2.3.2. Особенности отражения радиоволн от реальных объектов

При обнаружении реальных объектов и определении их координат или параметров движения необходимо учитывать флуктуации не только ЭПР, рассмотренные в п. 2.3.1, но и фазового фронта волны, а также

фазы и частоты отраженного сигнала. Кроме того, следует принимать во внимание изменения интенсивности этих сигналов из-за деполяризации радиоволн и зависимости отражательной способности цели от направления на точку приема сигнала.

Флуктуации фазового фронта волны, фазы и частоты отраженного сигнала. Рассматриваемые флуктуации вызываются изменениями ракурса и угловыми перемещениями цели, а также интерференцией волн, отраженных различными ее локальными отражателями. Если в процессе облучения цели изменяется ее ракурс, то меняется и положение блестящих точек, от которого зависит пространственное местонахождение фазового центра отражения. При этом фазовый центр перемещается по поверхности цели, что вызывает искажения и флуктуации фазового фронта отраженной волны и приводит к флуктуациям направления прихода и фазы отраженного сигнала. Принимая в первом приближении возможность "блуждания" центра отражения по контуру цели, можно найти наибольшее отклонение угла прихода волны тогда средняя квадратическая погрешность по угловой координате составит Спектральный состав флуктуаций угла прихода волны зависит от типа и динамики движения цели. Флуктуации фазового фронта называют угловым шумом.

В действительности на таких дальностях, когда максимальный угловой размер цели соизмерим с шириной ДНА радиолокатора, регистрируемые на практике значения вызываемых угловым шумом погрешностей Да с вероятностью могут превышать т.е. "блуждания" центра отражения выходят за геометрические контуры цели. Это явление объясняется интерференционной природой углового шума.

В простейшем случае, когда цель состоит из двух локальных отражателей (двухточечная модель цели), нормированная мгновенная угловая погрешность может быть найдена из соотношения

где а - отношение амплитуд; разность фаз сигналов, принятых от локальных отражателей.

Видно, что при флуктуациях амплитуд и фаз отраженных сигналов характер изменения этой погрешности случайный, а ее значение может существенно превышать угловой размер цели. Значительный рост погрешности может наблюдаться и при отсутствии амплитудных флуктуаций и равновероятном распределении

Перемещение центра отражения вдоль линии визирования цели сопровождается флуктуациями времени запаздывания сигнала

а следовательно, и погрешностями по дальности для которых Что касается флуктуации частоты, а следовательно, и радиальной скорости цели, то они связаны с угловыми перемещениями цели. Если известна угловая скорость цели то ширина доплеровского спектра сигнала

Деполяризация при отражении радиоволн. Поляризация сигналов, отраженных от объектов сложной формы, обычно не совпадает с поляризацией зондирующего сигнала. Степень такой деполяризации зависит как от формы объекта, так и от исходной поляризации падающей волны. Различие при двух видах поляризации иногда достигает что может привести к соответствующим потерям, если приемная антенна рассчитана на прием только горизонтально или вертикально поляризованной волны. В общем случае от тел сложной формы отражаются эллиптически поляризованные волны, независимо от исходной поляризации. При исходной круговой поляризации потери могут достигать из-за неодинакового сдвига фаз ортогональных составляющих отраженного поля.

Для учета поляризационных эффектов можно воспользоваться представлением эллиптически поляризованной падающей на цель волны в виде ортогональных поляризационных векторов, образующих поляризационный базис. Если декартовы базисные векторы (рис. 2.12), характеризующие линейные поляризации вдоль осей то комплексный вектор электрического поля

При таком представлении вектора для описания характера поляризации поля отраженной волны можно использовать поляризационную матрицу вида

где элементы матрицы отражения в общем случае определяются по формулам:

Величины комплексные коэффициенты отражения, причем индексы и к соответствуют излучаемому и принимаемому полю. При одной приемопередающей антенне и однородном пространстве по принципу

Рис. 2.12. Разложение эллиптически поляризованной волны на декартовы базисные векторы

взаимности и поляризационная матрица описывается только пятью параметрами вместо восьми:

Зависимость отражательной способности цели от направления на точку приема. Когда радиолокаторы расположены на разнесенных в пространстве позициях (рис. 2.13), ЭПР цели характеризует отражательную способность объекта в направлении на приемные позиции РЛС.

Рис. 2.13. Геометрия бистатической РЛС

Рассмотрим бистатическую систему, когда угол между направлениями на цель с передающей и приемной позиций равен у. Установлено, что для элементарных точечных целей при значение ЭПР в такой системе равно обычной

ЭПР в направлении биссектрисы угла у:

В общем случае облучения тел простой формы плоскими электромагнитными волнами при наблюдается медленный рост ЭПР. При у, лежащих в пределах 50-110°, ЭПР быстро возрастает до значений, на порядок больших Когда у достигает 180°, может иметь место резкое увеличение ЭПР:

где А - площадь плоской фигуры, ограниченной кривой раздела освещенной и теневой части объекта.

Следовательно, при может быть намного больше

501. Например, для металлического шара а при получаем следовательно, что дает увеличение отношения раз.

Для дипольных помех при совпадении векторов электрического поля с бистатической плоскостью (плоскость биссектрисы угла и равновероятной их ориентации при этом

По результатам экспериментов в БиРЛС может наблюдаться уменьшение для судов на для самолетов на Одновременно отмечается уменьшение изрезанности ДОР, эффекта мерцания и вклада углового шума цели.