Непреднамеренные помехи

Посторонние электромагнитные излучения создают непреднамеренные (иногда называемые «взаимными») радиоэлектронные помехи, которые затрудняют или исключают возможность выделения полезных сигналов или информации (рис. 1.22). Такие помехи считаются одним из видов «загрязнения» электромагнитного спектра окружающей среды.

В таблице 1 показаны условные обозначения помех.

ВЧШ	Высокочастотная шумовая помеха
УД	Уводящая по дальности помеха
УН	Помеха, уводящая по дальности назад
УВ	Помеха уводящая по дальности вперед
УПД	Помеха узкополосная по дальности
НДШ	Непрерывный доплеровский шум
ДЧ	Помеха на доплеровских частотах
УС	Помеха уводящая на скорости
УС-1	Совокупность помехи УС и ДШ
УС-2	УС
ЧСО	Помеха на чистоте сканирования ответная
ВО	Выделенная огибающая
СЧС (СЧ)	Скользящая на частоте сканирования
ЧСС	Частота сканирования скользящая
ЧССН	Частота сканирования скользящая наводимая
ЛС	Помеха с линейным сканированием
БШ	Бинарный шум
ИП	Импульсная помеха
ПФ	Поляризационная помеха
МП (МЦ)	Мерцающая помеха
МБ (БМ)	Мерцающая с большой (средней) базой
ПО	Перенацеливающая на ДО
МДШ	Мерцающий доплеровский шум

Рис. 1.22 Непреднамеренные помехи (изогнутые световые линии),

создаваемые РЛС а) одной; б) тремя

1.2 Пассивные помехи и их характеристика

Пассивные помехи образуются вследствие воздействия на РЭС энергии электромагнитных волн, рассеянных (отраженных) искусственными и естественными отражателями (объектами) или отражающими средами. Отражателем может быть любое тело с электрическими параметрами, отличными от параметров окружающей среды. Падая на отражатель, электромагнитные волны наводят в нём электрические токи (в проводниках) или электрические заряды (в диэлектриках). Облучаемый объект становится источником электромагнитных волн, создающих пассивные помехи. Интенсивность рассеяния волн зависит от размеров, конфигурации объекта и электрических свойств материала, из которого он изготовлен.

Пассивные помехи создаются только тем РЭС, которые действуют на принципе приёма рассеянных электромагнитных волн, например, радиолокационным, гидролокационным и другим средствам.

Возможность создания пассивных помех обусловлена тем, что отметки на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), образуемые сигналами, рассеянными искусственными объектами и отражающими средами, могут практически не отличаться от отметок, образуемых сигналами, рассеянными реальными целями (ракетами, танками, самолетами, кораблями). Энергия, рассеянная множеством отражателей, может вызвать частичную засветку экрана и маскировать отметки реальных целей. Ложные отметки существенно затрудняют наблюдение и распознавание отметок реальных целей и нарушают работу автоматических систем передачи данных и управления. При большом количестве и близком расположении ложных отметок их изображения сливаются, образуя на экране индикатора светящееся пятно, которое маскирует отметки истинных целей.

В зависимости от источника образования различают естественные и искусственные пассивные помехи. Первые из них возникают вследствие рассеяния электромагнитных волн земной поверхностью, различными местными предметами, облаками, каплями дождя, частицами снега и неоднородностями ионосферы. Искусственные пассивные помехи образуются электромагнитными волнами, рассеянными дипольными, уголковыми и линзовыми радиоотражателями, отражающими антенными решетками, ионизированными средами и аэрозольными образованиями.

А) Рассеивающие свойства военной техники и объектов

Возможность скрытия военной техники пассивными помехами или уменьшения ее заметности при наблюдении с помощью РЭС зависит от способности этой техники и объектов рассеивать падающую на них электромагнитную энергию. Различные объекты рассеивают электромагнитные волны во всех направлениях, в том числе и в направлении облучающей их станции. После приема радиоэлектронными средствами рассеянные электромагнитные колебания образуют на ЭЛТ отметки различной амплитуды и яркости в зависимости от способности наблюдаемых объектов рассеивать падающую энергию. Различают зеркальное, диффузное и резонансное рассеяния (отражения) электромагнитных волн различными объектами.

Зеркальное отражение возникает при облучении плоской поверхности, имеющей линейные размеры, значительно превышающие длину падающей волны. При этом угол отражения равен углу падения и отраженная волна не возвращается к источнику излучения. Исключение составляют случаи нормального падения волны на отражающую поверхность. Зеркальной поверхностью для электромагнитных волн является, например, гладкая водная поверхность. Поэтому реки, озера, моря при отсутствии волнения изображаются на радиолокационном экране как затемненные участки.

Диффузное отражение происходит от шероховатой поверхности, неровности которой сравнимы с длиной волны. Для диффузно рассеивающей поверхности характерно отражение; волн в различных направлениях, в том числе и к облучающей станции. Диффузное рассеяние имеет место при облучении большинства целей, наблюдаемых РЛС.

Резонансное отражение возникает в том случае, когда линейные размеры отражающего объекта (его элементов) равны половине длины облучающей волны или нечетному числу полуволн. Такое отражение обладает резко выраженной направленностью, определяемой конфигурацией и ориентацией отражающих элементов по отношению к вектору напряженности электрического поля. На практике наблюдаются все три вида отражений.

Отражающие свойства объектов оценивают ЭПР, характеризующей их способность рассеивать падающую электромагнитную волну в направлении на облучающее устройство. ЭПР объекта называют площадь поперечного сечения эквивалентной (воображаемой) площадки, равной площади объекта, которая будучи помещенной в точку нахождения цели рассеивает всю падающую на нее электромагнитную энергию изотропно, т. е. равномерно во всех направлениях, создавая при этом в приемнике РЛС такую же плотность потока мощности, как и реальная цель. Понятием ЭПР широко пользуются в радиолокации, радиоэлектронной борьбе, оптике, атомной физике. ЭПР объекта σ₀ — это количественная мера отношения плотности потока мощности П_отр сигнала, вызываемого сигналом в месте расположения антенны РЛС, к плотности потока мощности П_пад электромагнитной волны, падающей на объект. Количественно ЭПР равна:

σ₀ = 4 R² П_отр/П_пад,

где R — расстояние от рассеивающего тела до антенны РЭС.

Так как плотности потоков П_пад и П_ОТр пропорциональны квадратам соответствующих напряжений (полей), то

σ₀ =4 R²|Е_отр/Е_пад|².

Значение ЭПР зависит от размеров, конфигурации, ориентации отражающего объекта и материала, из которого он изготовлен, а также от длины волны и поляризации излучений РЛС. Значение ЭПР может выражаться в квадратных метрах или в децибелах, причем

σ_0ц[дБ] = 10lgσ_ц[м²]. ЭПР отражателей, имеющих правильную геометрическую форму, вычисляют, а реальных объектов, как правило, определяют экспериментальным путем.

Рассмотрим значение ЭПР некоторых простейших отражателей и реальных объектов. Гладкая плоская идеально проводящая поверхность имеет остронаправленную диаграмму вторичного рассеяния. Основная часть энергии отражённой волны заключена в главном лепестке диаграммы, раствор которого уменьшается с увеличением размеров отражающей поверхности и укорочением длины падающей волны.

Если поверхность облучается под прямым углом, то основная часть отраженной энергии возвращается к источнику облучения. При углах облучения, меньших 90°, к РЛС возвращается часть рассеянной энергии в пределах боковых лепестков ДНА.

В случае, облучения по нормали ЭПР идеально проводящего плоского листа площадью S равна:

σ_пл =4 S²/ ².

Металлическая сфера рассеивает электромагнитную энергию во все стороны, вследствие чего к облучающей станции возвращается только незначительная доля отраженной электромагнитной энергии. ЭПР сферы, радиус R которой значительно превышает длину падающей волны, равна σ_с = R², а при 2R<<

σ_c =144 ⁵R⁶/ ⁴

ЭПР конуса при совпадении направления облучения с осью конуса

σ_к = R² t_g² ,

где R — радиус основания конуса; — угол при вершине конуса.

Сложные объекты, такие, как самолет, корабль, танк, можно рассматривать как совокупность большого количества отдельных элементов, рассеивающих электромагнитную энергию в разных направлениях. Суммарная амплитуда отраженного сигнала определяется относительными фазами и амплитудами излучений отдельных отражателей и подвержена флуктуациям. Характер флуктуации результирующего отраженного сигнала во многом зависит от скорости и направления перемещений объекта и даже от его отдельных элементов относительно РЛС. Претерпевают изменения и фазы сигналов, отраженных сложными целями.

При отражении электромагнитных волн от различных объектов обычно происходит деполяризация отраженных сигналов. Степень ее зависит от вида поляризации падающей волны и свойств облучаемого объекта.

Рис. 1.23 Рассеяние радиоволн: а) самолётом; б) головной частью

ракеты (длина радиоволны 10 см)

Отдельные элементы объектов сложной формы неодинаково изменяют поляризацию падающего сигнала. Без искажений рассеивают падающие электромагнитные волны любой поляризации только шар и плоский диск.

Диаграммы рассеяния ЭПР реальных объектов, показывающие зависимость интенсивности рассеяния от угла падения волны, определяются их конфигурацией и положением относительно станции. Как правило, они бывают многолепестковыми (рис. 1.23). На практике обычно пользуются средним значением ЭПР (σ_ср), полученным в результате математических расчетов или обработки экспериментальных наблюдений.

Б) Дипольные радиоотражатели

Применяемые для создания пассивных помех радиолокационным станциям дипольные радиоотражатели представляют собой тонкие пассивные вибраторы (рис. 1.24), изготовленные из металлизированной бумаги, металлизированного стеклянного волокна, алюминиевой фольги и других материалов. Их длину и толщину выбирают такими, чтобы обеспечить наиболее эффективное рассеяние радиоволн при меньших размерах. Максимальную величину ЭПР имеют диполи с длиной, близкой к половине длины волны подавляемой РЛС, когда имеет место резонансное рассеяние (рис. 1.25).

Для получения резонанса тока диполь укорачивают до значения, несколько меньшего половины длины радиоволны подавляемой станции. Степень укорочения зависит от поперечных размеров ДО. Так как для уменьшения массы и объема пачек толщину диполей делают как можно меньше, то укорочение оказывается незначительным. На практике длина тонких радиоотражателей ι_д равна 0,47λ РЛС. При увеличении длины отражателей их ЭПР изменяется волнообразно (рис. 1.26); возрастая при резонансах до значений, превышающих величину ЭПР в точках предыдущих резонансов.

Рис. 1.26 Зависимость ЭПР от длины

волны радиоотражателей

Длинные отражатели не находят применения из-за возрастания массы и объема пачек. Практически поперечные размеры ДО, выбранные из условия обеспечения максимальной удельной ЭПР облака диполей, выбрасываемых из пачек, составляют десятые, а иногда и сотые доли миллиметра.

При создании пассивных радиопомех с самолетов, вертолетов, кораблей или ракет в атмосферу выбрасывается большое количество ДО, которые рассеиваются турбулентными потоками воздуха, образуя облако, отражающее падающие радиоволны. Через некоторое время после выбрасывания, когда влияние спутных струй самолета уменьшается, диполи продолжают рассеиваться за счет вихревого движения (турбулентной диффузии) отдельных участков атмосферы и размеры облака растут. Геометрический центр облака смещается под действием ветра относительно точки выбрасывания и спускается вниз за счет силы тяжести.

Скорость снижения зависит от массы, размеров и формы отражателей, плотности и состояния атмосферы. В спокойной атмосфере средняя скорость снижения ДО составляет 60-180 м/мин на больших высотах и 25-70 м/мин на малых высотах. В горизонтальном направлении ДО перемещаются примерно со скоростью ветра. В большинстве случаев отражатели, выброшенные с самолета, рассеиваются в горизонтальной плоскости больше, чем в вертикальной, поэтому облако вытягивается по горизонтали в направлении движения ветра. Иногда они могут перемещаться вверх восходящими потоками воздуха и длительное время находиться во взвешенном состоянии.

По действию на РЛС сигналы, отраженные облаком диполей, в некотором смысле аналогичны шумовым радиопомехам с узким спектром.

С помощью ДО можно создавать ложные цели, вынуждающие операторов РЛС затрачивать время на анализ отметок и выявление действительных целей среди множества ложных. Кроме того, пассивные помехи позволяют скрыть от радиолокационного обнаружения военную технику (самолеты, корабли и т. д.), так как при выбрасывании большого количества ДО на экране ИКО образуется засвеченная полоса, вытянутая в направлении ветра W, маскирующая отметки целей (рис. 1.27).

Разброс отражателей происходит по случайному закону в связи с их различной аэродинамикой и влиянием турбулентности атмосферы. Поэтому амплитуда результирующего отраженного сигнала от облака также меняется по случайному закону. Кроме того, суммарный сигнал, отраженный множеством диполей, имеет более широкий частотный спектр по сравнению с сигналом, отраженным одиночным диполем. Расширение спектра отраженного сигнала вызывается появлением доплеровских составляющих, зависящих от скорости ветра, турбулентности атмосферы, разброса скоростей движения и частот вращения ДО.

а

Поскольку метеорологические параметры атмосферы изменяются с высотой, ширина спектра сигналов, отраженных облаком диполей, также не остается постоянной. По этим же причинам спектр сигнала, рассеянного облаком ДО, отличается от спектра облучающих его сигналов на величину доплеровского смещения частоты, порождаемого движением облака относительно РЛС с различными скоростями.

Спектр отраженных сигналов расширяется с возрастанием скорости ветра и уровней турбулентности атмосферы. Его ширина в десятисантиметровом диапазоне радиоволн не превышает нескольких герц и возрастает обратно пропорционально λ_рлс. ЭПР облака из n_д диполей, размеры которого не превышают импульсный разрешающий объем РЛС, равна произведению ЭПР отдельных диполей σ_д, находящихся облаке:

σ₀= n_д σ_д

ЭПР полуволнового радиоотражателя при линейной поляризации поля и при совпадении оси диполя с вектором Е будет максимальна и равна

σ_{д max} = 0,86 λ² _рлс.

Если ДО ориентирован перпендикулярно к вектору Е, то σ_д = 0. Вследствие турбулентности атмосферы и различных аэродинамических свойств отражатели, находящиеся в облаке, ориентируются произвольно. Поэтому (при расчётах учитывается не максимальное, а среднее

значение их ЭПР: σ_{д. ср} = .

Как видно из приведенной формулы, с уменьшением длины волны ЭПР полуволнового ДО резко снижается и, следовательно, общее их количество в облаке с заданной ЭПР должно увеличиваться.

Обычно ДО комплектуются в пачки. Количество их в одной пачке, имитирующее цель с ЭПР, равной σ_ц, можно вычислить по формуле:

n_д = σ_д / σ_д ._ср= σ_ц/0,17 λ² _рлс

Как видно из формулы, для имитации по ЭПР целей типа самолет — ракета на экране РЛС, работающей в метровом диапазоне волн, достаточно иметь в пачке несколько десятков ДО. В сантиметровом диапазоне их количество возрастает до нескольких десятков и даже сотен тысяч штук. Например, для имитации цели с σ_ц =10 м² на волне 10 см необходимо выбросить около 5000 радиоотражателей: n_д = 10³/0,17 10 6000. Для имитации той же цели от наблюдения РЛС, работающей на длине волны 0,5 м, потребуется не более 235 радиоотражателей.

Под действием воздушного потока и перегрузок радиоотражатели, выброшенные с самолета, ракеты или снаряда, ломаются и спутываются. Из-за этого их ЭПР снижается пропорционально коэффициенту разлета η, учитывающего эффект слипания и излома отражателей (η<1). Поэтому в пачку укладывают несколько больше ДО с тем, чтобы получить требуемое значение σ_п =0,17 λ² n_д η. Это выражение позволяет лишь оценить среднее значение ЭПР облака ДО. Практически для надежности в пачку укладывают в два-три раза больше отражателей, чем определено расчетом.

С учетом коэффициента действующих радиоотражателей (k_д.р) формула для расчета их количества в пачке для маскировки одной цели приобретает вид:

n_д = σ_д / σ_д ._ср k_д. р

Для маскировки движущихся целей пачки отражателей выбрасывают по маршруту движения с интервалом, не превышающим наибольшего значения разрешающей способности подавляемой РЛС.

Рис. 128 К пояснению разрешающей способности РЛС

Различают разрешающую способность РЛС по дальности, направлению и скорости. Разрешающая способность по дальности характеризует минимальное расстояние между целями, взятое по направлению на РЛС, при котором отметки целей на экране индикатора наблюдаются раздельно (рис. 1.28). Значение разрешающей способности по дальности зависит от длительности радиолокационного импульса, а по направлению - от ширины ДНА, а также от типа индикатора и масштаба развертки по дальности и азимуту.

Разрешающая способность по направлению характеризует тот минимальный угол, при котором две равноудаленные от РЛС цели наблюдаются на экране раздельно. Ее значение определяется раствором ДНА по азимуту Ψ _0,5 и углу места θ _0,5 на уровне половинной мощности и ухудшением разрешающей способности за счет влияния индикаторной аппаратуры по азимуту Δ β _и и углу места Δε _и..

РЛС одного и того же целевого назначения имеют различные значения разрешающей способности по дальности и по направлению. Более высокой обычно бывает разрешающая способность по дальности. При создании пассивных радиопомех учитывается минимальная разрешающая способность. Значение разрешающей способности определяет разрешаемый (импульсный) объем РЛС ΔV, в пределах которого все цели наблюдаются на экране как одна цель.

Эффективные помехи РЛС создаются в том случае, когда в каждый разрешающий объем выброшено такое количество ДО, при котором отражения от них электромагнитных волн образуют сплошной засвет на экране индикатора. При этом эффективность маскировки целей на экране импульсной РЛС определяется суммарной ЭПР отражателей, находящихся в импульсном объеме. В случае равномерного распределения ДО в облаке со средней объемной плотностью п отражения ЭПР облака, находящегося в импульсном объеме.

Среднее количество диполей в импульсном объеме по линии пути полета самолета — постановщика пассивных помех можно определить по формуле:

N_и.о = N_п.о.n_э = ,

где:

n_э — количество эффективно действующих ДО в пачке;

N_п.о — количество пачек, выбрасываемых в импульсный объем;

— скорость полёта постановщика помех;

t_n — темп сбрасывания пачек.

Для скрытия одиночных самолетов, совершающих полёт в направлении на РЛС, t_n может быть приближенно вычислен по формуле:

t _п = ,

где Кп.п— коэффициент подавления пассивными помехами.

Цель на фоне пассивных помех нельзя обнаружить, если мощность электромагнитных колебаний, рассеянных дипольными радиоотражателями, распределенными в импульсном объеме, в К раз превышает мощность полезного сигнала, отраженного от цели (К=σ_и.о/σ_ц). Минимально необходимое отношение мощностей помехи и сигнала на входе приемного устройства РЛС (в полосе пропускания линейной части), при котором вероятность уверенного обнаружения цели не превышает заданного значения, называется коэффициентом подавления пассивными помехами:

К _{п. п} = І Р_{п. п} /Р _с І _{вx min.}

Зная Кп.п, можно определить потребное количество ДО для маскировки прикрываемого объекта n_д=К_п._п σ_ц.

Определим, например, количество пачек, необходимое для скрытия пассивными помехами на участке L=100 км самолета, имеющего σ_Ц = 20 м² при К _п.п=2, =10^-6 с и σ_п=20 м². При этих условиях необходимо ,N _п=1300 пачек ДО.

Ориентировочно количество пачек, которое необходимо выбросить для маскировки объекта на маршруте движения:

N _п = N _и.о. L/

где N _и.о — количество пачек в каждом импульсном объеме.

Например, чтобы скрыть группу самолетов на маршруте 100 км от наблюдения РЛС, имеющей минимальный размер импульсного объема 250 м, при условии, что в каждый импульсный объем достаточно выбросить по одной пачке, необходимо выбросить на маршруте полета 400 пачек: N _п= 100 • 10³ 1,0/250.

Дипольные радиоотражатели разбрасываются с помощью специальных автоматов, снарядов, ракет или мин. Автоматы обычно размещаются в хвостовом отсеке самолета и управляются дистанционно. В зависимости от разрешающей способности РЛС пачки выбрасываются автоматом с темпом от единиц до нескольких десятков в минуту. Необходимый темп устанавливается на земле и в некоторых пределах может меняться в полете.

Разрабатываются автоматы, в которых ДО нарезаются после того, как определена рабочая длина волны подавляемого средства.

Современные реактивные самолеты за время разлета радиоотражателей перемещаются на расстояния, превышающие размеры импульсных объемов подавляемых РЛС. Поэтому самолет—постановщик радиопомех не может прикрыть себя отражателями, выброшенными автоматом. Эта задача решается выбрасыванием радиоотражателей специальными ракетами вперед, в стороны и вверх по курсу самолета.

Дипольные радиоотражатели могут эффективно создавать пассивные помехи средствам, работающим на одной частоте, изменяющейся в пределах до 10%. Одновременное подавление РЛС, работающих на различных частотах, возможно только в случае, если в пачках уложены диполи различной длины.

В) Уголковые радиоотражатели

Уголковый радиоотражатель (уголок) состоит из жестко связанных между собой взаимно перпендикулярных плоскостей. Важнейшим свойством уголковых отражателей является то, что значительная доля ВЧ энергии, падающей на них с любого направления в пределах внутреннего угла, отражается обратно, в сторону облучающей станции. Благодаря этому уголковые радиоотражатели даже небольших размеров обладают значительными ЭПР.

Простейший радиоотражатель представляет собой двугранный угол (рис. 1.29,а).

Рис. 1.29. К пояснению принципа действия уголкового радиоотражателя:

а — двугранного; б — трехгранного

Наибольшее отражение в нем происходит в том случае, когда электромагнитные волны падают параллельно биссектрисе угла отражателя. Интенсивность рассеяния волны можно изменять в некоторых пределах вращением отражателя в одной из плоскостей. Особенность двуранного уголкового радиоотражателя состоит в том, что он рассеивает основную часть энергии в сторону источника облучения только тогда, когда она приходит с направления, перпендикулярного ребру.

Поляризация волн, вектор напряженности электрического поля которых лежит в плоскости падения, после двукратного отражения от обеих граней остается неизменной.

При однократном отражении волны от граней поляризация рассеянной волны совпадает с поляризацией падающей. Вследствие этого РЛС с линейной поляризацией волн хорошо наблюдают двугранные отражатели.

Основной недостаток двугранных радиоотражателей— узкая диаграмма рассеяния в плоскости ребра. Его можно избежать, если к двум его граням добавить третью, в результате чего образуется трехгранный уголковый отражатель (рис. 1.29, б). Наиболее часто используют трехгранные уголковые отражатели, имеющие квадратную, треугольную или секторную форму металлических (металлизированных) граней (рис. 1.30).

Внутренние поверхности граней, если их размеры значительно превышают длину падающей волны, образуют систему из трех зеркал. При падении на них радиоволн после трехкратного отражения от граней формируется пучок лучей, распространяющийся обратно в направлении источника облучения в достаточно широком секторе. Диаграммы рассеяния (ДР) в горизонтальной β и вертикальной ε плоскостях имеют три максимума.

в

Рис. 1.30 Уголковые радиоотражатели:

а — с треугольными гранями; б — с секторными гранями; в — с квадратными гранями

Интенсивность рассеяния зависит от размеров и формы граней уголкового радиоотражателя, материала, из которого он изготовлен, и от направления падения волны.

Максимальная ЭПР и ширина θ_0,5 диаграммы обратного рассеяния основного лепестка уголковых отражателей с треугольными гранями : σ_{Δ max} = 4 а⁴/3λ², θ_0,5 60⁰;

с квадратными: σ_{ٱ max} = 12 а⁴/λ², θ_0,5 35⁰ и с секторными гранями: σ _max = 2 а⁴/λ².

В приведенных формулах а — длина ребра отражателя.

Максимальная ЭПР уголка возрастает при увеличении размера его граней и уменьшении длины падающей волны. Например, при длине ребра 0,5 м радиоотражателя с треугольными гранями его максимальная ЭПР на волне 10 см составляет 25 м², а на волне 3 см—290 м². При одинаковой длине ребра максимальная ЭПР отражателя с квадратными гранями примерно в 10 раз больше, чем с треугольными.

Наибольшая интенсивность отражения получается, когда грани уголка строго взаимно перпендикулярны. Уголковые радиоотражатели должны изготавливаться весьма тщательно и требуют осторожного обращения, так как отклонение от прямого угла всего лишь в 1° уменьшает ЭПР отражателя в 5 раз.

М енее чувствительны к погрешностям изготовления уголки с треугольными гранями, имеющие более широкую и равномерную диаграмму направленности, а также обладающие большей жесткостью граней. Поэтому их применяют гораздо чаще, несмотря на то, что для получения той же ЭПР требуется несколько больше материала, чем на отражатели с квадратными гранями.

Высокая точность должна быть выдержана при изготовлении радиоотражателей, предназначенных для работы в световом диапазоне волн.

Такие отражатели изготавливаются из специальных оптических материалов и юстируются оптическими способами. Для получения большой ЭПР в световом диапазоне используется группа отражателей. Четыре уголковых отражателей создают многолепестковую диаграмму рассеяния

(

Рис. 1.31 Вид сигнала, отраженного четырёхячеечным

уголковым радиоотражателем, на экране РЛС

рис. 1.31)

Г) Линзовые радиоотражатели

Одним из недостатков уголковых радиоотражателей является малый раствор диаграммы рассеяния (ДР) электромагнитных волн. Более широкой, а иногда и круговой направленностью рассеяния обладают отражатели, выполненные на основе линзы Люнеберга (рис. 1.32).

Линза представляет собой шар из нескольких слоев диэлектрика. Одна полусфера шара металлизирована. Диэлектрическая проницаемость ε наружного слоя шара близка к диэлектрической проницаемости воздуха; в последующих слоях она постепенно возрастает. Соответственно меняется показатель преломления п падающей радиоволны в зависимости от расстояния

r до центра линзы радиусом R:

n =

Падающий на поверхность линзы параллельный пучок лучей фокусируется в одной точке на внутренней металлической поверхности сферы.

О тражающая поверхность

(рефлектор)

Р

Рис. 1.32. Линза Люнеберга: а — ход лучей в линзе; б — составные элементы линзы

адиоволны, собравшиеся в точке F, отражаются от металлического экрана и, пройдя через диэлектрик, уходят в виде параллельных лучей в сторону облучателя, образуя на выходе линзы синфазное распределение поля. Раствор ДР линзы зависит от размеров экранирующей поверхности сферы. Рефлектор размером в четверть поверхности сферы обеспечивает рассеяние радиоволн в угле до 90°; наибольший раствор ДР линзового отражателя достигает 140°. Максимальную ЭПР линзы Люнеберга радиусом R можно вычислить по формуле:

σ_л = 4л³ R⁴_л/λ².

За счет потерь в диэлектрическом материале ЭПР линзы практически получается несколько меньше расчетной. Несмотря на небольшие размеры, линзовые отражатели имеют значительную ЭП'Р. Так, линза диаметром 60 см на радиоволне 3 см имеет ЭПР, превышающую 1000 м².

Линзы не обеспечивают всенаправленного переизлучения радиоволн и имеют довольно большую массу. Поэтому вместо них начинают применять всенаправленные линзовые радиоотражатели, представляющие собой сферу с отражающим металлическим кольцом (рис. 1.33,а).

Рис. 1.33 Всенаправленные линзовые радиоотражатели:

а — со сплошным экваториальным поясом; б — с поляризационной решеткой;

в — с ортогональными кольцами

Изменяя положение и ширину кольца, можно формировать различные ДР отражателя. Вместо сплошных колец на шаре можно применить радиоотражающие решетки из параллельных проволок, навитых под углом 45° (рис. 1.33,б). Волна с поляризацией 45° пройдет через сетку и, сфокусировавшись в центре линзы, отразится в направлении прихода. Применив два ортогональных кольца, можно получить изотропную ДР в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Такие радиоотражатели имеют одинаковую ЭПР для любой поляризации.

Активные