Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Особенности вторичного излучения в других средах отнесены в разд. 8.13 и 11.5. Нелинейные эффекты вторичного излучения. Возникают при специфике материала вторичного излучателя, например, наличия окисленных контактов между участками его поверхности, приводящих к преобразованиям частот [2.16). Как отмечалось в разд.
2.5.2, приборы подповерхностной нелинейной радиолокации используют для обнаружения скрываемых устройств на полупроводниковых приборах (устройства подслушивания, электронные взрыватели). 102 8.2. Энергетические и поляризационные характеристики вторичного излучения Энергетические характеристики вторичного излучения вводят как для электромагнитных, так и для гидроакустических волн. Поляризацнонные характеристики вводятся для электромагнитных волн, являющихся поперечными.
Гидроакустические волны, будучи продольными, поляризационными свойствами не обладают. [0.7, 0.42, 2.9, 2.12, 2.52]. 8.2.1. Эффекпгиеная площадь цели Является важной энергетической характеристикой вторичного излучения цели в точке приема, не зависящей от интенсивности первичной волны.
До разд. 8.9 цель считается сосредоточенной, т.е. умещающейся (с запасом) в пределах разрешаемого объема. Рис. 8.1,а,б поясняет условия возбуждения и приема: а) вторичного излучения в многопозиционном локаторе; б) обратного вторичного излучения в однопозиционном локаторе. б) Ряс. 8Д В окрестности цели создается плотность потока энергии первичной волны П„(Дж!с м~= Вт!м ), равная численно модулю вектора Пойнтинга теории электромагнитного и вектора Умова теории общефизического поля.- В точке приема на расстоянии г от цели создается плотность потока энергии вторичной волны П .
Реальную цель можно заменить эквивалентной целью, рассеивающей изотропно всю падающую на нее энергию и создающей плотность потока П,„на сфере радиуса г с площадью поверхности 4яг, причем именно такую, которая создается реальной целью в окрестности приемника. Отношение мощности Р = 4яг'П, рассеиваемой эквивалентной целью к плотности потока энергии у цели, имеющее размерность площади, и служит искомой характеристикой он= РеП„=4яг П /П„ (8.1) — эффективной площадью (паверхнастью) вторичного излучения цели (ЭП; ЭПЦ; ЭПВИ), а часто эффективной площадью рассеяния (ЭПР). Таким образом, эффективная площадь а„— это площадь поверхности такого эквивалентного вторичного излучателя, который, равномерно рассеивая всю падающую на него энергию, создает в точке приема такую же плотность потока энергии, что и реальная цель.
Выражая П,р и П„через квадраты амплитуд напряженностей электрического и магнитного полей и пренебрегая рассогласованием по поляризации, формулу (8.!) преобразуют в оч = 4кгз~Евв~ 1~Е~~~ = 4кг'1НпрРНЙ (8 2) Знаки модулей, проставленные в (8.2), позволяют вводить в расчет комплексные амплитуды колебаний. В многопозиционной локации величина оц зависит от ориентации цели относительно направлений и на пе- Рис. 8.2 Иначе, я = 11созу егв з)пу11', (8.4) 103 редатчик, и на приемник РЛС.
Зависимость ац от направления приема в многопозиционной локации определяет пчаскую характеристику напраатенности втаричнага излучения па мощности оц = а(0, 01) при 01 = = соцзг. Снимая ее экспериментально, обносят приемник вокруг модели цели рис. 8.!,а, сохраняя положение передатчика. Если же обносить приемопередатчик рис. 8.1,6, либо поворачивать модель относительно направления иа приемопередатчик, будет снята хараюперистика обратного вторичного ип»чения Эффективная птагцадь втарнчнага излучения зависит от двух углов и частоты в однопозиционной локации и от четырех углов и частоты в многопозиционной.
8.2.2. Поляризеционные характеристики локеционных целей Вводятся для поперечных волн, к которым принадлежат электромагнитные, в отсутствие искажений в средах распространения (разд.11) [2.12, 2.20, 2.40, 2.1211. Комплексные поляризацнонные векторы полей и антенн. Векторы полей Е(г) характеризуются здесь двумя изменяющимися во времени ортогональными пространственными составляющими с амплитудами Е„ и начальными фазами ж,,: Е(1) = 11Егсоз (2л>ьт — ыг) Е соз(2лдг — Чгг)11' = Ке[Еве >2ыч' ], где Е = 1Е1 е'ч' — комплексная амплитуда результирующего поля, а ! Е )= т) Ег + Е2 — ее модуль; Гг — комплексный поляризационный вектор. Его составляющие выражаются через отношения амплитуд Е,/1Е~ = = соку, Ег/1Е) = зйпу и сдвиг фаз грг — цгг = Ь. Он нормиро- 2 *т ван, 1з) = з з = 1, квадрат его модуля равен единице.
Здесь использованы знаки комплексного сопряжения «*» н транспонирования без сопряжения «т» (см. разд. 26). Каждому комплексному вектору и можно поставить в соответствие ему ортогональный вектор зз, такой, что ° т з як=О. Структура вектора з определяет особенности перемещения конца вектора Е с течением времени. Для неслучайной поляризации конец вектора перемещается по эллипсу.
Эллиптическая поляризация вырождается в линейн>ю поляризацию (рис. 8.2,а,б) при Ь = 0 и Ь = я, угол у определяет при этом пчаскасть поляризации. При Ь = яя/2, у = яя!4 поляризация вырождается в круговую (рис. 8.2,в,г). Поляризованные колебания поля возбуждаются и принимаются антеннами. Патяризация антенны определяется поляризационным вектором возбуждаемого или оптимально принимаемого ею поля. Поляризационный базис.
Это совокупность двух нормированных ортогонапьно поляризованных полей: горизонтальной и вертикальной линейных поляризаций; круговых поляризаций с вращением по и против часовой стрелки и т.д.. Существенно, что комплексные поляризационные векторы базиса з, з2 всегда взаимно ортогональны. ЭПЦ для различных поляризаций. В произвольном поляризационном базисе могут быть введены четыре ЭПЦ произвольной цели о~ и оп, огь огг Каждое значение он()г,! = 1, 2) определяется при уг-Й поляризации приемной антенны и 1-й поляризации передающей.
По аналогии с (8.2) з14яг ~Епрл~ =~Е Ца~~ (lс,! = 1, 2). т[4яг Ецрл ~1Е»>)[оке~ "и. (83) Здесь цгн — фазовый сдвиг, не учитываемый характеристикой окр Уравнение преобразования поляризации и поляризационная матрица цели. Пусть заданы комплексные амплитуды поля первичной волны у цели Еиг (1 = 1, 2) в выбранном поляризационном базисе. Составляющие поля вторичной волны в этом же базисе преобразуются согласно (8.3) и принципу наложения к виду; ,Г 4ггг Елрг=АпЕч|ь А,гЕ„г, 2 4яг Елрг=Аг~Е«г+ АггЕю, 2 где Ан =т(оне> "'.
г л'и Отсюда следует ввктарначиатричнае уравнение преобразования поляризации поля целью, соответствующее скалярным уравнениям (8.4): Ецр = АЕц/т(4яг . (8.5) Здесь А — паляризацианная.иатрица цели А = 11Агт11, (8.6) а Ецр и Ец — комплексные векторы поля в пункте приема Ецр = ~~Е»рг Ецрз(( и у цели Ец = !)Ецг Еггз(! Полярнзационная избирательность целей.
Различают паляризацианна-избирательные цели и цели без паляризацианнай избирательности. Последние не преобразуют поляризацию падающей волны. Поляризационная матрица А пропорциональна для них единичной. В однопозицнонной локации, например, к числу таких целей относят гладкие выпуклые идеально проводящие тела, размеры н радиусы кривизны которых существенно превышают длину волны Х (разд. 8.6). с =4хт )зцрЕцр! /(Е ! )зцрАз р) (37) ЭПЦ прн двухканальном приеме.
Пусть прием ведется на двух ортогональных поляризациях зцр и зцрг. Принятые сигналы складываются в квадратуре )Зпр цр) +~япрз.Епр! =)Ецр~ )Епр) ЭПЦ определяется выражением оц — — 4хт ~Епр~ /)Ец! ~Азцер! (8.8) Такой же результат получается прн аптичаеьнай поляризации приемной антенны. 8.2.4.
Собственный поляризационный базис цели Находится путем диагонализации (разд. 26.4) поляризационной матрицы. Пусть ее собственные числа неодинаковы р, > рх и вычисляются как корни квадратного уравнения 2 х)ет(А — )х1) =(А!! — р!!)(Агг — рп) — !А!2! =О где бе! — знак детерминанта (определителя), 1 — единичная матрица, р= б)а3 (р!ьрп) — собственная матрица поляризационноной матрицы цели. Собственные векторы з, х находят, решая однородные векторные уравнения, Аз = р!! з. Неопределенные коэффициенты подбирают так, чтобы *т 'т 31 31 =1 н 32 32 =1 (примеры в разд.
8.5). Тонкий прямолинейный провод является, наоборот, полярнзационно-избирательной целью. Ток в нем не возбуждается и отражение от него не возникает, если вектор электрического поля падающей волны ориентирован поперек провода (см. разд. 8.5). Полярнзационная информация о характере цели. В узкополосной однопозицнонной локации содержится в ее паляризацианнай матрице — четырех комплексных (восьми скалярных) параметрах. В отсутствие гнротропностн цели из восьми параметров обычно информативны пять. Неинформативен сдвиг фаз ц~п, связанный со случайной дальностью.
По принципу взаимности ох! = оц и !рз! = = -!р!х (поляризационная матрица эрмнтова, разд. 26.1). Набор пяти полярнзационных параметров (сигнатур) содержит информацию об эволюциях и характере (см. разд. 24.10) целей простой формы !2.121!. В широкополосной однопозиционной локации становятся информативны паляризационнме.матрицы элементов цели. 8.2.3. ЭПЦ при одноканальном и двухканальном приеме поляризованного сигнала ЭПЦ при одноканальном приеме. Пусть принимаемый сигнал Е„р рассогласован по поляризации с приемной антенной, характеризуемой поляризационным вектором з„р Значение Е„р в формуле (8.2) заменя'т ется на зцрЕцр где Е„р соответствует преобразованной целью поляризации и определяется (8.5).
Эквивалентная ЭПЦ для произвольных поляризаций передающей зцер и приемной з„р антенн составит: Матрица П = !!з з !11, составленная нз векторов поляризационного базиса цели, будучи унитарной, обладает свойством 1) Ю ' = ! (разд. 26. 5). Поляризационная матрица А выражается через дае унитарные н диагональную матрицу А ПР! 1)'т О 1!2 В силу ортогональностн векторов базиса: А = Р!за + Ргзгзх" . (8.9) ЭПЦ в собственном поляризацнонном базисе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
