Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Для целей простой формы на рис. 2.5 представлена обобщенная АЧХ, определяющая зависимость модуля ККР от И = 2к!/Х = ы!/с, где ! — характерный размер цели. В низкочастотной области размеры цели значительно меньше длины волны (! «)., со!/с «1), следовательно, составляющие цель элементы слишком малы для их отдельного разрешения, а фазы рассеянных ими полей мало отличаются друг от друга. Поэтому поля, рассеянные элементами цели, описываются функциями, мало отличающимися друг от друга и в первом приближении одинаково влияющими на результирующее поле. По этой причине практически все тела в этой области обладают общими свойствами: напряженности отраженных электрического и магнитного полей почти не зависят от формы тела и пропорциональны квадрату частоты сигнала РЛС.
Тогда в соответствии с формулой (2 5) АЧХ ~.4(гв!/с) также пропорциональна квадрату частоты, а ЭПР в соответствии с формулой (2.4) — четвертой степени частоты. Координаты ФЦР не зависят от частоты и совпадают с координатами центра масс. В резонансной области, где размеры цели (0,5 с ез!/с < 50) соизмеримы с длиной волны РЛС, поля, рассеянные различными элементами цели, связаны сложными функциональными соотношениями.
При сложении полей возникают резонансные яв- 61 62 И И Е О П Р б о и о о 9. о Е ь И 0 0,5 50 ои/с Рис. 2.5. Амплитудно-частотная характеристика отражателя А„(гог /с) = г /х ехр(/2/и,), где г — радиус сферы; г, — проекция радиуса-вектора, определяющего положение ФЦР, на направление распространения отраженной волны.
Если начало системы координат (см. рис. 2.!) расположено в ближайшей к РЛС точке на поверхности сферы, то г„= )./4; если в центре сферы, то г, = Х/4 — г. Используя соотношение (2.(8), можно определить импульсную характеристику сферического отражателя в высокочастотной области: х,(/) = — г lх) ехр(/2озг„/с+/го/)6ох ! (2.23) Представляя дельта-функцию интегралом Фурье ! б(/+ б) = — ~ ехр[/ы(! + О))йо, 2я б4 ления. Амплитудно-частотная характеристика носит колебательный характер.
В высокочастотной области размеры цели много больше длины волны (/»)., го//с» !). АЧХ !А(ы//с)~ пропорциональна (го! /с)», где величина )( зависит от формы цели и лежит в пределах 0 < )( < !. По отношению к наиболее часто применяемым на практике РЛС сантиметрового диапазона характеристики рассеяния отражателей простой формы сосредоточены в высокочастотной области, поэтому остановимся на их изучении более подробно. В высокочастотной области уникальными свойствами обладает сферический отражатель, АЧХ которого определяется выражением соотношение (2.23) запишем в виде я,(г) = г lкб г + — " 2г„1 с ! Таким образом, импульсная характеристика сферического отражателя в высокочастотной области выражается через дельта- функцию.
Используя интеграл Дюамеля, определим отклик сферического отражателя на входное воздействие Е„Я: Р ') Е,(Р+ — )= /Е.( - ))).( )) . (2.24) с ~ 2/кРр Подставляя в формулу (2.24) выражение импульсной характеристики из формулы (2.23) и изменяя порядок интегрирования, получим 01 ( . 2/рг, Г./р+ — = — //р„(ь- ) р') — '+) /) а а.г)) с! 2Р2к р с С учетом теоремы о сдвиге аргумента в преобразовании Фурье соотношение (2.25) можно записать в виде е,(~ ° — + — = — — //е.Р- ) р() фы о))) Р 2г) г 1 с с) 202к Изменяя в формуле (2.26) порядок интегрирования и используя фильтрующее свойство дельта-функции, получим отклик сферического отражателя в высокочастотной области на воздействие Е„(г) в виде 0 2г„'1 г Ер (г+ — е —" = — Е„Я, с с~ 20 (2.27) 65 Из выражения (2.27) следует, что отраженный от сферы сигнал имеет ту же форму, что и входное воздействие Е„Я, и отличается от последнего задержкой во времени на величину (О/с ь 2г,/с) и уменьшением амплитуды в (20/г) раз.
В теории радиолокации введено специальное понятие точечного отрахсатепя. Под точечным отражателем в высокочастотной области понимают такой гипотетический отражатель, частотная характеристика которого не зависит от частоты, а отклик (как функция времени) повторяет по форме входное воздействие. Если к тому же рассеивающие свойства не зависят от ориентации в пространстве, то говорят о точечном изотропном отражателе. Из реально существующих отражателей по своим характеристикам рассеяния в высокочастотной области к точечному изотропному отражателю приближается сферический отражатель, радиус которого больше длины волны, но существенно меньше размеров элемента разрешения РЛС по дальности, углу места и азимуту.
Следует отметить, что ЭПР как характеристика рассеяния позволяет оценивать радиолокационную заметность цели, а также рассчитывать дальность действия РЛС и некоторых систем связи. Характеристики рассеяния во временнои и частотной областях позволяют применять для построения объектов с малым рассеянием в заданном направлении методы синтеза, разработанные в теории линейных цепей.
Статические ХРЛ Р описывают рассеяние неподвижной целью. Они не зависят от времени, а частоты рассеянного и облучающего полей равны между собой. Динамические характеристики. Для описания ХРЛР движущихся целей используют динамические характеристики. Причем, говоря о движении объекта, полагают, что он может совершать не только перемещение по траектории, но и вращение вокруг центра масс. Однако в каждый момент времени его положение и скорость относительно РЛ С известны. Динамические ХРЛР представляют собой зависимости ККР, ЭП Р и некоторых других статических характеристик от времени.
Если отношения характерных размеров цели к длине волны облучающей РЛС велики, диаграммы рассеяния цели носят сильно изрезанный (многолепестковый) характер. Например, в сантиметровом диапазоне даже у сравнительно небольших целей ширина лепестков диаграммы ЭПР может составлять доли градуса. Многолепестковость диаграмм связана с интерференцией полей, отраженных от отдельных элементов конструкции цели, разнесенных в пространстве на расстояния, существенно превышающие длину волны электромагнитного поля. Считая, что траектория цели и ее мгновенное положение относительно РЛС известны, а также зная статические характеристики, можно определить соответствующие динамические ХРЛР, например А(г), о(г) и т.д. При динамическом рассеянии зависимости ХРЛР от времени описываются сложными, но детерминированными функциями.
Спектральный состав отраженного сигнала может отличаться от спектрального состава падающего поля. На спектральный состав отраженного сигнала влияют различные факторы, но основной вклад в изменение его спектра вносит допплеровский сдвиг частоты Г„= 2г„/Х, где г, — радиальная скорость цели относительно РЛС.
Вращение цели вокруг центра масс может вызывать как амплитудную, так и частотную модуляции отраженно~о сигнала. В ре- 66 зультате даже при облучении монохроматической волной отраженное от движущейся цели поле будет иметь сложную частотную структуру.
Статистические характеристики. На практике действительное положение цели по отношению к РЛС, как правило„точно неизвестно. Это связано со случайными возмущающими воздействиями, оказывающими влияние на любую движущуюся цель. Сигналы, отраженные от таких целей, являются случайными функциями времени. Следовательно, динамические ХРЛР представляют собой реализации случайного процесса и их использование теряет смысл.
В качестве иллюстрации на рис. 2.6 приведена полученная экспериментально в натурных условиях зависимость от времени ЭП Р морской швартовной бочки, совершающей вынужденные колебания под воздействием волн. Когда положение цели в пространстве относительно РЛС и ее радиальная скорость в каждый момент времени точно не определены и изменяются случайным образом, вводят статистические ХРЛР— вероятностные характеристики случайных процессов, описывающие изменения во времени ККР, ЭПР, матрицы рассеяния и т.д.
Полную информацию о случайном процессе предоставляют многомерные плотности вероятности (ПВ). ПВ используются для описания распределения вероятностей. Когда о случайном процессе достаточно знать меньше, чем позволяют ПВ, используют начальные или центральные моменты распределения. Часто ограничиваются: первым начальным моментом (средним) случайного процесса т,(!) = ) хй'(х,г)ох; вторым центральным моментом (дисперсией) с,м 2 20 10 0 100 200 300 400 500 Рис.
2.6. Флуктуации ЭПР морской швартовиой бочки сс 67 Мз(г) = ) (х — т,(г)~ И~(х, г)с(х; смешанным вторым начальным моментом (корреляционной функцией) К(б 11) ~ ~ х|хзИ (х1 х~ б е,)г)х,г)х1 где И'(х, г) — одномерная ПВ случайного процесса; И'(хь х„гь 6) — двухмерная П В. Например, используют диаграммы средней ЭПР. При введении диаграммы средней ЭПР учитывают, что производится усреднение как во времени, так, фактически, и по угловым координатам. При усреднении во времени амплитуда сигнала определяется путем его наблюдения на некотором интервале. За время этого интервала положение цели в пространстве изменяется случайным образом, следовательно, в сторону антенны РЛС в разные моменты времени направлены разные участки диаграммы ЭПР. Таким образом происходит усреднение по углу в секторе, в пределах которого изменяется положение цели. Средняя ЭПР определяется соотношениями: до+Ьр/2 о(ср0) = — ) п(ср0, 6, ср)сЬр при 6 = сопэИ Ла~ в ! Оо~-Ь8/2 о(60) = — ~ о(60, 6, ср)с(6 при ~р = сопэб Л6„„„ Выбор интервалов усреднения Лу и Л6 зависит от типа решаемых задач.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
