2.8. Эффективная площадь рассеяния объемных распределенных целей

Под объемными распределенными целями понимают совокупность большого числа отдельных элементарных отражателей, заполняющих область пространства, облучаемую радиолокационной станцией. К таким целям относятся грозовые облака, дождь, град, облака из металлизированных лент, сбрасываемых с самолета для создания помех радиолокации, и т. п.

Эффективная площадь рассеяния объемных распределенных целей может быть найдена следующим путем.

Напряжение на входе приемника в любой момент времени согласно формуле (2.29) равно

Здесь N - число элементарных отражателей, от которых отраженная энергия поступает на вход приемника в данный момент времени. Число N зависит от разрешающей способности радиолокационной станции и при равномерной плотности элементарных отражателей может быть представлено как

где n - число элементарных отражателей в единице объема,

V - отражающий объем.

При импульсном методе обнаружения отражающий объем будет (рис. 2.20)

где θ_α и θ_β - ширина луча по азимуту и углу места.

Тогда

Рис. 2.20. К определению эффективной площади рассеяния объемной распределенной цели при импульсном методе обнаружения

Если взаимное расположение элементарных отражателей с течением времени хаотически меняется, то эффективная площадь рассеяния объемной распределенной цели будет флюктуировать. Для случая, когда любое значение φ_k равновероятно, средняя эффективная площадь рассеяния объемной распределенной цели

где η - удельная эффективная площадь рассеяния, равная

где S_0k - эффективная площадь рассеяния k-го отражателя.

Так, для дождевой капли

поэтому

Как видим, величина удельной эффективной площади отражения зависит от интенсивности дождя. Графики этой зависимости представлены на рис. 2.21. Значение η для града и снега меньше, чем для дождя той же интенсивности.

Рис. 2.21. Зависимость удельной эффективной площади рассеяния гидрометеоров от интенсивности дождя

Рассмотрим теперь маскирующее действие отражений от объемные распределенных целей.

Наблюдаемость точечной цели, например самолета, на фоне отражений от объемных распределенных целей определяется отношением

где S_{0 точ} - эффективная площадь отражения точечной цели.

Следовательно, для улучшения наблюдаемости точечной цели необходимо уменьшить величину отражающего объема, что достигается путем уменьшения ширины луча антенны и длительности импульса.

Другим путем уменьшения маскирующего действия отражений от дождя является излучение электромагнитных колебаний с круговой поляризацией. В этом случае возможно использование поляризационной селекции отраженных сигналов, сущность которой сводится к следующему. Обычно передающая антенна радиолокатора излучает линейно поляризованное поле. Такое поле можно разложить на два одинаковых взаимно перпендикулярных линейно поляризованных поля, находящихся в фазе. Если теперь перед антенной радиолокатора расположить четвертьволновую поляризационную решетку (рис. 2.22), то вышеуказанные составляющие поля будут сдвинуты по фазе на 90°. В результате поле на выходе решетки будет с круговой поляризацией. Поле, отраженное от дождевой капли, в силу ее симметрии будет также с круговой поляризацией. При вторичном прохождении такого поля через четвертьволновую поляризационную решетку оно вновь превращается в линейно поляризованное, но плоскость поляризации его будет повернута на 90° относительно поля, излучаемого антенной радиолокатора (рис. 2.22). Поэтому такое поле не будет принято приемной антенной, рассчитанной на прием поля с той же поляризацией, что и у излучаемого поля. Если же отражение происходит от такой, например, цели, как самолет, то в силу асимметрии формы последнего отраженное поле будет иметь эллиптическую поляризацию. При прохождении такого поля через поляризационную решетку его поляризация хотя и изменится, но окажется по-прежнему эллиптической. Поэтому такое поле будет принято приемной антенной хотя и с некоторым ослаблением.

Рис. 2.22. Четвертьволновая поляризационная решетка

Поляризационная селекция позволяет уменьшить Мощность сигналов, отраженных от дождя, примерно на 25 дб, при ослаблении сигнала, отраженного от самолета на 6-8 дб.

Отметим, что превращение линейно поляризованного поля в поле с круговой поляризацией может быть достигнуто и другими средствами. В частности, для этой цели могут быть использованы специальные диэлектрические вставки в волноводе.