Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 71
Текст из файла (страница 71)
НапдЬооЬ о1 беорпуь!св !ог Аи Гогсе Оебдпегв, ОБАГ, АКОС, Агг Гогсе СатЬИдде КеьеагсЬ Сеп1ег, беорЬумсь йевеагсЬ О!тес(ога1е, !957. 65. ОиЬгп, Мк 1пдех о1 йе1гас1юп АЬоче 20,000 Гее1. — б. беорЬуь. Кев.", ч. 59, р. 339 — 344, Бер1егпЬег, 1954. 66. Бах(оп, 1, Ак ТЬе Апоша!оиь Едьрегчоп о! %а1ег а1 Негу Н!КЬ Кагйо ГгеОиепс!еь. Н: Ке!аИоп о! Ехрепшеп1а! ОЬвегчаИопь 1о ТЬеогу, "Ме1еого!оп!са! Гас1огв !и йасйо %аче Ргорапайоп", р. 292 — 306, ТЬе РЬув!са! Босгегу апд Коуа! Ме1еого!од)са! Бос)е(у, Ьопдоп, 1946. 67. См. (9), р. 588. Глава 7 ОТРАЖЕНИЯ ОТ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 7.4. Введение Радиолокационные отражения от земной поверхности характеризуются величиной а' — Иссффереициильной эффекглиэной иссщидью риссеякия (ЭПР) или коэффициентом рассеяния (ЭПР еднннцы земной поверхности), в то время как дискретные цели характеризуюгся полной эффективной площадью рассеянна а[1).
Так как полная ЭПР а участка земной поверхности зависит от величины облучаемой площадн, которая определяется рядом параметров РЛС (длительностью зондирующих импульсов, шириной диаграммы направленности антенны в т. д,), то введение величины аз позволяет получить характеристику отражаю. щнх свойств земной позер хностн, не зависящую от нх пара негров.
Использование такой величины, как дифференцизльная ЭПР, подразумевает что отраженный от земной поверхностн сйтнзл фо ми ется большнм чнс. лом рассенвающнх элементов, прячем Фазлв элемл1оадяльх скгна о Р~ссеквз. гелей взаиь)онезфавдсццц, )(езависймость фаз обусловлена главным образом-тки, что фазй ойределяются разностью расстояний от фазового центра РЛС до отдельных рассеивающих элементов земной поверхности, и, хотя эта разность составляет небольшую долю от среднего расстояния до Земли, она тем не менее можсг соответствовать большому числу длин волн. Вследствне этого при расчете средней мощности отраженного от земной поверхнбстн сигнала можно просто суммировать мощности снгналов, отраженных отдельными )зассенвающнмн эл.ментами.
Если такое суммирование ве соответствует особенностям какого-лнбо нонкрегного участка земной поверхности, то представленне о дифференцнальнай ЭПР ае оказывается неарнменнмым к такой цели, н этбт параметр просто теряет смысл. Так„например, РЛС, обладающая очень высокой разрешающей способностью может выделять снгнал, отрзжеяный частью автомашины; тогда отражательные свойства гладких ровных поверхностей автомашины нельзя правнльно охарак. тернзоеать величиной ае.
С другой стороны, РЛС с меньшей разрешающей способностью может одновременно облучать, напрнмер, группу автомашин, расположенных на большой стоянке; в этом случае для характеристики отражательных свойств стоянки автомашин можно пользоваться величиной аэ. Есле на участке земной поверхностн, который одновременно облучаетсн РЛС, нмее1си и рассеивающих элементов н выполняется рассмотренное ранее условие, так что модности рассеянных снгналое можно просто суммировать без учета их фазовых соотношений, то уравненне дальности радволокацнн прнип. мает вид ры лы А„с аз " Ргсбсс Асс (ас/йАг) ЬАс (4п)с))~ л~™ (4п)тс)з Здесь йАг — площадь элемента земной поверхносгн, а Ргь бгг н Аы — значения Рг, Ос н А„соответствующие этому элементу.
Множитель, заключенный в скобкн в числителе приведенной формулы, представляет собой днфференцнальную ЭПР (.го элемента земвой поверхности. Следует отметить, что такой подход 7.1. Введение имеет смысл только прн расчете с р е д н е г о значения мощности огражввийае сигнала Р,. Таким образом, Рм о11 Аы озбА1 Р,= (4 пРта) Эдесь величина оо вспользована для обозначения среднего значения ву/ЬАф В этой формуле можно перейти от суммы конечного числа слагаемых к куан дельной интегральной форме в виде РАй Р101 А о" (4п)з .) л где интегрирование производится по облученной пло- щади А.
Черточка нвд величиной Р, здесь опушень, хотя подразумевается, что величина Р, выражает среднее значение мощности отраженного сигнала. Переход к атому интегралу ие вполне корректен, поскольку суще- ствует некоторый минимальный размер действительных рассеивающих влементов, прн котором рассеяние каж- дым элементом можно еще считать независимым. Тем не менее, рассмотренный подход получил широкое при- менение, н его можно испбльзбвать во всех случаях, когдз размеры облученной площадн достаточно велики н содержат множество рассеивающих элементов, На рнс. ! показана геометрическая картина, со.
ответствующая уравнению (1). Следует отметупгн что для зондирующего импульса строго прямоугольной формы величина Рт равна либо нулю, либо ссответ- ствующей импульсной мощности передатчика. Однако для зондирующих импульсов другой формы сущест- вуют значительные изменения Рт ао времени 1 (илн по дальности Р).
Усиление передающей антенны н эффективнан площадь приемной антенны являются функ- циямн азимута и угла места, т. е. 61 = 61(О тр)! Аг = Аг(() ~р). (св) Рнс. Ь Геометрннонжп соотношение, наамстзйр рующне уравнение нвньт косто рвнноноканнн кви земной ооверкност». Лнфференцизльная ЭПР, в свою очередь, представляет собой функцию «угле наблюдению н местоположения участка земной поверхности, т. е.
ое =- оо (В, ~р, лтестоположенне), (26) Прн измерениях о" интеграл в (1) должен быть обращен (путем днфферев цирования) илн же, если это допустимо, ое должно быть вынесено за знак китеграла. Прн непользования РЛС с узкими диаграммами направленности антеик и короткими зондирующими импульсами такое преобразование интеграла осуществляется сравнительно легко. Однако во многих случаях для измерений рассеянна используются РЛС с более широкими диаграммами направленности и импульсами ббльшей деятельности; полученные при етом данные иногда трудно интерпретировать.
Некоторые последователи (2) в своих работах пользуются величиной ЭПР, отнесенной к плошади проекции облучвемого участка земной поверхности нв направление облучения, а не к самой площади этого участка. Из рис. 2 хороша видка разница между плошадью облучаемого участка н его проекцией на направление облучения. Площадь участка земной поверхности пропорциональна Гл. 7. Отражения ог земной поверхности др (см. рис.
1), а площадь его проекции, естественно, меньше. Таким образом, рассматривая дифференциал площади проекции, определяем птйА = уй (площадь проекции) = у соз ййА или ос = усозй, (3) Так как и Т, и пе называются в литературе коэффициентами рассеяния, то гри пользовании литературными источниками следует обращать специальное внимание на то, что именно подразумеаает хоикретный автор под коэффициентом рассеяния. Специалисты, занимающиеся вопросами рознолокационной астрономии, используют другое определение для и (3): полная отраженная мощность от всей поверхности (4) и мощностгь отраженная идеально изотропной сферой того же радиуса Резулыирующая величина и обычно много меньше пс для планеты при вер. тикальиом облучении и больше значения ое при скользящем падении луча (прн отражениях от лимба планеты).
Относительная важность теории и эксперимента. Теория радиолокационных отражений от земной поверхности рассматривалась во множестве опубликованных работ. Различные теоретические подходы в той мере, в которой их справедливость можно подтвердить экспериментально, создают основу для оценки 4Г влияния изменений диэлектрических учаалтатг, свойств земной поверхности, степени ее згмтюй неровности, длины волны облучающей пайедхмаатцт Рлс и угла падения волны на характеристики отраженных сигналов.
Поэтому теории радиолокационых отражений от вел~ной поверхности, как средство, помогающее понять сущность наблюдаемых явлений, имеют исключительно Рнс. х. соотношение между облучвенин важное значение. участков кеннеа поверхности н его лроск- Однако применимость любой теории ннеб вв направленое облучение (санд сбоку !. отражений радиоволн от земной поверхности зависи как от математической модели, использованной для описания поверхности, так и от допущений, принятых для получения результатов расчета. Даже такая простейшая подстилающая поверхность, как морская (см. гл, 8), крайне трудно поддается точному математическому описанию, несмотря иа то, что она электрически однородна(вне пределов поверхностного слон), со сравнительно пологими наклонами н, за исключением водяной пыли, не имеет никаких других возвыщающихся естественных отражающих элементов.
Следует лишь учитывать, что при скользящих углах облучения морские волны могут экранировать друг друга. Поверхность суши значительно труднее поддается математическому описанию. Для этого стоит, например, лишь представить себе адекватное математическое описание формы леса, когда желательно учесть влияние каждого листа (иголки) иа деревьях. Более того, земная поверхность лишь в редких случаях бывает электрически однородной как в горизонтальном направлении, так и в глубину. Так как дать точное математическое описание земной поверхности ие представляется возможным, для характеристики радиолокационных отражений от реальной земной поверхности необходимо провестя соответствующие эксперименты.
Роль теории в этом случае заклю чается в том, чтобы обеспечкть надлежа- 7.2. Параметры, влияющие на отражение ог земной поверхности щую интерпретацию результатов измерений и выявить закономерности для послед ющей экстраполяции полученных данных. тсутствие адекватной информации о рассеянии земной поверхностью. Хотя выполнено множество программ экспериментальных исследований по измерению коэффициентов рассеяния земной поверхности, отсутствие координированных исследований, проводимых э течение необходимого для подобных измерений длительного периода времени, привело к тому, что среди доступных данных крайне редко встречаются такие, которые соответствуют строго контролируемым фиксированным условиям.
Так, например, лабораторные измерения в контролируемых и полигонных условиях проводились в Университете штата Огайо в течение нескольких лет [2, 4). Однако набор изучаашнхся целей был крайне мал, поскольку измерительная система позволяла измерить отражающие свойстна только поверхностен площадью около О, ! мз. Аналогичные измерения также при тщательно контролируемых условиях были выполнены Станцией технических исследований Армии США [5). Для изучения рассеивающих свойств больших площадей необходимы измерения с помощью саыолетной аппаратуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
