2.4. Эффективная площадь рассеяния искусственных целей

Искусственные цели применяются в тех случаях, когда необходимо получить значительную величину эффективной площади рассеяния, мало зависящую от угла падения. Искусственные цели обычно выполняют в виде уголковых отражателей, биконических отражателей, линз Люнеберга и т. п.

Уголковый отражатель состоит из трех взаимно перпендикулярных металлических плоскостей обычно прямоугольной или треугольной формы (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Уголковый отражатель

Луч, падающий на такой отражатель, после трехкратного отражения возвращается обратно. Наибольшая эффективная площадь рассеяния будет в направлении, совпадающем с осью симметрии отражателя.

Для уголкового отражателя с квадратными гранями

где а - длина ребра грани.

Для уголкового отражателя с треугольными гранями

Следует иметь в виду, что если угол между гранями хотя бы незначительно отличается от 90°, то S₀ будет меньше приведенных значений. Так смещение внешней грани уголкового отражателя на приводит к уменьшению S₀ на 3 дб. Поэтому изготовлять уголковые отражатели необходимо весьма тщательно.

В тех случаях, когда вес уголкового отражателя играет существенную роль, его грани изготовляют из тонкой металлической сетки, что одновременно уменьшает и парусность отражателя.

Одиночный уголковый отражатель является эффективным отражателем в пределах одного октанта сферы. Если необходимо иметь всенаправленный отражатель, то соединяют вместе восемь уголковые отражателей.

Уголковые отражатели находят весьма широкое применение в практике радиолокации. В частности, такие отражатели устанавливаются на навигационных буях, на подступах к аэродрому и т. д. Если одну из граней уголкового отражателя выполнить качающейся, то можно осуществить модуляцию интенсивности отраженного сигнала, что позволит отличать сигналы, отраженные от уголкового отражателя, от всех других сигналов.

Биконические отражатели (рис. 2.5) также являются эффективными искусственными отражателями. Однако изготовление таких отражателей является более сложной технической задачей, в силу чего они не нашли широкого распространения.

Рис. 2.5. Биконический отражатель

Более эффективным, но и более дорогим отражателем является линза Люнеберга, представляющая собой шар слоистой конструкции из пластмассы, металлизированная полусфера которого является отражателем (рис. 2.6). Диэлектрическая постоянная наружного слоя шара близка к диэлектрической постоянной воздуха, а в последующих слоях она возрастает. Такой отражатель фокусирует энергию в пределах широкого угла падения и отражает ее с большим усилением в обратном направлении. Так, эффективная площадь рассеяния линзы Люнеберга с диаметром 30 см равна 65 м².

Рис. 2.6. Линза Люнеберга

В тех случаях, когда возникает необходимость в ненаправленном отражателе, используют металлический шар. Такой случай имеет, например, место при экспериментальном определении эффективной площади рассеяния реальных целей методом сравнения с эффективной площадью рассеяния эталонной цели.

Величина S₀ шара зависит от отношения радиуса шара r к длине волны. Эта зависимость для идеально проводящего шара представлена на рис. 2.7. При небольших отношениях эффективная площадь рассеяния металлического шара

Рис. 2.7. Зависимость эффективной площади рассеяния металлического шара от отношения радиуса шара к длине волны

По мере роста отношения наблюдается ряд резонансных областей, в результате чего эффективная площадь рассеяния оказывается осциллирующей функцией отношения . Первый резонанс наступает при а не при как для вибраторов, что объясняется специфической формой шара. С ростом колебания S₀ медленно убывают и ее значение асимптотически стремится к площади поперечного сечения шара. Поэтому при с достаточной точностью можно считать, что

Для любой выпуклой поверхности в случае, когда минимальный радиус кривизны поверхности в блестящей точке значительно больше длины волны,

где r¹ и r² - главные радиусы кривизны поверхности в блестящей точке.

Здесь под "блестящей" точкой следует понимать ту точку на отражающей поверхности, нормаль к поверхности в которой совпадает с направлением на радиолокатор.

Существенно отметить, что эффективная площадь рассеяния любой выпуклой поверхности, в том числе и шаровой, определяется главным образом величиной поверхности первых зон Френеля. Поэтому выражения (2.25) и (2.26) остаются приблизительно верными и в том случае, когда отражатель является незамкнутой поверхностью, на которой укладывается по меньшей мере одна зона Френеля, т. е. когда незамкнутый отражатель имеет протяженность в направлении на радиолокатор не менее