Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Результаты вычислений для такой ситуации, проведенных по уравнению (26) при Ти Тс, показаны на рис. 7 (5!. Температура в зените Тл учитывает длину волны и погодные условия в соответствии с данными рис. 3 — 5. При вычислениях использованы три различные модели зеркально отражающих поверхностей.
Излучательная способность шероховатой поверхности принята постоянной и равной ел 0,95. В уравнении (19) вто соответствует значению коэффициента рассеянна при нормальном падении у,=б,!. Результаты вычислений, представленные на рис. 7, показывают, что увеличение температуры неба вследствие изменения погодных условий илн молекулярного поглощения умень- 257 Гл 8. Пассивные системы шве( все контрасты, т. е уменьшает значения разности температур г(ля значений углов падения, близких к вертинали, зеркальные отражатели с большой излучательной способностью неотличимы от диффузвых отражателей, но в зтом случае контраст излучательной способности различных зеркальных отражателей достигает наибольшего значения. УУУ ьд У юч '4 уУУ Ь ф 3У бУ УУ уо у(7 оо уу Угол лаоалиа,ему Рпс.
7. Различие в пвблюдвсмоа тсмпсратурс длв дяффувпого отражвтслв (вд Е,вв) и трех зсрхвльвмх отрвжвтслса прл различной температуре неба Гг, Зсрязльпыс повсрхяостп определяются слсдующямп соотьошсяпямп: ()) ве' О,З созе„ (7) вв О,Е созе и !3) ве 0.% со*в. Угол пвдснп» отсчитывается от всртялвлп. Степень шероховатости поверхности меняется в зависимости от частоты На них(нем крае сантиметрового диапазона (вблизи частоты 1 ГГп) только высокая растительность типа густого леса создает неровности поверхности, достаточно большие для полного исключения возможности зеркального отражения от исследуемой поверхности.
На частотах порядка 10 ГГп такое воздействие оказывают кустарники, а на частотах порядка 35 ГГп даже коротко подстриженная трава делает поверхность шероховатой Результаты вычисления излучательной способности по результатам измерения рассеяния приведены на рис. 8 Хотя указано, что измерения проводились при угле падения 45', следует иметь в виду, что изменения угла в пределах 0<8<80' при ус=0,1 меняют полученные значения менее, чем на 2о)о. Излучение сантиметрового диапазоне может проникать в материал различных видов поверхности на довольно значительную глубину. В атом случае 258 Я 2.
Ридиоиегрические сивиллы наблюдаемая яркостная температура будет зависеть не только от свойств верхних сло«в, но и от свойств слоев материала, лежаньях ниже поверхности. Простейший пример слоистой поверхности показан на рис. 9. Шероховатый аоверхностный слой с в, 1 лежит над подстилающим слоем, имеющим дру- г(И ь Вчрб гч ыч ь 4222 4(ГД 1 '2 Тгтл Рве.
8. Результаты вычнеленнй нзлучвтедьной евосабгоетн шерозоватыв оовертноетей в заввенмоетн от частоты. Р ы. Р. Нроетав модель слоистой ооверзностн. гую температуру и излучательную способность. Результирующая яркостнаи температура в этом случае определяется из соотношения Потери в поверхностном слое можно выразить через глубину, на которую проникает излучение, или глубину скин-слоя 6 (оптическая глубина равна 26): 1 е2 луб Лля того чтобы определить граничные условия тех ситуапий, при которых отражения от плоскостей, лежащих ниже поверхностного слоя, уже не могут быть обнаружены, температуре нормального холодного неба придают минимально возможное значение Т вт=О, предполагая, что отражение от подстилающего слоя достигает максимального значения 1 — ее=1.
В этом случае уравнение (27) принимает вид: Знвчегтие разности между раднометрической температурой Тг и действительной температурой поверхности Т~ в !ого сООтветствУет т(=1,!56, разности 0,1о(з соответствует г(= 1,736. Очевидно, что слой толтпиной н две глубины скин-слоя полностью исключает отражения от слоев, лежащих ниже данного слоя, и он эквивалентен слою бесконечной толщины. Результаты вычислений глубины скин. слоя для различных видов почвы приведены в табл.
3. Результаты измерений для различных поверхностей показаны на рис. !О. Характер отражения от металлических объектов достаточно наглядно иллюстрируют графики на рис. 11, 269 Гл. 8. Писсивиые системы Таблица 3 Вычисленные значения глубины поаердностного скин-слоя для почвы а=о,оз К=п,г м н.о, % Тип почвы 1,6 0,045 0,01 3,3 0,33 0,063 0 3,88 16,8 20 5 2,4 Песок 4,8 0,19 0,016 18 0„43 0,059 0 2,2 13,77 31 2,8 0,44 Суглинок 0,55 1,4 0,038 10,3 0,14 0 20 Глина Рлаолгаеа, люгловеллол лое~длон 45 гг,а гРР ггР Рис. 1Е.
Полученная знспериментально зависимость температуры поверх ности от угла отнлонеипя излучения от нормального на ванне Д 1,а см. 8.3. Антенны раднометрон Показатели начества антенны. В основном уравнении 19) для температуры антенны не отражено в явном виде влияние фонового излучения, прина. маемого по основному лучу и по боковым лепесткам, и вклад излучения, возникающего вследствие потерь на рассеяние в самой антенне.
Значимость 260 ТУР Р гу РР РР Рлгллолелае углю оауелио юв Реоогалалв,аггаг $ ггу УУР РР -гу -УР Р РР гу Угол лы вооюзолмалзюол елалароуаеюа Рис. 11. Результаты измерений араостной температуры автомобилей на волне Д 1,а см пр» угле места !2,ЗЧ Для сравнения приведена зенитная гемперату. ра неба, измеренная с помощью наьлоненного под углом 4З' зеркала, которое полностью перекрывает главный луч диаграммы направленности антенны рвдиометра. 8.8. Антенны радпомегдов этих членов зависит от уровня шума в системе, т. е.
от шумов а антенне я шумов приемника. Для того чтобы обнаружить минимальный контраст ЬТл между сигналами в двух положениях луча, отношение сигнал/шум на входе должно быть максимальным: 5 лт (28) ~ д [ ~ гесеыег Следовательно, основным показателем качества антенны в радиометрии является ее коэффициент усиления. Для приемников с малым уровнем шума вторым по важности фактором является общая температура. Большое значе. нне может иметь и такая величина как интегральный вклад сигналов, прини. маемых по боковым лепесткам, обусловленная относительно высокой тем.
пературой земной поверхности. Применение энраннровкн, уменьшающей прием излучения от близлежащих участков земной поверхности, уменьшает воздействие этого фактора. Антенны с высоним уровнем боковых лепестков (напрнмер, линзы Френеля) часто (в раднометрах) не позволяют получить хорошие результаты. Если испольэовать параметры эффективности, то данный случай соответствует низкой эффективности главного луча Йм/Йл, где Йм— телесный угол главного луча, а Йл — телесный угол луча антенны, опрелеляемый по уравнению (6).
Омнческую эффективность антенны Йььгчы(брюг г чаще всего удобно ввести в эквивалентный коэффициент потерь фндерного тракта приемника. Эффективность апертуры АьЫАа тмь не влияет на электрические характеристики радиометра, однако обычно стремятся к тому, чтобы физические размеры антенны были минимальными. Переключение луча. Для обнаружения сигналов от малых целей на фоне шумов в прнемнике используется переключение нли прерывание. В радиометрах иК диапазона вращающаяся обтюрируюшая решетка создает амплитудную илн угловую модуляцию излучения от точечного источника, а фоновое излучение остается немодулированным [9). Пространственная фильтрация, осуществляемая в фокальной плоскости оптической системы, не может быть реализована для сигналов, длины волн которых лежат н миллиметровом илн сантиметровом диапазонах.
Таким образом, в распоряжении специалистов остаются только такие элементарные операции, как переключение луча н сравнение с опорным сигналом. Ниже рассматриваются две модуляционные схемы такого рода и структуры антенн. Первая схема (рис. 12) содержит линзу н квазноптический прерыватель в апертуре рупорной антенны [10) Диск прерывателя и норпус линзы покрыты поглощающим материалом.
Во всем внутреннем пространстве поддерживается требуемая опорная температура. В те моменты, когда диск прерывателя перекрывает апертуру рупора, температура антенны становится практически равной опорной температуре. Квазиоптические прерывателн особенно удобны для систем миллиметрового диапазона. Несмотря на то, что и принцип действия и конструкция этих устройств весьма просты, такие прерывателн обла. дают рядом серьезных недостатков: 1) максимальная скорость работы ограничивается механическими факторами, 2] с их помощью нельзя сформировать сигналы прямоугольной формы, 3) отражения сигнала местного генератора могут привести к появлению ложных откликов, 4) диапазон рабочих температур этого устройства ограничен. Во втором методе, который оказался эффективным в радиоастрономии, используются два смещенных луча. Переключатель, выполненный обычно на феррнтовых элементах, подключает попеременно каждый нз двух рупоров ко входу приемника.
В процессе наблюдения сигналы, принимаемые по одному из лучей, содержат информацию о цели и фоновый шум, сигналы, принимаемые по другому лучу, содержат только шум. Прн малом угловом разнесении лучей оба онн пересекают практически те же самые участки атмосферы; сле- 261 Га 8. Пассивные системы довательно, флуктуаиии температуры атмосферного излучения могут быть вычтены и устранены. В миллиметровом диапазоне волн, где потери в волна. водных компонентах выше, тот же самый приниип удобнее реализовать, используя единственный рупор и качающееся отклоняющее зеркало Быстродействие устройства и форма используемых сигналов и в этом случае ограничиваются механическими факторами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
