Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 33
Текст из файла (страница 33)
е. оц — — п ()~ Нд/2) Я' = пНХ/с'/2. (3.8 28) Как видно, ЗОП зеркально отражающей поверхности превышает ЭОП умеренно шероховатой поверхности в 2Н/) раза. 19! 7. ЭОП морской поверхности, Отражение радиоволн от морской поверхности определяется неровностями, наличием брызг, перемещением масс поверхности.
Состояние морской поверхности определяется не только локальным распределением скорости ветра, но зависит от его распределения на большей площади. На рис. 3.39, а показана характерная для морской поверхности (а также для шероховатой земной поверхности) зависимость пуд от угла скольжения е.
Здесь можно выделить область интерференции, область диффузного иавуиже- Ю блу бл а) 4 Рыс. з.вв. Отраженно ог морской ыоаврхыосты: о — зевисниоегь от угле снольження. б — нозножнмй кон лучей ири строже. ннн от волнения ния (часто именуется областью нплато») и область квази- зеркального отражения. Границы между ними назовем критическим енр и переходным е, углами. Для углов е ~ еяр, составляющих несколько градусов, прямая волна интерферирует с отраженной подобно тому, как зто происходит над гладкой поверхностью (см. 9 3.7). Возможная схема отражения от морской поверхности, при которой сказывается явление интерференции, показана на рис.
3.39, б. Здесь результирующее поле, образуемое прямой и отраженной волнами в точке Ц, определяется множителем земли (3.7.12), который для малых углов скольжения (когда точка Црасположена ниже первого лепестка) с учетом ейп з Н/О равен Р„„(е) яо (4пйй) з ж (4пЫХ) Н0-'. (3,8,29) Полагая, что в точке Ц находится точечная цель с ЭОП а„„получаем, что за счет интерференции ЭОП преобразуется в пыоР' „(е) ° ев 0-в. Этим объясняется зависимость а д = п,„Ю е' (3 — облучаемая площадка), т.
е. очень быстрый спад оуы при е < енр. 192 . Переходя к морской поверхности как поверхпостноравпределенной цели, ЭОП в случае интерференции можно представить в виде о„Р,',„(е), и так как согласно (3 8.22) пч ° О, а Р«,„(з) О «, то ЭОП О». Нз характер овшжения может повлиять затенение разрешаемых участков самими волнами.
Кроме того, для вертикальной поляризации на малых уГлах места сказывается угол Брюстера, при котором коэффициент отражения минимален и влияние интерференции падает. В отличие от суши для морской поверхности характерно наличие интерференции и вызванной этим лепестковости множителя Р„„(е) даже в 3-см да«впазоне волн. Это объясняется заметным влиянием отражвннй от гребешков волн. Для малых углов е можно воспользоваться эмпирической формулой атд —— — 64 + 6Ка + 10 1я (з!п е) — 10 1д Л, (3 8.30) где Кв — баллы по шкале Бофорта (см. рис.
З,ЗЗ). Например, для е = 1', Кв — — 4 и при изменении длины волны Л от 0,023 до 0,032 м получим, что о „ = ( — 51,5 ... ... — 41,5) дБ. В области «плато» имеет место обычное диффузное рассеяние с уменьшением и д примерно 0,15 дБ/'. При этом ЭОП ° В. Наконец, на достаточно больших углах скольжения (например, е ) 60') имеется заметная вероятность зеркального отражения от фацетов (см. З 3.7), образующих поверхность волнения, причем о „для падения по нормали на гладкую воду составляет 0 ..;+ 10 дБ и уменьшается более чем на 35 дБ для углов, отличающихся от вертикального на 10'.
Ветер заметно влияет на отражение радиолокационного сигнала от морской поверхности. Для з = 90' величина и д уменьшается при появлении ветра, а для е с 80'— увеличивается. Если направление излучения РЛС направлено по ветру, то отражение больше, чем в других направлениях. Величина от„зависит от ветра сильнее при горизонтальной поляризации волны, чем при вертикальной. Это различие уменьшается с увеличением волнения и угла е, Переходя к частотной зависимости а „, следует отметить слабое изменение комплексной диэлектрической проницаемости морской воды как в миллиметровом, так и в сантиметровом диапазонах.
Так, при переходе от Л = 3 см к Л = 6 см а, изменяется от 48 — 35! до 51 — 36!. Эксперимент подтверждает, что при 8 ( 20 ... 30 величина а „ !9з практически не зависит отЛ. Частотная зависимость появляется при 80 ( 9 ( 99' и при длинах волн больше 20 ... ЗО см. Остановимся на полярпзационной зависимости. При 9 ( 20 ... ЗО' значения о „ для горизонтальной и вертикальной поляризаций практически одинаковы. При 9 ) 20... ... ЗО' начинает преобладать о „„.
Соотношение а к,„» » о,„для 0 ) 30«характерно именно для водной поверхности. При вертикальном падении (9 = 0) отношение а „„!а „,„достигает максимума и мало при 9) 30', причем роль перекрестных поляризаций всегда меньше, чем основных. В заключение отметим, возможность использования метода радиолокационного зондирования для обнаружения нефтяных загрязнений на морской поверхности на основе различия о . Наибольший контраст имеет место при Л( ЗО см. Для 9 = 40 ... 60' о „загрязненной поверхности снижается по сравнению с чистой водой на 15 ...
... 20 дБ. При вертикальной поляризации различие в а к больше, чем для горизонтальной. 3.9. ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТА ДОПЛЕРА В СЛУЧАЕ ПОВЕРХНОСТНО-РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ЦЕЛЕЙ 1. «Парадокс гладкой земли». При облучении земной поверхности с борта летательного аппарата узким лучом под углом е« (рис. 3.40, а) частота отраженных колебаний на входе приемника должна быть равна 2о сов е« ). =)»+ Рн =)е+ Л где г«и Л вЂ” частота и длина волны излучаемых колебаний. Рис. 3.40. К определенное «парадоксов гладкой земли» Вместе с тем, как видно нз рис.
3.40, а, прн горизонтальном движении летательного аппарата расстояние до облучаеиого участка не меняется, что противоречит объяснения» возникновения аффекта Доплера вследствие изменения расстояния до цели (сы. 4 2.1). 194 бз(рд) аг а) 4 Рис. 3.42. Форма сигнала, отраженного от дискретного отражателя (а), и зиергетический спектр атражеииого сигнала от протяженной поверхности (б) Рис. 3.41. Облучение земиай поверхиасти с борта летательного аппарата 2.
Спектр колебаний, отраженных от протяженной по- верхности. Рассмотрим облучение земной поверхности с борта летательного аппарата (рис. 3.41). При немодулнро- ванном излучении сигнал, отраженный от одного дискрет- ного отражателя, является ЧМ импульсом с огибающей, имеющей форму диаграммы направленности антенны по мощности (рнс. 3.42„а). Девиация частоты в пределах та- кого импульса равна разности доплеровских частот 2о 4о .. е,— е, оРд = (005 ез — соз вз) = — 51п во 5!и— д )г 2 2о ж — О,в!п ео, где ео — — (е, + ез)/2 — наклон оси диаграммы направленности антенны, О, — ширина луча антенны по углу места на определенном уровне. 195 Аналогичный чврвзокс имеет место и в сл>.чве рис 3. 40, б, когда меняется расстояние, а доплеровский сдвиг частоты Г, дол кеи быть равен куя~о, твк квк ее = 90'.
Указанные противоречия возииквют, когда используется модель земной поверхности, имеющая вид непрерывкой гладкой поверхиости. Кажущийся парадокс разрешается для модели в виде дискретиых отражателей. Если, например, в пределах луча может иаходьть. ся лишь один гочечиый отражатель, то в случае рис.
3.40, а рвсстояиие да него фактически измеияется, а в случае рис. 3.40, б ие измсияется. Следует отметить, чта при непрерывной ровной отражающей поверхиости отражение зеркальное и в обратном направлении вообще отсутствует. Только при величии дискретных отражателей из розкой поверхиасти или шероховатости появляется обратное отрвжеиие, и вместе с иим в РЛС будет наблюдаться аффект Доплерз.
В случае использования коротких импульсов, не «заполняющих» луч (см. 5 3.8), формула (3.9.1) преобразуется к виду Ьг д ж (2эй) Ье з(п е, где (согласно рис. 3.36, б) бз = (ст„/2) (д е/О == гт„з(п» е/2Н соз з — угол, ограниченный длительностью импульса т„. Отсюда Лг „= пл„зш» з/НХ соз а. (3.9.2) При достаточно узком луче энергетический спектр Я, (г „) сигнала от протяженной поверхности, т. е. мощность, приходящаяся на единицу полосы доплеровских частотРя, в первом приближении определяется функцией у (е) Рр (е), где е = агссоз (Рдх/2о).
Примерный вид спектра 3, (Рд) показан на рис. 3.42, б сплошной линией. Такой спектр обычно именуется доплеровским. Его средняя частота г д« вЂ” — (2и/Л) соз з«пропорциональна скорости летательного аппарата относительно земли, что можно использовать для построения простейшего.(одиолучевого) измерителя путевой скорости. При полете над морем возникает смещение спектра (около ! 'о), вызванное различием ДОР для суши и для моря. Как видно из рис.
3.33, при больших углах скольжения з коэффициент обратного отражения у для поверхности моря превышает соответствующее значение для суши, однако с уменьшением е (с ростом угла падения О) этот коэффициент для моря падает быстрее. Поэтому максимум спектра смещается в область меньших частот. Большое влияние на смещение частоты максимума и расширение спектра оказывает также движение частиц водной поверхности, особенно в районе гребней волн. Зтот фактор может играть основную роль. Отражения от земной поверхности и различных предметов, расположенных на ней, необходимо учитывать и при работе наземных РЛС (отражения от «местных предметов»). Зти отражения являются мешающими.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
