Значения удельной эпр для разных типов поверхностей

Поверхность	, см
	23	10	5,6	3,2
Гладкая, без леса Лес, неровности Гористая	1,3·10-4 1,3·10-3 1,3·10-2	3,2·10-4 3,2·10-3 3,2·10-2 3,2«ИГ2	6,3·10-4 6,3·10-3 3,3·10-2	1·10-3 1·10-2 1·10-1

1.4.5. Эпр самолетов

Самолеты, о точки зрения электродинамики, представляют сложные структуры, для которых крайне трудно получить строгие аналитические соотношения, описывающие процесс отражения электромагнитных волн.

На рис. 1.30 показана типичная ДОР среднего самолета при длине волны 10 см.

Как видно, описать детально такую кривую вряд ли представляется возможным. Понятно также, что в этом нет особой необходимости, так как из-за взаимного непрерывного перемещения луча антенны и самолета намеряемый ЭПР будет представлять случайную функцию времени, для описания которой требуется статистический подход. Чтобы получить более просто интерпретируемую Д0Р, широко используют медиальные значения ЭПР с интервалом усреднения 10°. Медианные значения использованы при построении кривых, представленных на рис. 1.3I - 1.34, относящихся к самолету США С-34. На рис.1.31 постоянен угол возвышения, равный (-10°), а на рас. 1.32 - постоянен азимут α ( α=0 - облучение в нос самолета, α= 180° -облучение в хвост самолета). Длина волны для кривых рис.1.31а и 1,32а равна 23 см, а для рис. I.3Iб я 1.326 - 10,7 см. Каждая точа представляет среднее из медиан, полученных по замерам в пределах телесного угла 10x10°. Аналогичные кривые, относящиеся к диапазону 3,2 см, представлены на рис. 1.33 (для линейных поляризаций) и рис, 1.34 (для круговых).

Как видно из представленных рисунков, независимо от вида поляризации все кривые в общем имеют одинаковый характер и при приеме на параллельной поляризации (линейной или круговой) практически не отличаются друг от друга. При приеме на кроссовой составляющей в случае линейной поляризации (Г - В) характер кривых не меняется, однако, они идут на уровне 5-10 дБ ниже. Для круговых поляризаций этот уровень значительно меньше.

На всех кривых хорошо виден максимум, относящийся к азимуту α= 90°, соответствующему случаю зеркального отражения от борта цели.

На рис. 1.35 представлены графики, характерные для больших реактивных самолетов и отражающие зависимость их ЭПР от азимута . при постоянном угле возвышения (-10°) при разных длинах волн (I -3,2 см; 2 - 10,7 см; 3 - 23 см).

1.6. Элементы общей теории радиолокационных целей

В первом разделе было введено понятие матрицы рассеяния цели S (I.I.3), являющейся наиболее общей характеристикой радиолокационных целей. Ее элементы в общем случае являются функциями полярных углов, под которыми производится наблюдение цели и времени. Уже говорилось, что в большинстве РЛС используется какой-то один или несколько видов поляризации излучаемой ЭВМ. Это приводит к тому, что цель характеризуется только одним элементом матрицы S, который при помощи равенства (1.8) связан с её ЭПР.

При изменении вида поляризации, использующейся ЭВМ, очевидно, элементы матрицы рассеяния также будут изменяться. Естественно, что на каких-то из них ЭПР будут принимать максимальное и минимальное значения.

Общая теория радиолокационных целей как раз и опирается на анализ зависимости элементов матрицы рассеяния от вида поляризации.

Еще раз вернемся к представлении (1.3) и поясним символ каждого из элементов матрицы рассеяния. Пусть антенна передатчика излучает ЭВМ на какой-то поляризации (1). При приеме рассеянной целью волны сигнал на выходе этой антенны будет пропорционален S₁₁ и иметь фазу ψ₁₁. В этом случае говорят о параллельною приеме. При приеме рассеянной волны антенной, имеющей тот же коэффициент усиления, но способную излучать ЭВМ ортогональной поляризация (1,2), сигнал на ее выходе будет пропорционален S₁₂, а фаза иметь значение ψ₁₂. При излучении ЭВМ второй антенной и приеме на нее сигнал будет пропорционален S₂₂ и иметь фазу ψ₂₂;

Смену пар ортогональных антенн будем называть сменой поляризационного базиса (ПБ). Если в качестве базиса выбрана пара антенн, излучающих линейно-поляризованные волны (например, горизонтальный и вертикальный вибраторы; вибраторы, расположенные под углом 45° и 135° , 11° и 169° и т.д.), то говорят о линейном базисе (рис. 1.36).

Если в качестве базиса выбраны антенны, излучающие волны, поляризованные по левому и правому кругу, то говорят о круговом базисе (рис. 1.36в). В общем случае антенна излучает какую-то эллиптически поляризованную волну, а ортогональная ей антенна излучает волну с эллипсом поляризации, который повернут так, что большая ось одного из них перпендикулярна большой оси другого (направление вращения электрического вектора в таких волнах должно быть противоположно), рис. 1.36г. Итак, при смене поляризационного базиса элементы матрицы рассеяния изменяются. Будем для определенности в базисе, образованном парой (горизонтальная поляризация - вертикальная поляризация) элементы матрицы рассеяния обозначать буквами S₁₁, S₁₂, S₂₂, ψ₁₁, ψ₁₂, ψ₂₂, а в произвольном - буквами P₁₁, P₁₂, P₂₂, δ₁₁, δ ₁₂, δ ₂₂. Общая теория утверждает, что в произвольном ПБ элементы матрицы рассеяния P_ijсвязаны с элементами S_ij следующими соотношениями:

Входящие в равенства (1.64) параметры α и η имеют следующий смысл. Если мы хотим перейти к ПБ, определяющий эллипс которого имеет отношение малой оси к большой, равное , а угол наклона большой оси к оси , равный (рис. 1.37) тогда

В частности, для перехода к круговому базису надо положить: 2α=η=π/2, для перехода к линейному, образующему угол по отношению к исходному: и т.д.

Перейдем к анализу формул (1.64). Прямые вычисления, сводящиеся к вычислению суммы квадратов модулей правых частей равенств, входящих в (1.64), дают:

Это значит, что написанная сумма с точностью до несущественного множителя, как это следует из (1,8), равного 1/4πR² совпадающая с соответствующей суммой ЭПР, носящей название полной ЭПР цели, не зависит от выбора ПБ, т.е.

В частности А_гп +А_вп+2А_гп-вп=А_пк+А_лк+2А_пк-лк. где введены обозначения ГП, ВП - горизонтальная и вертикальная поляризации; ПК, ЛК - поляризации правого и левого круга.

Не зависящим от выбора ПБ оказывается и такое выражение:

Выражения, стоящие в правой и левой частях равенства (1.66), являются определителями Δ матриц рассеяния.

Удобным оказывается: введение так называемой степени поляризационной анизотропности q: которая всегда удовлетворяет неравенству 0≤q≤1 , и, как видно, не зависит от смены поляризационного базиса.

Равенство (1.65) показывает, что нельзя подбором поляризации одновременно увеличить или уменьшить все значения ЭПР: А₁₁, А₁₂, А₂₂. Достаточно простые, хотя и громоздкие, выкладки показывают, что всегда можно выбрать такой ПБ, т.е. параметры α и η в формулах (1.64), при котором кроссовый элемент Р₁₂ обратится в нуль. Это значит, что всегда можно подобрать такую поляризацию облучающей волны, при которой поляризация отраженной волны будет в точности с ней совпадать. Например, при облучении плоской поверхности горизонтально-поляризованной волной отраженная также будет горизонтально-поляризованной. Такая же картина имеет место при облучении горизонтально расположенного тонкого провода и т.п.

Аналогично сказанному всегда существует такая поляризация, при которой элемент P₁₁=0. Это значит, что отраженная волна будет иметь поляризацию, ортогональную падающей. Например, при облучении металлического листа волной, поляризованной по правому кругу, отраженная будет поляризована по левому кругу. Это же имеет место при отражении от дождя, что используется для подавления таких сигналов.

Сказанное относится к неподвижным относительно антенны целям. Если такой неподвижности нет, то в общем случае упомянутые виды поляризации перестанут быть постоянными во времени, а стало быть для произвольных целей не будут существовать поляризации, при которых Р₁₁, Р₁₂ или Р₂₂ тождественно бы имели нулевое значение.

Большой практический интерес представляет нахождение таких видов поляризации, при которых ЭПР имеет максимальное или минимальное значение, и определение их величины. Что касается минимального значения, то, как говорилось выше, для неподвижных целей оно равно нулю.

Максимальное значение элемента , как это следует из общей теории, можно найти по следующей формуле:

Вид поляризации, на которой реализуется равенство (1.67), можно найти из уравнения Р₁₂= 0.

Для максимального значения кроссового элемента имеем следующее значение:

Сравнение формул (1.67) и (1.68) показывает, что для всех целей .

При этом знак равенства имеет место только для так называемых поляризационно изотропных целей . Максимум отношения имеет место для "поляризационно вырожденных" целей, у которых q=1. В этом случае в 4 раза больше