Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 73

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 73)

В работе (6] описаны три модели, представляющие собой совокупности сфер, расположенных на различных расстояниях друг от друга, прн наличии илн отсутствии отражающей плоскости под ними. Эти модели показали, что угловая зависимость и' может изменяться в широких пределах от постоянных значений о«при любых углах падения до значений, пропорциональных соз 0 и соз«8.

Поскольку сферические модели являются крайне искусственными, имеет смысл рассл~атривать только результирующие закономерности рассеяния. Большинство реальных целей формирует отраженные сигналы, которые обладают более резко выраженной зависимостью от угла падения в некотором интервале углов, чем сферические модели, хотя лесистые поверхности и другие столь же неровные цели определенной глубины иногда характеризуются столь же медленными угловыми изменениями интенсивности отраженных снгаалов (см, 8 7.6) Так как эти модели «неровной поверхности» обычно не позволяют объяснить наблюдающееся возрастание отраженных сигналов при углах падения, близких к вертикальному, то была предложена другая упрощенная молелен сочетающая закон Лал«берта с законом зеркального отражения при вертикальном падении радиоволн и предусматривающая проведение гладкой кривой между величиной зеркально отраженного сигнала и величинами, соответствующими закону Ламберта при других углах падения.

Зеркальное отражение определяется как отражение от гладкой плоскости, подчиняющееся законам отражения Френеля [!8] При нормальном падении луча коэффициент зеркального отражения определяется формулой Гй (Че Ч«)/(Че+ Ч«) где Че и Че — собственные волновые сопРотивлеина земли и воздУха соответстенно.

Доля полной падающей мощности, которая зеркально отражается от неровной поверхности, равна [19] ехр [ — 2(2яоа/Х)«], где оь — стандартное отклонение изменений высоты отражающей поверхности; Х вЂ” длина волны. Так как эта величина составляет всего 13,5% прн аь = )«/2ц и падает до 1,8% при 272 7.3. Теоретическое модели земной поверхности и нх ограничения оа=)«/(2п ]«2), то зеркальвые отражения большой интенсивности редко наблюдаются на сантиметровых волнах, обычно используемых в радиолокационной аппаратуре. В работе[20] для учета различий угловых звисимостей рассеяния на волнах различной длины использована комбинация сферической модели неровной поверхности, предложенной в [6], и модели зеркально отражающих элементов.

Было сделано предположение, что подстилающая поверхность образована сонокупностью почти изотропных рассеивающих элементов, между которыми расположено множество небольших плоских площадок, ориентированных под различными углами. При этом принято, что площадки формируют отраженный си нал только в том случае, когда они ориентированы перпендикулярно направлению падения волны.

Если частота падающего излучения уменьшается настолько, что участок поверхности размером в длину волны охватывает две такие площадки, представляющие собой как бы «зеркальные точки», то эти площадки сливаются в один «изотропный» рассеивающий элемент. Этот процесс приводит к умень. шению общего числа «изотропных» рассеивающих элементов. Получающаяся при рассмотрении этой модели частотная зависимость отраженного сигнала хорошо согласуется с некоторыми иыеющимися данными, но противоречит резуль. татам других экспериментов.

Фацетные модели. Наблюдения отраженного солнечного света от водной поверхности, покрытой рябью, от дорог и других ровных поверхностей привели к формулированию фацетной теории отражения [2!, 221. При облучении ровных поверхностей, подобных воде, наблюдатель видит солнечный свет, отраженный только факетпми (малыми площадками), для которых угол падения луча равен углу отражения. Таким образом, закономерности формирования наблюдаемого отраженного светового сигнала могут быть описаны методами геометрическ«й оптики В тех случаях, когда для списания радиолокационного рассеяния используются методы геометрической оптики, отражающая поверхность представляется в виде совокупности плоских пластинок небольших размеров.

Предполагается, что радиолокационное отражение формируется только фацетами, ориентированными перпендикулярно к направлению облучения (такая ориентация необходима для того, чтобы отраженные сигналы переизлучались в направлении, обратном облучению]. Тзкнм образом, если известно распределение нанлоноз фацетов, то .можно установить долю фацетов, ориентированных перпендикулярно данному расходящемуся лучу, и, следовательно, определить интенсивность отраженного сигнала.

Методы геометрической оптики исходят из предполоа«ения, что длина волны бесконечно мала (равна нулю), и поэтому результаты, полученные при их применении, не да«от зависимости от длины волны, что, очевидно, не согласуется с даннымн наблюдений. Фацетная модель радиолокационных отражений чрезвычайно полезна при качественном анализц явлении, и поэтому была предложена определенная модификация этой модели, лучше соответствующая результатам наблюдений. Могут быть использованы, порознь яли совместно, два направления модификации фацетной модели, основанные соответственно на действительной диаграмме пере- излучения радиоволн конечной длины фацетами конечных размеров [23] и на учете влияния длины волны на эффективное число фацетов, формирующих отраженный сигнал [20].

Таким образом, фацет может рассеивать в действительности в направлениях, не согласующихся с требованиям равенства углов падения и отражения. Диаграммы рассеяния, приведенные на рис. 5, иллюстрируют это нвление. При рассеянии радиоволн фацетами больших размеров(по сравнению с длиной волны) подавая«ощая часть энергии отраженного сигнала направлена перпендикулярно плоскости фацета; фацеты малых размеров рассеивают падающую энергию в довольно широком секторе углов относительно нормали без значительного уменьшения интенсивности рассеянного сигнала.

По мере увеличения длины волны фацеты данных размеров переходят из категории «больших» в категорию «малых»; в конечном счете размеры фацетов становятся меньше длины волны, 273 Гл. 7. Огупжпныя от леммой поперхносты и тогда диаграмма их вторичного излучения становится почти нзотропной и не претерпевает дальнейших изменений. На рис.

б представлено схематическое изображение неровной земной поверхности в виде совокупности большого числа фацетов различных размеров, формирующих отраженный радиолокационный сигнал. Многие фацеты, которые на волне, скажем, 1 см, следует' рассматривать как отдельные источники отраженного сигнала, на волне ( м сливаются друг с другом. В результате по мере увеличения длины полны наблюдается как бы переход от неровной к гладкой земной поверхности. Модели Кирхгофа — Гюйгенса. Теории рассеяния неровной поверхностью, основанные на использовании принципа Кирхгофа — Гюйгенса, разработаны к настоящему времени наиболее детально [24 — 26].

Сущность приближения Кирхгофа заключается в том, что ток, текущий в каждой точке реальной искривленной (неровной) поверхности, будет таким же, как и ток, который протекал бы по той бпсхпуеэиьуй нлпс- яий цгпцпт рирплий грацпт Узкий сэацст Рис. 5. Диаграммы егорнчного излучение Эенегое реэличиыл реемерои ирн норлгельион он- Лении облучнвщея челны. же поверхности, если бы оиа была плоской н касательной и реальной. Это приближение позволяет рассматривать поле, рассеннное неровной поверхностью, исходя из предположения, что ток, текущий по различным участкаы неровной (ступенчатой) плоской поверхности, имеет такую же величину, как если бы поверхность была гладкой, но имеет разные фазы, которые определяются различием расстояний отдельных точек поверхности от среднего ее уровня.

Обычно прн указанноы приближении поле, рассеянное неровной поиерхносгью, представляют интегралом е (Эаоь'ее ЗУ (1 — Р(йб й (2ир сов б) сир соззб где р(з) — п остранственная функция автоусорреляцуги высоты поверхности; 0 — угол относительно вертикали; пь — стандартное отклонение'высот поверх- кости; и = 2 ягй; уо — функция Бесселя первого рода нулевого порядка. Зависимость функции автокорреляцип высоты поверхности от расстояния бывает для земной поверхности известна лишь в редких случаях. Следует отметить, что функцию автокорреляции в крупном масштабе можно определить из анализа топографических карт (27); для некоторых районов значение этой функции найдено путем тщательного вычерчивания горизонталей через небольнгие интервалы высот и последуюгцего их анализа.

Значительно легче определить функцию автокорреляции высоты поверхности для моря', чем для леса. Однако и для морской поверхности вид функции авто- корреляции высоты плохо известен н для очень коротких, и для очень длинных волн."Поскольку действительные функции автокорреляцни для различных поверхносуел неизвестны, в большинстве теоретических подходов используются искус. огненно сконструированные функции автокорреляцин, выбор которых онре. делается не столько соответствием природным особенностям поверхности, сколько их «интегрируемосгью». Внд конкретной функции автокорреляция обычно выбирается так, чтобы добиться наилучшего совпадении теоретических и экспериментально полученных кривых рассеяйдя, 274 Т.д.

Теоретические модели земной поверхности и ик ограничения Первой была использована функция автокоррелицвн в виде кривой Гаусса .28) р(й) = ехр ( — й»7(.з), (5) где ь — так называемый интервал корреляции, Эта функция не только позволяет представить интеграл в аналитической форме, но н приводит к точно таким же результатам, как и методы геометрической оптики (29). Поскольку при этой функции автокорреляции, как н при использовании методов геометрической опУеродная подерхностьэ апп оксикародппная касатепьныки Отранггнае от отдельные (нтщгутгод Угол падения згол отралге у иагракка люричного излучения Фаусты Олорзая.

Характеристики

Список файлов книги