Понятие о вторичном излучении радиоволн. ЭРП цели.

Явление вторичного излучения, лежащее в основе активной радиолокации, свойственно волнам любой природы. Оно возникает всякий раз, когда волна встречает препятствие на пути своего распространения. Падающую на препятствие волну называют первичной, отраженную или рассеянную — вторичной, а препятствие — пассивным вторичным излучателем. Препятствием для радиоволн служат любая неоднородность электрических параметров среды: диэлектрической и магнитной проницаемости, или проводимости. Под действием электрического поля волны на облучаемой поверхности, например проводящей, возникают колебания электрических зарядов. Наведенные при этом токи проводимости являются источником излучения вторичных электромагнитных волн. В диэлектрике таким же источником являются токи смещения.

При изучении явления вторичного излучения рассматривают две группы вопросов: электродинамические и статистические. В первом случае изучаются закономерности вторичного излучения конкретных излучателей в зависимости от соотношения их размеров и длины волны, поляризации облучающего поля, ориентации относительно радиолокатора, геометрической формы и материала облучаемой поверхности. Во втором случае исследуются статистические характеристики поля вторичного излучения при случайной ориентации одного или совокупности вторичных излучателей с учетом особенностей их движения. Эти характеристики существенно влияют на статистическую оценку предельной дальности действия радиолокатора, точности измерения координат и параметров движения цели.

С точки зрения электродинамики (как и динамики волн произвольной природы) важное значение имеет соотношение размеров цели и длины волны. Соответствующую закономерность легко наблюдать на водной поверхности, возбуждая распространяющиеся по ней колебаний определенной длины волны. Если на пути распространения установлен прут, тонкий по сравнению с длиной волны, то он, в свою очередь, возбуждается участками водной поверхности, колеблющимися в фазе. Рассеяние энергии первичной волны невелико и происходит во все стороны равномерно. Если же на пути распространения установлена пластина, широкая по сравнению с длиной волны, то в результате интерференции волн от элементов отражающей поверхности происходит более интенсивное и неравномерное рассеяние энергии. В том направлении, где волны складываются в фазе, вторичное излучение максимально. Наоборот, оно отсутствует в тех направлениях, где элементарные водяные волны гасят друг друга. Аналогично, при вторичном излучении радиоволн в зависимости от соотношения размеров цели и длины волны создаются различные распределения фаз (и амплитуд) токов на облучаемой поверхности и проявляется различный характер интерференции создаваемых этими токами волн в различных точках пространства.

Интенсивность результирующего поля в точке приема, создаваемого в какой-либо момент времени, определяется только теми элементарными отражателями, которые расположены внутри одного разрешаемого объема пространства. Только эти излучатели создают интерферирующие между собой отраженные сигналы. Сигналы, принятые из соседних разрешаемых объемов, во времени не совпадают. В этой связи различают сосредоточенные вторичные излучатели, элементы которых не разрешаются радиолокационной станцией, и распределенные, занимающие в пространстве несколько разрешаемых объемов.

Большинство радиолокационных целей имеют размеры, значительно превышающие длину волны облучающих их колебаний и всегда меньше разрешаемого объема. Конфигурация поверхности цели довольно сложна. Выпуклые и гладкие элементы представляют собой ”блестящие точки” (светящийся элемент поверхности), наряду с которыми на поверхности цели могут быть резонансные элементы и шероховатые участки с диффузным рассеянием, роль которого возрастает с укорочением длины волны.

Отражение от блестящих точек

Отраженная волна

Падающая волна

Рисунок 1.1.Отражение падающей волны от ”блестящих точек” самолета

Падающая электромагнитная волна наводит на элементах поверхности цели токи проводимости (в проводнике) или токи смещения (в диэлектрике). Эти токи являются источником вторичного излучения в разных направлениях, т. е. происходит рассеяние радиоволн. В результате в точке приема наблюдается интерференционная картина, представляющая собой отражения от отдельных элементов цели, ”блестящих точек”. В зависимости от ракурса наблюдения ”блестящие точки” блуждают, одновременно меняются ракурсы кривизны и их значения. В общем случае у цели может быть несколько блестящих точек, такие так: фюзеляж, нос, крылья, хвост, двигатели, и т.д., дающие максимальный вклад в суммарное отражение (Рис.2.1).

Отражающие свойства цели зависят от ее размеров, конфигурации, материала поверхности, длины волны РЛС, ее поляризации, направления облучения. Для характеристики отражающих свойств цели пользуются обобщенной величиной, учитывающей совокупность указанных выше факторов: эффективной отражающей площадью цели, называемой эффективной площадью рассеяния (ЭПР).

 

 

Вопрос №17