Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 76
Текст из файла (страница 76)
~ —.' гьо=г /'2. (11.356) впар 2в!шр Для реальных поверхностей, в диапазонах волн от сантиметровых до метровых, длина областей, сушественных для отражения, может изменяться от десятков метров до единиц километров, а ширина — от долей единиц до десятков метров. Введение области, существенной для отражения, ограничивает применимость зеркальной трактовки (разя. 11.1) в расчетах суммарного поля и зон видимости РЛС с учетом отражений от земли.
Ограничения, прн которых справедлива отражательная трактовка. Зеркальная трактовка справедлива лишь при выполнении условий когерентности рассеяния поверхностью земли. Величины проекций на линию визирования значений СКО неровностей поверхности а яп Чг не должны превышать согласно этому условию определенной величины, обычно равной Х/1б: с в)пЧе<Х/16. (11.36) Иначе, решения корректируются (равд. 8.6.5 и 11.2.3). Существуют и другие виды ограничений. Они связаны, например, с зависимостью комплексного коэффициента отражения р от угла скольжения Че, см. (11.45).
Из требования малости изменения коэффициента отРажениЯ на Участке длиной 2а~ ((ЬР) «)Р(Чео)), Чго— угол скольжения в точке стационарной фазы) получаем: 2гпвш Ч'о/'1»]1 Р (Чо)~ ° Учитывая, что ~1-р (уо)] =]вшер ~, находим: г„в)п~Че/Х»]яперр~, (11.37) где г — наклоннаЯ Дальность до цели; <Р = ого[а(Чео)]— и е фаза коэффициента отражения. Неравенства (11.36) и (11.37) накладывают на зеркальную трактовку отражений ограничения по длине волны снизу и сверху. Разности путей 62! между 1-м (! = 1,..., М) прямым лучом и соответствую1цими лучами, распространяющимися через произвольные элементы поверхности (рнс. ! 1.8), определяются уравнением: 62! п г(с05 51 — со 5 е! )/с с05 е 1, (11.42) Электрические параметры отражений.
Включают комплексные диэлектрические проницаемости е„н удельные ПМР А„,! элементов поверхности. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Находится для 1-й отражающей точки из уравнения с,! =5,! -160Ло,д1, (11.43) где в„— относительная диэлектрическая проницае- масть, и о,д ! — удельная проводимость, значения ко- торых приведены в табл. 11.1 [2.64]. Таблица 11.1. Электрические параметры основных видов поверхности Поляризационная матрица коэффициентов отражения 1-го отражающего элемента подстилающей поверхности.
С учетом фазовых соотношений имеет следующий вид: ,„вг е , вв е ГГ т,! рГ( вв вг[[ гв гг '(' Кщ!)(1-Кп!)КР!Кз! (11.44) )!1~ 11!Сг где Я1~~, 1)1~~, 1)!в, Я!Сг — комплексньсе коэффициенты отражения Френечя для различных поляризаций; Кщ! — коэффициент шероховатости поверхности, Кп! — коэффициент погяогцения в слое раститевьности (1 — Кп! = 0.3...0,03 [2.64, с. 295]); Кр! — коэффициент расходичости лучей и Кз! — коэффициент затенения. Все коэффициенты приведены для 1-й отражающей точки. Значения 11! ~ и 121~ находят в виде: . ВВ Вс! 510 Цс! — ń— СО5 Ц21 2 Я! (1! .45а) 2 51П Ц!! Ес! С05 Ц!! 510 Ц!! ! Ес! С05 Ц!! 2 (11.456) Как и в [7.39, с.
18] н [7.19, с. 20], допустимо предположение, что я1 ~ = йгв = 0. Значения углов скольжения цс! в окрестности точек отражения определяются с учетом наклонов поверхности асс!8[с!У(гы )/дг„] и кРивизны Земли 11,!.' Ц21 = е, -Рагс!8 (2У(гы)/дгв 1] ел!/Я г (11.46) Остальные значения, вошедшие в уравнение (11.44), определяются следующим образом: коэффициент шероховатости поверхности Каи определяется из уравнения [2.64, стр. 293] (1-Кщ,) =ехр(-8я о'„, Впэ Цс!/Л ), (1!.47) где о„, — СКО высот неровностей микрорельефа в окрестности 1-го отражающего элемента; коэффициент расходимости 1-го луча Кр! определяется нз уравнения [7.! 5] 2 ] 112 Кр! и($.р4р!(1-р!) гьв(!)/Я!11!), (1!.48) где гьв(!) — текущее значение горизонтальной дальности до цели; р! = гы/гьц(!) — относительное расстояние до 1-го отРажающего элемента; Н! = Цв 1850+ Нд -У(гн)— расстояние от 1-го отражающего элемента до линии визирования цели; Я1 — средний радиус кривизны поверхности в окрестности 1-го отражающего элемента.
Значение Кр падает с уменьшением радиуса кривизны отражающего участка и прн невыполнении условия 51пцг»! ' яЩ1Л вкладом 1-го отражающего элемента можно пренебречь [7.17]. коэффициент затенения Км определяется как отношение освещенной и полной площадей участка поверхности, существенного для отражения в окрестности 1-го элемента. 11.2.4. Влияние отражений от поверхности нв амплитуду и структуру отраженных сигналов Такое влияние вызвано интерференцией прямых сигналов и сигналов, отраженных от земной поверхности (рис.
! 1.2 н 11.8). Результат интерференции зависит от ° произведения ширины полосы частот сигнала на запаздывание; ° разности фаз н соотношения амплитуд прямого н переотраженного сигналов. Интерференция узкополосных сигналов вызывает амплитудные флуктуации. При широкополосном зондировании дополнительно возникают искажения структуры дальностных портретов (ДП) целей.
Влияние интерференции на амплитуду принятых сигналов. Количественно выражается модулем множителя Земли (11.18), который пропорционален отношению амплитуд прямого и переотраженного сигналов. Для широкополосного сигнала этот множитель определяется отношением результата корреляционной обработки принятого интерференционного сигнала к аналогичному результату для сигнала в свободном пространстве. Корреляционная обработка выполняется в расчете на ожидаемые ДП. 162 На рис. 11.9 показаны расчетные значения множителей Земли для точечной цели при узкополосном (УПС, ль10 = 1 МГц) и пшрокополосном (ШПС, Ь10 = 300 МГц) зондировании над морской поверхностью и над поверхпостыл суши. Поляризация горизонтальная. Для углов места О УПС, ' ) ШПС менее 0.5' резуль- 0,5 1,О 1,,0 2,5 таты расчета для Угол места цели, град, УПС и ШПС близ- Рис.
11.9 ки. Для больших углов колебания множителя Земли для ШПС затухают быстрее, чем для УПС вследствие уменьшения площади перекрытия прямого и переотраженного сигналов. Влияние интерференции на форму ДП. Показано при широкополосном зондировании с 2)!~0=300 МГц на рис. 11.10. По методике разд.
8.8.4 моделировался отраженный сигнал от крылатой ракеты АЬСМ, находящейся над спокойной морской поверхноспю. На рис. 11.10,а показаны прямой и переотраженный сигналы при с 61 =0.856 м. На рис. 11.10,6 показаны результаты интерференции при синфазном (для с 61 =0.856 м) и противофазном (для с 61 =0.1 м) сложении сигналов. В случае большой разности хода (относительно элемента разрешения Аг = 0.75 м ) искажения ДП определяются в основном смещением огибающей сигнала по дальности (рис. 11.10, а).
В случае малой разности хода (сравнимой с длиной волны) проявляется эффект дифференцирования огибающей, который сопровождается значительными потерями энергии и более сильным искажением формы ДП (рис. 11. 10,6). 0.4 04 й ~но.2 22 гб 30 34 38 22 24 30 34 3$ Раднальнаа дальнаать, и Раднальнал дальнаать, м а) б) Рис. 11.10 11.3. Дополнительные сведения о влиянии атмосферы Земли на работу радио- и оптических РЭС 11.3.1.Общие сведения о строении атмосферы Атмосфера — газовая оболочка, окружающая Землю с плотностью, убывающей с высотой примерно по экспоненциальному закону, и с температурой, имеющей слоистое распределение. Вертикальное распределение температуры в атмосфере представлено на рис.
11.11 [0.413. По распределению температуры атмосферу делят на протяженные области: ° тропосферу; ° стратосферу; ° мезосферу; ° термосферу; ° экзосферу. Эти области разделяются слоями смены закона изменения температуры, сравнительно тонкими (тропопауза, стратопауза, мезопауза) и протяженным (термопауза, выше термосферы — не показана). Экзосфера начинается с высоты 1 тыс.
км и переходит в межпланетное пространство. 0,00! 0,00! 0,0! 0,0! 03 03 и Я Ьо Ьо д !00 100 Юоо Ю00 гго зю гбо, г Температура 0'с Рис. 11.11 На распространение волн оптического диапазона влияет преимущественно тропосфера, на распространение волн радиодиапазона — тропосфера и ионосфера. К ионосфере относят ионизированную часть атмосферы выше 50...60 км, т.е. начиная с мезосферы. 11.3.3. Общие сведения о тролосфере Тропосфера простирается от земной поверхности до высот 8-10 км в полярных широтах и 16-18 км у экватора. В тропосфере сосредоточено около 4/5 массы атмосферы и почти весь водяной пар. За вычетом последнего тропосфера состоит преимущественно из азота (м 78%) и кислорода (м 21%), а также содержит аргон (м 0,9%), углекислый газ (= 0,035%) и другие примеси.
Основным источником тепловой энергии служит земная поверхность, поэтому температура тропосферы обычно убывает с высотой в среднем на 6 К на км (рис. 11.11), хотя возможны и аномалии (разд. 11.3.7). Тропосфера может существенное влиять на распространение волн радио- и оптическою диапазонов, вызывая их поглощение, рассеяние и рефракцию. 11.3.3.
Поалощение и рассеяние волн е тролосфере. Поглощение и рассеяние волн в тропосфере приводят к удельному ослаблению энергии сигнала, измеряемому в децибелах на километр. Для устройств активной локации ослабление рассчитывается на трассе до цели и обратно (разд. 11.1.2), для устройств связи и связного типа на трассах от передатчика до приемника (разд. 11.1.4). Ослабление энергии В зависит от частоты (длины волны) колебаний и погодных условий. Удельное ослабление энергии радиоволн при ясной погоде. Несущественно для дециметровых и более длинных волн. Повышается почти плавно с укорочени- 163 ем длины волны в диапазоне волн Л = 23...2 см, З'= = 1,3 ...15 ГГц.
Наряду с этим наблюдаются резонансные участки поглощения. Все это можно видеть на рис. 11.12 для трассы одностороннего распространения на уровне горизонта в парах воды и кислороде. 100 я 50 (д м2О ау" 5 и 2 1 '0 О.с ~ 0.2 И: О,О» 0.02 О,О1 0,005 О,ООУ ОР01 02 0,2 О,З 0,5 1 2 3 5 10 20 Данна волны см Рис. 11.12 Реаонмиааое поглощение Нтсу 8 50 8 зо 5» и 1О б й 5 оа 3 а 90 и о и й 0,5 моч 1О' Реуонанс От 90» и О о '$ 0,1 30" 8 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 2030 50 100 200 Длина волны. см Рнс. 11.13 График можно использовать при решении задач связного типа для трасс «передатчик-приемник», пересекающих всю тропосферу, если полученное из него ослабление поделить на два. 164 Начиная с длин волн короче 2 см изменение удельного ослабления носит резонансный характер за счет эффективного взаимодействия радиоволн с молекулами водяного лара Н,О (резонансы Л, = 1,35 см и 0,17 см) и кислорода От (резонансы Л„, = 0,5 см и 0,25 см) В промежутках между резонансами в диапазоне длин радиоволн 2 мм ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
