Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Плотности распределения вероятностей модуля (а) и фазового сдвига (б) нормированного комплексного коэффициента рассеяния вого сдвига ККР (см. формулу (2.43)) связаны с изменением фазового сдвига поля, приходяц(его к антенне РЛС от системы «отражатель + поверхность раздела». Это повлечет за собой флуктуации фазового фронта рассеянной волны и приведет к погрешности измерения угла места. Рис.
2.16 иллюстрирует зависимость математического ожидания (см. формулу (2.52)) т! фазового сдвига от параметра о . На рис. 2.17 представлена аналогичная зависимость для дисперсии г) = т, — т! фазового сдвига, где моменты т, и т! определены соответственно выражениями (2.53) и (2.52). Как и на рис. 2.! 3...215, увеличение параметра а, на рис. 2.!6 и 217 обусловлено увеличением среднеквадратического отклонения ординат волнового профиля, т.е. усилением волнения. Нз рис.
2.16 следует, что математическое ожидание фазового сдвига ККР системы «отражатель + поверхность раздела» зависит от высоты отражателя над средним уровнем морской поверхности. и (») 0,6 0,5 0,4 и(О г,О 1,5 о,з 0,2 О,! О 4 1,О 0,5 -»/2 0 »/2 я, рад б 1 2 3 Рис. 2.15. Плотности распределения вероятностей модуля (а) и фазового сдвига (б) нормированного комплексного коэффициента рассеяния Немонотонный характер этой зависимости обусловлен многолучевым механизмом распространения полей в системе. Отрицательный фазовый сдвиг соответствует сигналу, поступающему на вход радиолокационного приемника через подстилающую поверхность.
Этот сигнал характеризует антипод отражателя и приводит к погрешности определения угловой координаты. Рассмотрим флуктуации ЭПР системы «отражатель + поверхность раздела». ЭПР указанной системы связана с ее ККР (см. формулу (2.40)) соотношением (2.7). В формулу (2.40), в свою очередь, входит ККО от взволнованной поверхности моря. Используя представление последнего по формуле (2.41) и подставляя формулу (2.40) в формулу (2.7), определим ЭПР системы «отражатель+ поверхность раздела» следующим образом: о=о,(х'+ах'+/4х'+ах+У" +а У'+ЬУ'+а!У+ +1+ 2х2уг + а,хуг + агхгу+ яху), (2.54) мв 100 Рис. 2.16.
Изменение среднего фазового сдвига нормированного комплексного коэффициента рассеяния при изменении обобщенного параметра Рэлея 50 -50 -150 0 0,02 О,об 0 10 0 !4 0 18 »« где а, = 4созБ; Ь, = 4 4 2сов(2Я); аг = — 48)пЕ; Ь, = 4 — 2сов(2Е); я = = -4ейп(:--. р 2 8,0 6,0 4,О 2,О 0 0 02 0 06 0 10 0 14 0 18 оо Рис. 2.17.
Изменение дисперсии фазового сдвига нормированного комплексного коэффициента рассеяния при изменении обобщенного пара- метра Рэлея Комплексный коэффициент отражения (см. формулу (2.41)) представляет собой случайную величину, следовательно, ЭПР (см. формулу (2.54)) также случайна. Как и в случае с ККО (см. формулу (2.4!)), представим формулу (2.54) в виде суммы двух слагаемых: (2.55) О = О„4. О„, где о„— когерентная ЭПР; о„— некогерентная ЭПР. Первое слагаемое в формуле (2.55) не содержит случайных величин: и„= орГ4в = ое (! + ~Г„~ + 2~Г„)сов(Я + у)) . (2 56) Второе слагаемое в формуле (2.55) представляет собой полином по степеням е, и е: о„= ов(84+ А~в~ + В,8~+5,8„+е'+ Азе~~+ Взеу +Язву+ +бе~ау + 4ехеу + Азову + 2ехеу) (2.57) где А, = 4х„+а„В, = бх~ +За,х„+/1 4-2уз+азу,; 5~ = 4хз +За,хз+ 2(хх„+а, +4х„у„'+а,уз+ 2а,х,у„+8у„; А, = 4у„+аз; В, = бук+Зазу„+ 6~ +2х~+а,х„; Яз = 4уз + Затухав + 2Ьзу„+ аз + 4х~~у„+ азх~+ 2а~х„у„4 ях„; 6 = Зх„у„+ 2а,у„+ 2а,х„+ я.
Очевидно, что при гладкой поверхности Г, = Г и о = о„. Для горизонтальной поляризации при малых углах скольжения !Г, ~ = 1, 3!г = я и из формулы (2.56) следует формула ЭП Р системы «отражатель+ гладкая граница раздела» о =!бае гй" (/сН, гйп 8). Из формулы (2.58) следует, что ЭПР точечного изотропного отражателя вблизи гладкой подстилающей поверхности с коэффициентом отражения Френеля Гф = — 1 может в 16 раз (на 12 дБ) превышать его ЭПР в свободном пространстве.
Зависимость нормированной ЭП Р системы «отражатель + гладкая граница раздела» о/ое от безразмерного параметра Н„/Х при 8 = 10' приведена на рис. 2.18. Такой же сильно изрезанный, многолепестковый характер имеет и зависимость ЭПР от угла 8 при постоянной высоте Н„. Из формулы (2.58) и рис. 2.18 следует, что ЭП Р системы «отражатель + гладкая поверхность раздела» является периодической функцией аргумента (сН„8(п8. Минимумы ЭПР определяются из условия (сН„8!п8 = лл, п =О, 1, 2, „,, а максимумы — из условия (сН гйо8= (2т — 1)я ,т=1,2,3,....
2 Разложение ЭПР системы «отражатель+ поверхность раздела» на когерентную (см. формулу (2.56)) и некогерентную (см. формулу (2.57)) составляющие произведено по аналогии с разложением ККО (см. формулу (2.41)). С точки зрения анализа ХРЛР такое разложение имеет очень важное значение, поскольку все флуктуационные члены ККО содержатся лишь в некогерентной компоненте ЭП Р и, следовательно, статистические характеристики этой компоненты позволяют определить в целом одноименные статистические характеристики ЭПР (см. формулу (2.54)). Например, из формулы (2.55) следует, что средняя ЭПР системы «отражатель + + поверхность раздела» о=— т, =о„+о„, где о„— средняя некогерентная ЭПР системы. Используя методы кумулянтного анализа, из формулы (2.57) получим е/ее, »Б 1О -5 О 5 6 7 8 9 Н«Ух ! 2 3 4 Рис.
2.18. Зависимость ЭПР системы «отражатель+ гладкая граница раздела» от нормированной высоты 89 б« = 83)'ов(т)'+2Г') Плотность вероятности ЭПР системы «отражатель + поверхность раздела» определяется выражением )4'(о) =, ехр — — е, ехр —, !е,' . (2.59) На рис. 2.19 изображены П В ЭП Р системы «отражатель» поверхность раздела», вычисленные по формуле (2.59) при различных значениях параметра а„. При расчете принято, что ЭПР отражателя в свободном пространстве ое = 10 м', длина волны облучаюшего поля 2.
= 3 см, поляризация горизонтальная, угол скольжения 0 =! '. Изменение параметра а, произведено путем изменения среднеквадратического отклонения о, ординат волнового профиля, и увеличение а, соответствует усилению морского волнения. Высота отражателя над уровнем моря О„= 3,87 м и выбрана из тех соображений, чтобы для случая гладкого моря усиление ЭПР системы (относительно ЭПР отражателя в свободном пространстве) составляло 16 раз (12 дБ). В связи с этим при слабом волнении (а„= 0,02) плотность вероятности ЭП Р сосредоточена около значения а = 160 мз.
С увеличением волнения в отраженном от статистически шероховатой морской поверхности волновом поле уменьшается когерентная компонента ККО, что ведет к уменьшению ЭПР системы «отражатель + поверхность раздела». Из выражения (2.59) получим: математическое ожидание ЭПР (2.60) т! = (2т)з )~(и + 4и» 2)ае; дисперсию ЭПР 0,04 0,03 0,02 0,01 0 100 200 300 400 е, м Рис.
2.19. Изменение плотности распределения вероятностей ЭПР отра- жателя при изменении волнения моря 90 м) е», дБ ~~а —;,дБ аа' ' 10 8 6 4 2 12 0 0,05 0,10 О, 5 о« а« Рис. 2.20. Изменение нормированных средней ЭПР (а) и дисперсии ЭПР (б) при изменении обобщенного параметра Рзлея Р, = (2т)')" (8из + 52и~ + 80и + 20)о' где и = Гоз/(2т)1) Зависимости нормированных математического ожидания т, и дисперсии О, ЭПР системы «отражатель + поверхность раздела» от параметра о показаны на рис.
2.20. Из рис. 2.20 видно, что ЭПР системы «отражатель + поверхность раздела» может существенно превышать ЭПР собственно отражателя, измеренную в свободном пространстве. Для количественной характеристики эффекта усиления обратного рассеяния оценим вероятность выброса флуктуаций ЭПР системы за фиксированный уровень о = хо», где х — коэффициент усиления ЭПР. Указанная вероятность определяется следующим образом: р = ) И'(о)до. к«« (2. 62) Подставляя формулу (2.59) в формулу (2.62), получим р = ! — — ехр о ) гехр — гг 1о 2 о г с(г. (2,63) Результаты численного интегрирования выражения (2.63) представлены на рис.
2.2(, где видно, что даже при относительно больших значениях параметра а. вероятность выброса флуктуаций ЭП Р системы за фиксированный уровень о = ход может быть высока. В частном случае интеграл в выражении (2.63) можно вычислить аналитически. При условии, что Г, = '/х, выражение (2.63) примет следующий вид: 9! 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,05 0,10 0,15 о» Рнс.
2.21. Изменение вероятности выброса флуктуаций ЭПР за фиксированный уровень прн изменении обобщенного параметра Рзлея р =! — — ехр —, ехр —, — 14 Таким образом, характеристики рассеяния отражателя, расположенного вблизи границы раздела двух сред, существенно отличаются от характеристик этого же отражателя в свободном пространстве. 2.6.
Радиолокационная заметность объектов. Способы снижения или увеличения Снижение радиолокационной заметности объектов требует уменьшения ЭПР цели (по крайней мере, до уровня ЭПР фона), увеличение — увеличения ЭПР цели. Уменьшение ЭПР целей. Выделяют три метода, с помощью которых возможно уменьшение ЭПР целей.
Первый метод связан с выбором оптимальной формы и конструкции, второй — с применением материалов и покрытий, поглощающих электромагнитные волны, третий метод основан на использовании реактивных нагрузок (например, настраиваемых щелей или шлейфов, небольших ребер, закрепляемых на деталях радиолокационных целей, имеющих размеры, существенно превышающие длину электромагнитной волны).
Первые два метода известны со времен Второй мировой войны, причем долгое время разработке радиопоглощающих материалов и покрытий уделялось большее внимание, чем совершенствованию формы цели. Это является следствием «принципа сохранения ЭПР»ч который отражает постоянно наблюдаемое явление: любая попытка уменьшить ЭПР без применения поглошающих материалов и покрытий в определенных секторах углов на- 92 зеркальное отражение: плоская поверхность ............................................. двугранный и трехгранный уголковый отражатели простая искривленная поверхность ......................
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
