризационная матрица рассеяния.Рассмотрим вектор напряженности электрического поля передающей антенны Впер с двумя ортогональными составляющими,которые определяются амплитудами Епеrх, Епеrу и фазами 'Vпer x,'Vперу[4]:332. Методы измерения и расчета вторичного излучения РЛЦЕпер =гдеЕперEпepxCos(rot-'l'пepx)](Епер у cos( wt -'l'пер у )комплексная= .JEJep х + Е~ер У ; q -=Reамплитуда(.
)(2.3)Епер q eJOOI 'смодулемIEпepl =комплексный поляризационный вектор,пространственные составляющие которого определяются отношением амплитуд Епер х /1 Епер 1= COS упер, Епер у /1 Епер 1= sinупер и фазовым СДВИГОМ Ьпер =\Jfпep x -\Jfпep y :СОSУпер]q = sin у переР>пер .(Очевидно, что вектор(2.4)позволяет определить закон перемещеqния конца вектора Е во времени и в общем случае можно считать,чтоэтоперемещениепроисходит поэллипсу.Эллиптическаяполяризация вырождается в линейную при Ьпер = О и Ьпер = 7t (вэтом случае угол Упер определяет плоскость поляризации), приЬпер =±тс/2 и Упер=±n/4 поляризация является круговой.Аналогично, вектор поляризации приемной антенны можнопредставить в видер =(::;":ej'"'}(2.5)где угол Упр и фаза Опр определяются, как и для передающей антенны в формуле(2.4).Тогда в наиболее общем случае бистатической радиолокации для передающей антенны с вектором поляризацииqи приемной антенны с вектором поляризации р ЭПР цели определяетсяследующим выражением:cr = lqт Sгде(,)т-Pl 2 ,символ транспонирования;(2.6)S -поляризационнаяматрица рассеяния объекта,(2.7)342.1.Общие сведения о радиолокационных характеристиках объектовЗдесь ~, ...
,,Га;;, <рх.х , •••, <рУ.У -амплитуды и фазы элементов матрицы рассеяния; первый индекс обозначает поляризациюпри передаче, а второйМатрицаонаS-при приеме.является линейной матрицей рассеяния, посколькусодержит элементы,соответствующиечетырем линейнымкомбинациям поляризаций передающей и приемной антенн. Этаматрица полностью характеризует отражательные свойства стабильной цели, поскольку с ее помощью определяются амплитуда,фаза и поляризация рассеянного поля.Следовательно, при бистатической радиолокации рассеивающие свойства произвольного тела описываются совокупностьючетырех комплексных или восемью вещественных величин . Примоностатической локации матрица рассеяния является симметрич-ной с ,Га;;= .rcr;;формуле(2.7)и eiq>xy=eiq>yx ),т.
е. для описания рассеяния виспользуются шесть вещественных величин. Длянекоторых тел это число может сократиться до четырех, двух идаже одной. Например, для идеально проводящей плоской поверхности больших (по сравнению с длиной волны) размеров при нормальном падении матрица рассеяния для моностатической радиолокации имеет видS=~(-1О)·(2.8)-1ОДругим примером является длинный идеально проводящийстержень, радиус которого стремится к нулю. Если стержень расположен параллельно оси Х, то его моностатическая матрица рассеяния определяется выражениемs-~(-~ ~)(2.9)Как следует из рассмотренных примеров, цели различаются посвоей поляризационной избирательности.
В соответствии с формулой(2.9)тельным,тонкий стержень является поляризационно-избирапосколькуотражениеотнеговозникает тольковтомслучае, если вектор Е параллелен оси стержня.Поляризационная матрица(2. 7)позволяет определить компоненты рассеянного поля Епрх, Епр у путем линейного преобразованияматрицы-столбцападающегополяскомпонентами352. Методы измерения и расчета вторичного излучения РЛЦЕпер х , Епер у.
С использованием обозначенийматрицыSS1 гS22 для элементовполучим:( Епр х ) = (S11Епр уS21S12)(Епер х )·S22Епер уОтметим, что элементы матрицыS(2.10)зависят от угла падения волны на объект, угла наблюдения рассеянного поля и расстояния между антеннами и целью . При изменении расстояния аргументы всехэлементов матрицы изменяются одинаково , поэтому множитель сабсолютной фазой, которая определяется перемещением объекта,может быть вынесен за знак матрицы. В случае моностатическойлокации требуется найти пять элементов матрицы рассеяния.Динамические характеристики объектов локации.
При радиолокационном наблюдении в реальных условиях происходитперемещение центра масс лоцируемой цели (объекта) относительно РЛС. В результате этого отражательные (рассеивающие) свойства цели непрерывно меняются во времени, что приводит к соответствующему изменению амплитуды и фазы отраженных сигналов. Необходимость описания динамики вторичного излученияцелей в процессе их наблюдения потребовала введения динамических радиолокационных характеристик (РЛХ) или сигнатур объекта, которые представляют собой зависимость ЭПР и поляризационной матрицы рассеяния от времени. При рассмотрении способовописания динамических РЛХ движущихся (например, воздушных)целей необходимо выделить две основные составляющие взаимного перемещения РЛС и радиолокационной цели: перемещение потраектории и движение вокруг центра масс.При угловом движении цели относительно РЛС различныецентры рассеяния объекта имеют разные угловые скорости, поэтому различны и доплеровские частоты при отражении от этихэлементов.
В результате при облучении движущейся цели плоскоймонохроматической волной в принятом отраженном сигнале будетнаблюдаться спектр частотных составляющих, ширина которогоопределяется максимальной разностью доплеровских частот, возникающих при движении центров рассеяния цели. Доплеровскийэффект, наблюдаемый при изменении углового положения целиотносительно РЛС, называется вторичным в отличие от доплеровского смещения, вызванного движением центра масс объекта врадиальном направлении. Вторичный доплеровский эффект может362.2.Методы измерения радиолокационных характеристик объектовбыть использован для «разрешения» центров рассеяния на объектедля решения задачи радиолокационного распознавания. В реальных условиях наблюдаемые временные реализации Р ЛХ представляют собой реализации случайных процессов и в этом случае дляописания рассеивающих свойств целей должны использоватьсястатистические характеристики.2.2.
Методыизмерения радиолокационныххарактеристик объектовСуществует три способа определения радиолокационных характеристик рассеяния объектов:экспериментальное измерениеполей рассеяния реальной цели или ее масштабной модели, электродинамическое моделирование полей рассеяния.Экспериментальное получение сведений об ЭПР целей заключается в измерении радиолокационного отражения от самой целиили от ее модели. При этом измерения выполняются на специальных открытых или закрытых радиолокационных полигонах, либопроводят динамические измерения в реальных условиях. В ходеэкспериментальных исследований на полигонах измеряется мощность сигнала, отраженного от цели, а для калибровки измеренийиспользуется цель с известной ЭПР (как правилометалличе-ская сфера) .
Экспериментальное определение ЭПР можно получить непосредственно из уравнения дальности для однопозиционной радиолокации:cr =(4тт)3 r4РпРR G 2')} '(2.11)пергде Рпер-мощность передатчика; Рпр -мощность сигнала навходе приемника; r - расстояние между РЛС и целью;-фициент усиления приемо-передающей антенны; л,G-коэфдлина волны РЛС.Одним из преимуществ измерений на радиолокационном полигоне является удобство использования моделей-макетов, которыеменьше и дешевле настоящих целей. При этом длина электромагнитной волны уменьшается во столько раз, во сколько макетменьше реальной цели.
Если/0-размер цели, а lм-эквивалентный размер на макете, то применяют следующее масштабное соотношение[4]:372. Методы измерения и расчета вторичного излучения РЛЦ(2.12)где Ам-длина волны, используемая при измерениях; л, 0 -длина волны, для которой определяется ЭПР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
