4. Спектры сигналов, отражаемых облаком диполей

В общем случае спектр сигнала, отраженного облаком диполей, не совпадает со спектром сигнала облучающего это облако. Такое различие объясняется движением относительно подавляемой РЛС всего облака как единого целого, и хаотическим перемещением диполей внутри него. На рис. 2.19 приведен вид спектральной плотности отраженного облаком радиосигнала для случая, когда зондирующий сигнал представляет собой монохроматическое колебание. Центральная частота спектра отраженного сигнала смещена и отстоит от частоты облучающих облако колебаний на величину характеризующую допплеровское смещение частоты, порождаемое движением облака в целом относительно подавляемой станции.

Спектр отраженного сигнала, даже при монохроматическом облучении, занимает конечную область частотной оси. Это расширение спектра объясняется

Рис. 2.19.

различием в скоростях движения отдельных отражателей образующих облако, и оказывается зависящим от степени турбулентности атмосферы.

Как известно, движение газов (или жидкостей) может носить либо ламинарный, либо турбулентный характер. Ламинарному движению присуща определенная «упорядоченность». При таком движении один слой газа перемещается относительно других его слоев с некоторой постоянной (или медленно изменяющейся по модулю) скоростью, одновременно присущей всем элементам объема этого слоя. Характерной же особенностью турбулентного движения является ярко выраженное непостоянство как величины, так и направления скорости движения отдельных элементов объема движущегося газа (жидкости). Скорость в каждой точке этого объема газа хаотически пульсирует вокруг некоторого среднего, значения; причем величины указанных пульсаций не являются малыми по сравнению со средней скоростью движения.

При заданных условиях погоды, высоте сброса диполей и коэффициентах турбулентной диффузии сравнительно высокие скорости присущи лишь относительно небольшим объемам и, следовательно, относительно малому количеству дипольных отражателей. В связи с этим и интенсивность составляющих спектра отраженного сигнала, обусловленных турбулентной диффузией атмосферы, монотонно падает по мере увеличения частоты этих составляющих. Турбулентная диффузия атмосферы не является единственным источником хаотического распределения скорости движения диполей и, следовательно, расширения спектра отражаемого ими сигнала. Выше уже указывалось, что ввиду неполной идентичности отражателей и различия начальных условий, создающихся при развертывании пачки, диполи, входящие в состав облака, характеризуются разными скоростями снижения. Это влечет за собой дальнейшее расширение спектра отраженного сигнала. Указанное расширение максимально при относительно небольших размерах облака непосредственно после его развертывания, пока не успели установиться стационарные скорости снижения отдельных групп диполей.

Еще одной причиной расширения спектра отраженного сигнала является различие скоростей ветра на разных высотах. Если облако имеет значительные вертикальные

размеры, это может привести к заметному расширению спектра отражаемого им сигнала.

Спектр отраженного сигнала существенно зависит от скорости ветра и является тем более широким, чем выше эта скорость. Однако даже при значительных скоростях ветра и связанных с этим высоких уровнях турбулентности атмосферы спектры сигналов, отраженных от облака диполей, остаются относительно узкими. Эффективная ширина спектра помех в десятисантиметровом диапазоне волн, как правило, не превышает нескольких десятков герц. С уменьшением X ширина спектра будет расти обратно пропорционально длине волны, но в пределах радиотехнического диапазона волн спектр остается относительно узким.

При расчетах спектральная плотность флуктуирующей огибающей отраженного сигнала за счет перемещения дипольных отражателей часто аппроксимируется колокольной функцией. При такой аппроксимации спектральная плотность при записывается в виде [167]

где значение функции при среднеквадратический разброс допплеровских частот, соответствующий половине ширины энергетического спектра на уровне для радиосигнала, поступающего от облака пассивных отражателей; среднеквадратический разброс радиальной скорости сближения и дипольных отражателей.

В ряде случаев функцию при считают равной [24, 166]

Здесь половина ширины энергетического спектра на уровне для того же радиосигнала, что и в формуле (2.3.3).

В связи со сравнительно малым значением помехи, создаваемые дипольными отражателями, воспроизводятся приемно-индикаторными устройствами подавляемых станций как очень узкополосный шумовой сигнал, чем и определяются маскирующие свойства таких помех.

Современные воздушные цели движутся, как правило, с большими скоростями, вследствие чего появляются значительные допплеровские смещения частоты отраженного

ими сигнала. Различия спектров, свойственные помеховым и рабочим сигналам, позволяют отфильтровывать помехи и тем самым существенно снизить их эффективность. Это обстоятельство широко используется в импульсных РЛС с системами селекции движущихся целей, а также при использовании непрерывных зондирующих сигналов и импульсов с большой частотой повторения.

Вместе с тем, создаваемые дипольными отражателями помехи при традиционных методах их применения являются эффективным средством прикрытия высокоскоростных целей (например, самолетов) от наблюдения импульсными радиолокационными системами, не имеющими специальных схем защиты от подобных помех. Необходимые для подавления таких РЛС плотности отражателей (темпы сбрасывания пачек отражателей) оказываются относительно невысокими. Что же касается РЛС с непрерывными и квазинепрерывными (при большой частоте следования импульсов) зондирующими сигналами, то их, по-видимому, нужно считать хорошо защищенными от воздействия помех рассматриваемого класса.