Uobičajeno je razlikovati zrcalne, difuzne i rezonantne refleksije. Ako su linearne dimenzije reflektirajuće površine puno veće od valne duljine, a sama površina je glatka, tada dolazi do zrcalne refleksije. U tom slučaju kut upada radijske zrake jednak je kutu refleksije, a val sekundarnog zračenja se ne vraća na radar (osim u slučaju normalnog upada).

Ako su linearne dimenzije površine objekta velike u usporedbi s valnom duljinom, a sama površina hrapava, dolazi do difuzne refleksije. Štoviše, zbog različite orijentacije površinskih elemenata, elektromagnetski valovi se raspršuju u različitim smjerovima, uključujući i prema radaru. Rezonantna refleksija se opaža kada su linearne dimenzije reflektirajućih objekata ili njihovih elemenata jednake neparnom broju poluvalova. Za razliku od difuzne refleksije, sekundarno rezonantno zračenje obično ima visok intenzitet i izraženu usmjerenost, ovisno o dizajnu i orijentaciji elementa koji uzrokuje refleksiju.

U slučajevima kada je valna duljina velika u usporedbi s linearnim dimenzijama mete, upadni val se savija oko mete, a intenzitet reflektiranog vala je zanemariv.

S gledišta formiranja signala pri refleksiji, objekti radarskog promatranja obično se dijele na male i raspoređene u prostoru ili na površini.

Pod malim objektima podrazumijevaju se objekti čije su dimenzije znatno manje od dimenzija elementa radarske rezolucije u dometnim i kutnim koordinatama. U nekim slučajevima mali objekti imaju najjednostavniju geometrijsku konfiguraciju. Njihova reflektivna svojstva mogu se lako teoretski odrediti i predvidjeti za svaku specifičnu relativnu lokaciju mete i dotičnog radara. U stvarnim uvjetima mete najjednostavnijeg tipa prilično su rijetke. Češće se morate baviti objektima složene konfiguracije, koji se sastoje od niza jednostavnih reflektirajućih elemenata čvrsto međusobno povezanih. Primjeri ciljeva složene konfiguracije uključuju zrakoplove, brodove, razne strukture itd.

Ostali ciljevi su skup pojedinačnih objekata raspoređenih u određenom prostoru prostora, znatno većih dimenzija od elementa radarske rezolucije. Ovisno o prirodi te raspodjele, razlikuju se ciljevi raspoređeni po volumenu (na primjer, kišni oblak) i ciljevi raspoređeni po površini (površina kopna, itd.). Signal reflektiran od takve mete rezultat je interferencije reflektorskih signala raspoređenih unutar elementa rezolucije.

Za fiksni relativni položaj radara i reflektirajućih objekata, amplituda i faza reflektiranog vala imaju potpuno određenu vrijednost. Stoga se, u načelu, rezultirajući ukupni reflektirani signal može odrediti za svaki pojedini slučaj. Međutim, tijekom procesa radarskog nadzora, relativni položaji ciljeva i radara obično se mijenjaju, što rezultira nasumičnim fluktuacijama u intenzitetu i fazi rezultirajućih povratnih signala.

Efektivno područje raspršenja cilja (RCS).

Izračun dometa radarskog promatranja zahtijeva kvantitativnu karakteristiku intenziteta reflektiranog vala. Snaga reflektiranog signala na ulazu prijemnika postaje ovisi o nizu čimbenika, a prije svega o refleksijskim svojstvima cilja. Tipično, radarski ciljevi karakterizirani su efektivnim područjem disperzije. Efektivno područje disperzije mete u slučaju kada radarska antena emitira i prima elektromagnetske valove iste polarizacije podrazumijeva se vrijednost σts koja zadovoljava jednakost σtsP1=4πK2P2, gdje je P1 gustoća fluksa snage izravnog vala dane polarizacije na ciljnom mjestu; P2 je gustoća toka snage vala određene polarizacije reflektirane od cilja na radarskoj anteni; R je udaljenost od radara do cilja. EPR vrijednost može se izravno izračunati pomoću formule

σtsP1=4πR2P2/ P1

Kao što slijedi iz gore navedene formule, σt ima dimenziju površine. Stoga se uvjetno može smatrati određenom površinom ekvivalentnom meti normalnog radijskog snopa s površinom σt, koja, izotropno raspršujući svu snagu vala koja pada na nju s radara, stvara na točki prijema istu gustoću toka snage P2 kao prava meta.

Ako je dan EPR mete, tada je s poznatim vrijednostima P1 i R moguće izračunati gustoću toka snage reflektiranog vala P, a zatim, odredivši snagu primljenog signala, procijeniti domet radarske stanice.

Efektivno područje raspršenja σt ne ovisi ni o intenzitetu emitiranog vala niti o udaljenosti između stanice i cilja. Doista, svako povećanje P1 dovodi do proporcionalnog povećanja P2 i njihov se omjer u formuli ne mijenja. Kada se promijeni udaljenost između radara i cilja, omjer P2/P1 mijenja se obrnuto proporcionalno s R2, a vrijednost σt ostaje nepromijenjena.

Složeni i grupni ciljevi

Razmatranje najjednostavnijih reflektora nije teško. Većina pravih radarskih ciljeva složena je kombinacija reflektora različitih vrsta. U procesu radarskog motrenja takvih ciljeva radi se o signalu koji je rezultat interferencije više signala reflektiranih od pojedinih elemenata cilja.

Pri ozračivanju složenog objekta (na primjer, zrakoplova, broda, tenka itd.), priroda refleksije od njegovih pojedinih elemenata jako ovisi o njihovoj orijentaciji. U nekim položajima određeni dijelovi zrakoplova ili broda mogu proizvoditi vrlo intenzivne signale, dok u drugim položajima intenzitet reflektiranih signala može pasti na nulu. Osim toga, kada se položaj objekta u odnosu na radar promijeni, mijenjaju se fazni odnosi između signala reflektiranih od različitih elemenata. Kao rezultat toga, dolazi do fluktuacija u rezultirajućem signalu.

Postoje i drugi mogući razlozi za promjene u intenzitetu reflektiranih signala. Tako se može primijetiti promjena vodljivosti između pojedinih elemenata zrakoplova, a jedan od razloga su vibracije uzrokovane radom motora. Promjenom vodljivosti mijenjaju se raspodjele struja induciranih na površini zrakoplova i intenzitet reflektiranih signala. Za propelerske i turboelisne zrakoplove dodatni izvor varijacija intenziteta refleksija je rotacija propelera.

Slika 2.1. Ovisnost EPR cilja o kutu.

Tijekom procesa radarskog motrenja relativni položaj zrakoplova (broda) i radara kontinuirano se mijenja. Rezultat toga su fluktuacije reflektiranih signala i odgovarajuće promjene u EPR-u. Zakoni distribucije vjerojatnosti efektivnog područja raspršenja mete i priroda promjena ove veličine tijekom vremena obično se određuju eksperimentalno. Da biste to učinili, zabilježite intenzitet reflektiranih signala i nakon obrade snimke pronađite statističke karakteristike signala i EPR.

Kao što su mnoge studije pokazale, za fluktuacije σc zrakoplova, zakon eksponencijalne distribucije vrijedi s dovoljnom točnošću

Za točno određivanje sekundarnog elektromagnetskog polja na mjestu radarskog prijemnog uređaja potrebno je riješiti problem refleksije elektromagnetskog vala od lokacijskih objekata, koji u pravilu imaju složenu konfiguraciju. Ovaj problem nije uvijek moguće riješiti s dovoljnom točnošću, pa je potrebno pronaći karakteristiku reflektirajućih svojstava objekta koja bi omogućila relativno jednostavno određivanje intenziteta sekundarnog elektromagnetskog polja na mjestu primanja.

Shematski je interakcija lokacijske stanice s objektom prikazana na sl. 2.2.

sl.2.2. Interakcija radara s reflektirajućim objektom

Odašiljač stvara gustoću toka snage P1 na reflektirajućem objektu. Reflektirani elektromagnetski val stvara gustoću toka snage P2 na mjestu prijamne antene lokacijskog sustava.

Potrebno je pronaći vrijednost koja racionalno povezuje tokove P1 i P2. Kao takva vrijednost odabrana je efektivna površina raspršenja (ESR) - Se.

Učinkovito područje raspršenja može se smatrati područjem mjesta koje se nalazi okomito na elektromagnetski val koji pada na njega, koji, uz izotropnu disipaciju sve snage koja pada na njega, stvara na mjestu radarskog prijemnika isti tok snage gustoće P2 kao stvarnog reflektirajućeg objekta. Vrijednost Se također se naziva "efektivna površina", "efektivna površina sekundarnog zračenja" ili "efektivna reflektirajuća površina".

Vrijednost Se može se odrediti iz relacije Se P1=4p R2 P2,

Se=4pR2P2,/P1 (2.1)

Efektivno područje raspršenja može se izraziti kroz jakosti električnog i magnetskog polja (E1 i H1) izravnog vala na lokaciji objekta i kroz jakosti električnog i magnetskog polja (E2 i H2) reflektiranog vala na radaru mjesto.

Se= 4p R2 E2 2/E1 2 =4p R2H2 2/H1 2.

Kao što slijedi iz formule (2.1), Se ima dimenziju površine. Ako su linearne i kutne dimenzije objekta manje od dimenzija razlučivog volumena radara u dometnim i kutnim koordinatama, vrijednost efektivne površine raspršenja ne ovisi o udaljenosti do reflektirajućeg objekta. Međutim, kao što se može vidjeti na slici 2.2., veličina EPR ovisi o orijentaciji objekta u odnosu na odašiljač i prijamnik lokacijskog sustava, Se=Se(q). U općem slučaju, pri proizvoljnoj orijentaciji objekta u prostoru, EPR ovisi o tri kuta: kutu gledanja reflektirajućeg objekta u prostoru a i b i kutu kotrljanja objekta e: Se=Se (a, b, e).

Za stvarne reflektirajuće objekte, ovisnost efektivne površine raspršenja o kutovima zračenja određena je eksperimentalno. Stoga, ako reflektirajući objekt rotirate u odnosu na smjer prema primopredajniku, možete snimiti dijagram obrnutog sekundarnog zračenja Se(q). Za većinu aerodinamičkih objekata (zrakoplova), uzorak inverznog sekundarnog zračenja je jako neravni; raspon promjena efektivne disperzijske površine je velik i doseže 30 - 35 decibela.

Za reflektore najjednostavnije konfiguracije efektivno reflektirajuće područje može se teoretski izračunati. Takvi reflektori uključuju osobito: linearni poluvalni vibrator, metalnu ploču, metalne i dielektrične kutne reflektore.

Efektivno područje disipacije poluvalnog vibratora ovisi o duljini elektromagnetskog vala koji pada na njega i kutu q između normale na vibrator i smjera prema lokacijskoj stanici

Se=0,86l2 cos4q .

Maksimalni ESR poluvalnog vibratora je Sem = 0,86l2, što znatno premašuje njegovo geometrijsko područje.

Efektivno područje raspršenja SE reflektivnog volumena radara ispunjenog poluvalnim vibratorima može se odrediti formulom

Se = n Ses, (2.2)

gdje je n broj vibratora u razlučnom volumenu,

Ses=0,17l2 - prosječna EPR vrijednost poluvalnog vibratora, pod uvjetom da kut q jednako vjerojatno varira od 0 do p /2.

Uzorak povratnog raspršenja metalne ploče ima oblik režnjeva. Širina režnjeva se smanjuje kako se povećava omjer duljine ruba ploče i valne duljine. EPR ploče izravno je proporcionalan njezinoj površini S i, s normalnim upadom elektromagnetskog vala na ploču, jednak je

Efektivno područje raspršenja lopte ovisi o omjeru promjera lopte dsh i valne duljine. Za metalnu kuglu

Se=690 dsh6/l4 na dsh<< l ,

Se=p (dsh/2)2 kod dsh >> l.

Za stvaranje snažnih reflektiranih signala naširoko se koriste metalni kutni reflektori koji se sastoje od tri trokutaste ili tri kvadratne ploče povezane pod kutom p / 2. Prednost kutnih reflektora je njihova sposobnost intenzivnog odbijanja elektromagnetskih valova koji dolaze iz različitih smjerova. EPR kutnog reflektora s kvadratnim rubovima

za reflektor s trokutastim rubovima

gdje je l duljina ruba reflektora.

Efektivno područje raspršenja izduženog sferoida kada se ozrači duž uzdužne osi određeno je formulom

gdje je a velika poluos, b mala poluos sferoida.

Najčešći površinski raspoređeni objekti su dijelovi zemljine površine. Uvjeti radarskog zračenja za zemljinu površinu prikazani su na sl. 2.3, a.

Riža. 2.3. Za određivanje efektivne površine raspršenja volumetrijskih (a) i površinskih (b) objekata

Učinkovito područje raspršenja takvih objekata određeno je područjem zemljine površine, čiji refleksije od pojedinačnih elemenata ulaze u prijemnu antenu radara istovremeno. Područje elementa ovisi o širini glavnog maksimuma dijagrama zračenja antene u dvije ravnine - q i y, kutu nagiba j glavnog maksimuma mjerenog od horizontale, trajanju sondirajućeg impulsa i koeficijent raspršenja g. Takvo reflektirajuće područje može se prikazati kao pravokutnik koji se nalazi na udaljenosti R od radara

Pod uvjetom da ct /2cosj< y R / sinj, стороны прямоугольника равны RDq (Dq -ширина диаграммы направленности) и ct /2cosj , площадь отражающей площадки S = R(Dq) ct /2cosj . Соответствующая S перпендикулярная линии визирования площадка S0=S sinj .

Poznavajući S0 i g, možemo odrediti Se.

Se=(g R(Dq) c t) tgj /2. (2.3)

Kao što slijedi iz formule (2.3), EPR površinski raspoređenih objekata, za razliku od EPR točkastih objekata, ovisi o dometu.

Efektivno područje raspršenja Se može se izraziti kroz visinu H radara iznad površine

S e=g HDq st /2 cos (j) .

Efektivno područje raspršenja prostorno raspoređenih objekata koji se sastoje od velikog broja homogenih reflektora raspoređenih jednoličnom gustoćom n0 u prostoru i imaju prosječnu reflektirajuću površinu Se može se odrediti pomoću formule (2.2).

S e=ne S es V ,

gdje je V reflektivni volumen, određen rezolucijom radara u smislu dometa, kutnih koordinata i veličine prostora ispunjenog reflektorima. Formiranje signala iz oblaka reflektora prikazano je na slici 2.3, b.

U slučaju kada oblak raspoređenih reflektora potpuno prekriva stožasti snop dijagrama zračenja, a udaljenost R do volumena razlučivanja mnogo je veća od razlučivosti raspona ct/2, reflektirajući volumen je cilindar visine ct/2 i baza pR2(Dq)2/4, gdje je Dq širina glavnog maksimuma uzorka zračenja na razini 0,5. Za ove uvjete, reflektirajući volumen V=pR2(Dq)ct/8, a EPR prostorno raspoređenog objekta određuje se formulom

S e=S es n0 p R2(Dq) 2ct /8. (2.4).

Kada zraka nije potpuno ispunjena, promjer reflektirajućeg volumena jednak je poprečnim linearnim dimenzijama L o objekta, a efektivna površina raspršenja određena je formulom

Se=Ses n0p L0 2c /8 (2,5)

Kao što slijedi iz formula (2.4) i (2.5), s volumetrijski raspoređenim objektima koji potpuno pokrivaju glavni maksimum dijagrama zračenja antene lokacijske stanice, RCS je izravno proporcionalan kvadratu udaljenosti do reflektirajućeg volumena. Ako objekt ne blokira glavni snop dijagrama, EPR ne ovisi o udaljenosti između radara i reflektirajućeg volumena.

Za radarske postaje dugog dometa aerodinamički objekti su točkasti ili koncentrirani, čiji EPR ne ovisi o dometu. Za sustave kratkog dometa takvi objekti su linearno prošireni, u kojima se površina ozračene površine linearno povećava s povećanjem dometa. Stoga se efektivno područje raspršenja povećava s povećanjem udaljenosti R između radara i linearno proširenog objekta i s povećanjem širine dijagrama zračenja antene. U slučaju kada su reflektirajuća svojstva objekta duž njegove duljine konstantna, Se raste izravno proporcionalno s R.

Statističke karakteristike reflektiranih signala

Zakon raspodjele amplituda signala reflektiranih od objekta

Većina reflektiranih signala u sustavima su slučajni procesi. Stoga je za procjenu rada sustava potrebno poznavati ne samo prosječne vrijednosti energetskih parametara signala, već i zakone raspodjele amplituda i snaga, kao i spektralne i korelacijske karakteristike. Potrebni podaci mogu se dobiti na temelju eksperimentalnih i teorijskih istraživanja.

Za lokacijske sustave kratkog dometa mogu se odabrati sljedeći statistički objektni modeli:

1. skup velikog broja reflektirajućih elemenata s istim reflektirajućim svojstvima uz zadanu ukupnu prosječnu vrijednost reflektirajuće površine S e;

2. skup elemenata prema prvom modelu i jedan (dominantni) element sa stabilnom efektivnom reflektirajućom površinom S0 koja prelazi reflektirajuću površinu jednog elementa.

Nađeni zakoni raspodjele amplitude za prvi model poseban su slučaj zakona raspodjele za drugi model pri S0 =0. Stoga se drugi model smatra prvim.

Amplituda reflektiranog signala od objekta prema modelu 2 može se prikazati kao

u cos(w0t-j)=u0 cos (w0t-j0)+ uS cos (w0t-jS) (2.6)

gdje je uS cos (w0t-jS)=S ui cos(w0t-ji).

Proces zbrajanja oscilacija može se pratiti na slici 2.4, gdje su signali u, u0 i uS prikazani u vektorskom obliku.

Segmenti x, x0, kao i y i y0 su projekcije amplituda signala u i u0 na međusobno okomite osi.

Riža. 2.4. Vektorski dijagram signala reflektiranog od objekta

Prema središnjem graničnom teoremu, projekcije x i y pridržavaju se normalnog zakona distribucije vjerojatnosti, a njihova zajednička dvodimenzionalna gustoća vjerojatnosti jednaka je umnošku jednodimenzionalnih gustoća vjerojatnosti,

gdje je D = Dx = Dy disperzija ortogonalnih komponenti x i y.

Od dvodimenzionalnog zakona w(x, y) lako se prelazi na dvodimenzionalni zakon w(u,j). Prema pravilima teorije vjerojatnosti, dvodimenzionalna gustoća raspodjele amplituda i faza

Da bi se odredio zakon raspodjele amplituda reflektiranog signala w(u), potrebno je integrirati dvodimenzionalni zakon raspodjele w(u,j) preko područja svih mogućih vrijednosti j.

gdje je I0 (u,u0/2D) Besselova funkcija prve vrste nultog reda,

Tako je dobiven zakon raspodjele amplituda reflektiranog signala koji se naziva generalizirani Rayleighov zakon raspodjele. Ako je u0=0, što odgovara prvom modelu, zakon raspodjele amplitude prelazi u Rayleighov zakon raspodjele,

Zakoni raspodjele amplituda normaliziranih u odnosu na D1/2 za dva modela za različite vrijednosti amplitude stabilne komponente u0 prikazani su na slici. 2.5. Kako u0/D1/2 raste, zakon raspodjele amplitude se približava normalnoj.

Zakon raspodjele efektivne reflektirajuće površine

S obzirom da su amplitude signala u proporcionalne snazi, pomoću dobivenih zakona raspodjele amplitude mogu se pronaći zakonitosti raspodjele snage signala reflektiranih od objekata. Prosječna snaga rezultirajućeg signala puštenog u opterećenje od 1 Ohma je

gdje je D=m1(xk2)=m1(yk2)=m1(uS2/2)=så2/2.

Efektivna reflektirajuća površina objekta proporcionalna je snazi ​​signala, stoga, za određivanje zakona raspodjele efektivne reflektirajuće površine prema pronađenom zakonu raspodjele amplitude (2.7), možete koristiti sljedeću formulu

w(Se)=w(u)çdu/dSeç. (2.8)

Kao rezultat zamjene (2.7) u (2.8), zakon raspodjele reflektirajuće površine se svodi na oblik:

Slika 2.5 Gustoća distribucije amplitude signala (a) (s uo/so=0 - krivulja 1; uo/so=1 - krivulja 2; uo/so=3 - krivulja 3; uo/so=6 - krivulja 4).

i efektivna reflektirajuća površina (b) (kod Se0 /Seå= 0 - krivulja 1; kod Se0 /Seå= 1 - krivulja 2; kod Se0 /Seå=3 - krivulja 3 i kod Se0 /Seå = 20 - krivulja 4).

Najjednostavnijim objektima smatraju se oni čiji se EPR može dosta jednostavno analitički izračunati. Tu spadaju ravni lim, cilindar, lopta, kutni i bikonični reflektori, poluvalni vibrator, presjek površine difuznog raspršivanja, kao i neke grupne i raspoređene mete. Određivanje EPR-a takvih objekata može biti od neovisnog interesa, a također biti potrebno za izračunavanje EPR-a objekata složene konfiguracije, koji se mogu predstaviti skupom jednostavnih objekata.

Da bismo pronašli EPR presjeka S dobro vodljive konveksne površine (sl. 8.2), koristimo se formulom (8.4), u kojoj se omjer može dobiti zbrajanjem elementarnih polja stvorenih na mjestu radara reflektiranim signalima od površinskih elemenata. Ako je udaljenost radarske antene od dotičnog elementa jednaka D, a zračenje se događa pod kutom u odnosu na normalu s jakošću polja, tada je jakost polja na mjestu radara

gdje je udaljenost od radara do najbliže točke na površini. Zatim

jer .

Zamjenom vrijednosti u formulu (8.4) nalazimo izraz za EPR površine:

Iskoristimo dobiveni izraz za izračunavanje efektivne površine raspršenja nekih jednostavnih objekata.

EPR ravne, dobro vodljive ploče. Ako se metalni lim, čije su dimenzije a i b mnogo veće, ali mnogo manje od D, nalazi okomito na smjer zračenja (slika 8.3), tada izraz (8.6) ima oblik

jer i zbog male veličine lista u usporedbi s rasponom D i njegovog položaja okomito na smjer dolaska radio valova.

Dakle, pod normalnim zračenjem, idealno vodljiva ploča zrcalno reflektira svu upadnu energiju u smjeru radara, što daje veći ESR u usporedbi s površinom ploče. Kada se zrači duž normale, list ima površinu od cm koja je nekoliko puta veća od EPR velikog zrakoplova.

Međutim, čak i uz malo odstupanje smjera zračenja od normalnog, ESR ravnog lista naglo pada. Pretpostavimo da je smjer zračenja odstupio od normale u horizontalnoj ravnini za kut . Uzimajući u obzir list kao ravnu zajedničko-modnu antenu s dijagramom zračenja opisanim funkcijom, izraz za EPR može se napisati u obliku

Ovisnost RCS o kutu zračenja naziva se dijagram raspršenja mete.

Ravni list ima dijagram raspršenosti opisan funkcijom oblika .

Pri velikim omjerima veličine lista i valne duljine (u razmatranom slučaju), dijagram raspršenja bit će vrlo oštar, tj. s povećanjem a EPR vrijednost lista naglo se mijenja u skladu s funkcijom, smanjujući se u nekim slučajevima. smjerovi do nule.

Za niz primjena, poželjno je održavati veliku EPR vrijednost u širokom rasponu kutova zračenja. To je potrebno, na primjer, kada se koriste reflektori kao pasivni radio-farovi. Kutni reflektor ima ovo svojstvo.

EPR kutnog reflektora. Kutni reflektor sastoji se od tri međusobno okomite metalne ploče, ima svojstvo reflektiranja radio valova prema radaru koji zrači, što se objašnjava trostrukom refleksijom od stijenki reflektora (slika 8.4), koju val doživljava ako je smjer zračenja je blizu osi simetrije (unutar prostornog kuta) kutni reflektor. Od sl. 8.4 možete vidjeti da do trostruke refleksije dolazi ako upadna zraka prolazi unutar šesterokuta upisanog u vanjsku konturu reflektora. Prema tome, EPR kutnog reflektora približno je jednak EPR ravnog lista u obliku takvog šesterokuta, ozračenog po normali. Zamjenom izraza za površinu šesterokuta u (8.7), dobivamo formulu za izračunavanje EPR kutnog reflektora:

(8.9)

At i cm EPR kutnog reflektora. Dakle, EPR kutnog reflektora je nešto manji od EPR ravne ploče dimenzija . Međutim, kutni reflektor zadržava visoku EPR vrijednost u prilično širokom sektoru, dok EPR ploče naglo opada s malim odstupanjima smjera zračenja od normale. Mora se naglasiti da je postizanje teorijske vrijednosti moguće samo uz visoku preciznost u njegovoj izradi, posebno pri radu na valovima kraćim od 3 cm Za proširenje postojećeg sektora koriste se kutni reflektori koji se sastoje od četiri kuta.

Bikonični reflektori (sl. 8.5), sastavljeni od dva identična metalna stošca, također se koriste kao pasivni radarski farovi na moru.

Riža. 8.4 Sl. 8.5

Ako je kut između generatrisa čunjeva jednak , tada se zraka, nakon što se dva puta reflektira od površine stožaca, usmjerava prema radaru, što daje veliku EPR vrijednost. Prednost bikoničnog reflektora je ravnomjeran uzorak raspršenja u ravnini okomitoj na njegovu os.

EPR lopte. Za određivanje EPR velike (u usporedbi s ) lopte s savršeno vodljivom glatkom površinom, možete koristiti formulu (8.6). Međutim, u ovom slučaju to nije potrebno, budući da takva lopta ispunjava uvjete za hipotetski cilj, čija je površina poprečnog presjeka njegov EPR. Dakle, ESR lopte, koja također ima glatku idealno vodljivu površinu, jednak je površini njezinog presjeka, bez obzira na valnu duljinu i smjer zračenja:

Zbog ovog svojstva, velika kugla s visokovodljivom površinom koristi se kao standard za eksperimentalno mjerenje EPR-a stvarnih objekata usporedbom intenziteta reflektiranih signala.

Kada se omjer polumjera kuglice i valne duljine smanji na vrijednosti funkcije (sl. 8.6), pojavljuje se niz rezonantnih maksimuma i minimuma, tj. kuglica se počinje ponašati kao vibrator. S promjerom lopte blizu , EPR lopte je četiri puta veći od površine poprečnog presjeka. Za malu lopticu s EPR, određena je Rayleighovom difrakcijskom formulom i karakterizirana je snažnom ovisnošću o valnoj duljini radiovalova koji zrače.

Ovaj slučaj se događa, na primjer, kada se radiovalovi reflektiraju od kapljica kiše i magle.

Uzimajući u obzir vrijednost dielektrične konstante vode () EPR kišnih kapi

gdje je promjer kapljice.

Nastavni projekt

SPbSUT im. Bonch-Bruevich

Zavod za radijske sustave i obradu signala

Kolegijski projekt iz discipline

“Radiotehnički sustavi”, na temu:

"Efektivno područje disperzije"

Završeno:

Student grupe RT-91

Krotov R.E.

Prihvatio: Profesor Odsjeka za ROS Gurevich V.E.

Zadatak izdan: 30.10.13

Razdoblje zaštite: 11.12.13

Uvod itd.

Blok dijagram radara

Shematski prikaz radara

Teorija rada uređaja

Zaključak

Bibliografija

Efektivno područje disperzije

(EPR; engleski) Radarski presjek,RCS; u nekim izvorima - efektivna površina raspršenja, efektivni promjer raspršenja,učinkovito reflektirajuće područje, pojačivač slike) u radaru - područje neke fiktivne ravne površine koja se nalazi normalno na smjer upadnog ravnog vala i koja je idealan i izotropni reemiter, koji, kada se postavi na ciljnu lokaciju, stvara isti gustoća toka snage na anteni radarske postaje kao stvarnog cilja .

Primjer monostatskog EPR dijagrama (B-26 Invader)

EPR je kvantitativna mjera sposobnosti objekta da rasprši elektromagnetske valove. Uz energetski potencijal staze primopredajnika i antene radarske antene, EPR objekta uključen je u jednadžbu radarskog dometa i određuje domet na kojem se objekt može detektirati radarom. Povećana vrijednost ESR znači veću radarsku vidljivost objekta, smanjenje ESR otežava detekciju (stealth tehnologija).

EPR pojedinog objekta ovisi o njegovom obliku, veličini, materijalu od kojeg je izrađen, o njegovoj orijentaciji (kutu) u odnosu na antene odašiljačke i prijamne pozicije radara (uključujući polarizaciju elektromagnetskih valova), i na valnoj duljini sondirajućeg radio signala. EPR se određuje u uvjetima daleke zone raspršivača, prijemne i odašiljačke radarske antene.

Budući da je EPR formalno uveden parametar, njegova se vrijednost ne podudara niti s vrijednošću ukupne površine difuzora niti s vrijednošću njegove površine poprečnog presjeka (eng. Poprečni presjek). Izračunavanje EPR-a jedan je od problema primijenjene elektrodinamike koji se s različitim stupnjevima aproksimacije rješava analitički (samo za ograničeni raspon tijela jednostavnog oblika, npr. vodljiva kugla, cilindar, tanka pravokutna ploča itd.) ili numeričkim metodama. Mjerenje (monitoring) ESR-a provodi se na ispitnim mjestima iu radiofrekventnim anehoičnim komorama pomoću stvarnih objekata i njihovih modela.

EPR ima dimenziju površine i obično se izražava u m2. ili dBq.m.. Za objekte jednostavnog oblika - testne - EPR se obično normalizira na kvadrat valne duljine sondirajućeg radio signala. EPR produženih cilindričnih objekata normaliziran je na njihovu duljinu (linearni EPR, EPR po jedinici duljine). EPR objekata raspoređenih u volumenu (na primjer, kišni oblak) normaliziran je na volumen elementa radarske rezolucije (ECR/kubični metar). EPR površinskih ciljeva (obično dio zemljine površine) normaliziran je na područje elementa radarske rezolucije (ECR/sq. m.). Drugim riječima, EPR raspodijeljenih objekata ovisi o linearnim dimenzijama pojedinog elementa razlučivosti pojedinog radara, koje ovise o udaljenosti između radara i objekta.

EPR se može definirati na sljedeći način (definicija je ekvivalentna onoj danoj na početku članka):

Efektivno područje disperzije(za radiosignal harmonijskog sondiranja) - omjer snage radioemisije ekvivalentnog izotropnog izvora (koji na točki promatranja stvara istu gustoću toka snage radioemisije kao ozračeni raspršivač) i gustoće toka snage (W/m2 .) sondirajuće radio emisije na točki lokacije raspršivača.

EPR ovisi o smjeru od raspršivača do izvora sondirajućeg radio signala i smjeru do točke promatranja. Budući da se ti smjerovi ne moraju poklapati (u općem slučaju, izvor sondirajućeg signala i točka registracije raspršenog polja su odvojeni u prostoru), EPR određena na ovaj način naziva se bistatički EPR (on-off EPR, Engleski bistatički RCS).

Dijagram povratnog raspršenja(DOR, monostatski EPR, jednopozicijski EPR, Engleski monostatski RCS, povratno raspršenje RCS) je RCS vrijednost kada se smjerovi od raspršivača do izvora sondirajućeg signala i do točke promatranja podudaraju. EPR se često odnosi na svoj poseban slučaj - monostatski EPR, odnosno DOR (koncepti EPR i DOR su mješoviti) zbog male rasprostranjenosti bistatičkih (višepozicijskih) radara (u usporedbi s tradicionalnim monostatskim radarima opremljenim jednim odašiljačem i prijemna antena). Međutim, treba razlikovati EPR(θ, φ; θ 0, φ 0) i DOR(θ, φ) = EPR(θ, φ; θ 0 =θ, φ 0 =φ), gdje je θ, φ smjer do registracijske točke raštrkanog polja; θ 0, φ 0 - smjer prema izvoru sondirajućeg vala (θ, φ, θ 0, φ 0 - kutovi sfernog koordinatnog sustava, čiji je početak poravnat s difuzorom).

U općem slučaju, za sondirajući elektromagnetski val s neharmoničnom vremenskom ovisnošću (širokopojasni sondirajući signal u prostorno-vremenskom smislu) područje efektivne disperzije- omjer energije ekvivalentnog izotropnog izvora i gustoće toka energije (J/m2) sondirajuće radio emisije na mjestu gdje se nalazi raspršivač.

EPR izračun

Razmotrimo refleksiju vala koji pada na izotropno reflektirajuću površinu s površinom jednakom EPR. Snaga reflektirana od takve mete umnožak je EPR-a i gustoće toka upadne snage:

gdje je RCS mete, je gustoća toka snage upadnog vala dane polarizacije na ciljnoj lokaciji, je snaga koju reflektira meta.

S druge strane, izotropno zračena snaga

Ili, korištenjem jakosti polja upadnog vala i reflektiranog vala:

Ulazna snaga prijemnika:

,

gdje je efektivna površina antene.

Moguće je odrediti protok snage upadnog vala u smislu snage zračenja i usmjerenosti antene. D za dati smjer zračenja.

Gdje .

Tako,

. (9)

Fizičko značenje epr

EPR ima dimenziju površine [ m²], Ali nije geometrijsko područje(!), ali je energetska karakteristika, odnosno određuje količinu snage primljenog signala.

RCS mete ne ovisi ni o intenzitetu emitiranog vala niti o udaljenosti između stanice i mete. Svako povećanje dovodi do proporcionalnog povećanja i njihov se omjer u formuli ne mijenja. Kada se promijeni udaljenost između radara i cilja, omjer se mijenja obrnuto proporcionalno, a EPR vrijednost ostaje nepromijenjena.

EPR zajedničkih ciljeva

• Konveksna površina

Polje s cijele površine S određena je integralom Potrebno je odrediti E 2 i položaj na određenoj udaljenosti do cilja...

,

Gdje k- valni broj.

1) Ako je objekt malen, tada se udaljenost i polje upadnog vala mogu smatrati nepromijenjenima.

2) Udaljenost R može se smatrati zbrojem udaljenosti do cilja i udaljenosti unutar cilja:

,
,

Ravna ploča

Ravna površina je poseban slučaj zakrivljene konveksne površine.

Kutni reflektor

Kutni reflektor- uređaj u obliku pravokutnog tetraedra s međusobno okomitim reflektirajućim ravninama. Zračenje koje ulazi u kutni reflektor reflektira se u strogo suprotnom smjeru.

Trokutasti

Ako se koristi kutni reflektor s trokutastim rubovima, tada EPR

dipolni reflektor

Dipolni reflektori koriste se za stvaranje pasivnih smetnji radu radara.

Veličina EPR dipolnog reflektora općenito ovisi o kutu gledanja, međutim, EPR za sve kutove je:

Dipolni reflektori koriste se za kamufliranje zračnih ciljeva i terena, a također i kao pasivni radarski svjetionici.

Sektor refleksije dipolnog reflektora je ~70°

Trenutna verzija stranice još nije verificirana od strane iskusnih sudionika i može se značajno razlikovati od one verificirane 1. svibnja 2016.; potrebne su provjere.

Efektivno područje disperzije(EPR; u nekim izvorima - efektivna površina raspršenja, efektivni presjek raspršenja, učinkovito reflektirajuće područje, pojačivač slike) u radaru - područje neke fiktivne ravne površine koja se nalazi normalno na smjer upadnog ravnog vala i koja je idealan i izotropni reemiter, koji, kada se postavi na ciljnu lokaciju, stvara na mjesto radarske antene jednaku gustoću toka snage kao stvarni cilj.

EPR je kvantitativna mjera sposobnosti objekta da rasprši elektromagnetske valove. Zajedno s energetskim potencijalom putanje primopredajnika i antena radarske antene, EPR objekta uključen je u jednadžbu radarskog dometa i. Povećana ESR vrijednost znači veću radarsku vidljivost objekta; smanjenje ESR otežava otkrivanje (vidi stealth tehnologiju).

određuje domet na kojem se objekt može detektirati radarom

EPR pojedinog objekta ovisi o njegovom obliku, veličini, materijalu od kojeg je izrađen, o njegovoj orijentaciji (kutu) u odnosu na antene odašiljačke i prijamne pozicije radara (uključujući polarizaciju elektromagnetskih valova), i na valnoj duljini sondirajućeg radio signala. EPR se određuje u uvjetima daleke zone raspršivača, prijemne i odašiljačke radarske antene.

Budući da je EPR formalno uveden parametar, njegova se vrijednost ne podudara niti s vrijednošću ukupne površine difuzora niti s vrijednošću njegove površine poprečnog presjeka (eng. Poprečni presjek). Izračunavanje EPR-a jedan je od problema primijenjene elektrodinamike koji se s različitim stupnjevima aproksimacije rješava analitički (samo za ograničeni raspon tijela jednostavnog oblika, npr. vodljiva kugla, cilindar, tanka pravokutna ploča itd.) ili numeričkim metodama. Mjerenje (monitoring) ESR-a provodi se na ispitnim mjestima iu radiofrekventnim anehoičnim komorama pomoću stvarnih objekata i njihovih modela.

EPR ima dimenziju površine i obično se izražava u m² ili dBq.m. Za objekte jednostavnog oblika - testne - EPR se obično normalizira na kvadrat valne duljine sondirajućeg radio signala. EPR produženih cilindričnih objekata normaliziran je na njihovu duljinu (linearni EPR, EPR po jedinici duljine). EPR objekata raspoređenih u volumenu (na primjer, kišni oblak) normaliziran je na volumen elementa radarske rezolucije (ECR/m³). EPR površinskih ciljeva (obično dio zemljine površine) normaliziran je na područje elementa radarske rezolucije (ECR/m²). Drugim riječima, EPR raspodijeljenih objekata ovisi o linearnim dimenzijama pojedinog elementa razlučivosti pojedinog radara, koje ovise o udaljenosti između radara i objekta.

EPR se može definirati na sljedeći način (definicija je ekvivalentna onoj danoj na početku članka):

Efektivno područje disperzije(za harmonijski radiosignal sondiranja) - omjer snage ekvivalenta radioemisije (koji na točki promatranja stvara istu gustoću fluksa snage radioemisije kao i ozračeni raspršivač) i gustoće fluksa snage (W/m²) sondirajućeg radija emisija na mjestu gdje se nalazi raspršivač.

EPR ovisi o smjeru od raspršivača do izvora sondirajućeg radio signala i smjeru do točke promatranja. Budući da se ti smjerovi ne moraju poklapati (u općem slučaju, izvor sondirajućeg signala i točka registracije raspršenog polja su odvojeni u prostoru), EPR određena na ovaj način naziva se bistatički EPR (on-off EPR, Engleski bistatički RCS).

Dijagram povratnog raspršenja(DOR, monostatski EPR, jednopozicijski EPR, Engleski monostatski RCS, povratno raspršenje RCS) je RCS vrijednost kada se smjerovi od raspršivača do izvora sondirajućeg signala i do točke promatranja podudaraju. EPR se često odnosi na svoj poseban slučaj - monostatski EPR, odnosno DOR (koncepti EPR i DOR su mješoviti) zbog male rasprostranjenosti bistatičkih (višepozicijskih) radara (u usporedbi s tradicionalnim monostatskim radarima opremljenim jednim odašiljačem i prijemna antena). Međutim, treba razlikovati EPR(θ, φ; θ 0, φ 0) i DOR(θ, φ) = EPR(θ, φ; θ 0 =θ, φ 0 =φ), gdje je θ, φ smjer do registracijske točke raštrkanog polja; θ 0, φ 0 - smjer prema izvoru sondirajućeg vala (θ, φ, θ 0, φ 0 - kutovi sfernog koordinatnog sustava, čiji je početak poravnat s raspršivačem).

U općem slučaju, za sondirajući elektromagnetski val s neharmoničnom vremenskom ovisnošću (širokopojasni sondirajući signal u prostorno-vremenskom smislu) područje efektivne disperzije- omjer energije ekvivalentnog izotropnog izvora i gustoće fluksa energije (J/m²) sondirajuće radio emisije u točki gdje se nalazi raspršivač.

Razmotrimo refleksiju vala koji pada na izotropno reflektirajuću površinu s površinom jednakom EPR. Snaga reflektirana od takve mete umnožak je EPR-a i gustoće toka upadne snage:

Zamjenom (6) i (2) u (5) za snagu na ulazu radarskog prijemnika imamo:

EPR ima dimenziju površine [ m²], Ali nije geometrijsko područje(!), ali je energetska karakteristika, odnosno određuje količinu snage primljenog signala.

Analitički, EPR se može izračunati samo za jednostavne svrhe. Za složene svrhe, EPR se mjeri praktički na specijaliziranim ispitnim mjestima ili u anehoičnim komorama.

Ravna površina je poseban slučaj zakrivljene konveksne površine.

Kutni reflektor sastoji se od tri okomito postavljene ravnine. Za razliku od ploče, kutni reflektor pruža dobru refleksiju u širokom rasponu kutova.

Ako je kutni reflektor sastavljen od četverokutnih lica, tada EPR

Dipolni reflektori koriste se za stvaranje pasivnih smetnji radu radara.

Veličina EPR dipolnog reflektora općenito ovisi o kutu promatranja, ali EPR za sve kutove je:

Dipolni reflektori koriste se za kamufliranje zračnih ciljeva i terena, a također i kao pasivni radarski svjetionici.

ESR složenih stvarnih objekata mjeri se na posebnim instalacijama, odnosno ispitnim mjestima, gdje su mogući uvjeti zračenja dalekog polja.

Ciljem u dvije točke nazivat ćemo par ciljeva smještenih unutar istog volumena radarske rezolucije. Pomoću formule (4) možemo pronaći amplitude polja reflektiranog vala:

Distribuirani cilj- cilj čije dimenzije premašuju volumen rezolucije radara.

Odnosno, linearne dimenzije cilja moraju biti u potpunosti unutar elementa radarske rezolucije.

Ako to nije slučaj, tada će u ovom slučaju EPR mete biti zbroj EPR-a svakog elementarnog dijela mete:

Ako se distribuirani objekt sastoji od izotropnih reflektora iste vrste s istim svojstvima, tada se ukupni EPR može pronaći kao umnožak EPR-a s brojem reflektora:

U ovom slučaju preporučljivo je unijeti specifični EPR (σ pobijediti) je EPR jedinice površine ( dS), ili jedinični volumen ( dV) distribuirani cilj.

S I V u potpunosti su određene dimenzijama širine dijagrama zračenja i elementom razlučivosti dometa, odnosno parametrima emitiranog signala.