
Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов. Том 1. Поляризация плоских электромагнитных волн и её преобразования
.pdf
с использованием величины |
P . После некоторых преобразований этот закон |
|
интерференции был представлен в виде суммы |
||
I |
I1 |
I2 |
0,5 Sp || Gjl || P 1 |
cos 2 |
Sp || Gjl || 1 P , |
где первое слагаемое представляет собой закон интерференции для абсолютно анизотропного объекта (вырожденный объект), а второе слагаемое есть закон интерференции для поляризационно-изотропного объекта. Степень поляризационной анизотропии по мощности P в этом выражении представляет собой весовой коэффициент, определяющий вклад анизотропной части. Эта интерпретация позволяет определить декомпозицию (разложение)
матрицы Грейвса в виде суммы
|| Gjl || || Gjl1 || || Gjl2 ||,
слагаемые которой соответствуют поляризационно-изотропной и анизотропной составляющим радиолокационного объекта соответственно. В явном виде эти слагаемые могут быть найдены с использованием полной формы матрицы Грейвса (4.43)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos2 |
2 |
sin2 |
2 |
cos |
|
sin |
2 |
2 |
|
|
Gjl |
|
|
|
S jl |
|
|
|
S jl |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
1 |
2 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
sin |
2 |
2 |
sin |
2 |
2 |
cos2 |
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
После простейших преобразований эта запись может быть представлена в виде
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
( |
2 |
2 ) cos2 |
cos |
|
sin |
2 |
2 |
|
Gjl |
|
|
|
G1jl |
|
|
|
G2jl |
|
|
|
2 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
sin |
2 |
2 |
2 |
( |
2 |
2 )2 sin2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
2 |
|
1 |
2 |
|
|
2 |
|
1 |
0 |
|
|
( |
2 |
|
|
2 |
) |
|
|
cos2 |
cos sin |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
0 |
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
cos |
|
sin |
|
sin2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
2 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
cos2 |
cos sin |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
(5.1) |
|||
1 |
2 |
|
2 |
2 |
|
|
0 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
cos |
sin |
sin |
2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Из выражения (5.1) |
следует, |
что |
|
|
матрица |
Грейвса (4.43) |
может быть |
представлена в виде суммы матриц рассеяния поляризационно изотропного
321



очередь, степень поляризационной анизотропии радиолокационного объекта по мощности определяет отличие этого объекта от трехгранного уголкового отражателя, т.е. поляризационно изотропного объекта.
В заключение необходимо указать, что физический смысл поляризационной анизотропии является одинаковым как для разложения (5.1) , так и для разложения (5.4).
5.2. Комплексная степень поляризационной анизотропии точечного
радиолокационного объекта.
При анализе представления на сфере Пуанкаре зависимости мощности рассеянного сигнала от поляризации было введено еще одно понятие степени поляризационной анизотропии радиолокационного объекта (см. подраздел 4.7,
выражение (4.68)):
' |
|
1 |
|
1 |
|
|
, |
' |
0,1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данная величина определена на интервале (0,1) и фазовые свойства собственных значений матрицы рассеяния радиолокационного объекта здесь не учитываются, как и в случае определения степени анизотропии радиолокационного объекта по мощности. Однако влияние этих свойств может быть существенным и, в этой связи, необходимо провести анализ наиболее значащего инварианта матрицы рассеяния радиолокационного объекта – комплексной степени поляризационной анизотропии.
Для определения данного параметра воспользуемся записью матрицы рассеяния в декартовом поляризационном базисе при условии произвольной взаимной ориентации собственной системы координат матрицы рассеяния объекта и опорной системы координат:
S jl |
|
|
|
C |
S |
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
C |
S |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
S |
C |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
S |
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
324 |
|
|
|
|
|



ортогональными составляющими, обусловленному электрофизическими свойствами объекта. Величины (5.12), (5.13), (5.14) представляют собой инварианты матрицы рассеяния. Таким образом, величина КСПА полностью описывает поляризационные свойства радиолокационного объекта. Эта величина инвариантна к вращениям объекта в плоскости, перпендикулярной линии визирования. Величина КСПА может быть измерена и отображена на экране индикатора радиолокатора одновременно с полной ЭПР
радиолокационного объекта. Необходимо упомянуть еще раз, что полная ЭПР
объекта также представляет собой инвариант матрицы рассеяния.
5.3. Геометрическое представление степени поляризационной анизотропии на комплексной плоскости радиолокационных объектов.
Как было показано в Главе 1, поляризационные состояния плоских волн могут быть представлены на комплексной плоскости (декартовой, круговой или обобщенной). Введенное в предыдущем подразделе понятие комплексной степени поляризационной анизотропии радиолокационного объекта позволяет представить на комплексной плоскости не только поляризационные свойства электромагнитных волн, но и поляризационные свойства радиолокационных
объектов. Этот аспект следует рассмотреть более подробно.
Из выражений (5.12), (5.13) и (5.14) следует, что величина комплексной
степени поляризационной |
анизотропии |
может быть |
представлена на |
|
комплексной плоскости |
Re |
Im |
[80] (см. Рис |
5.1). Точки этой |
комплексной |
плоскости |
связаны |
с |
поляризационными свойствами |
|
радиолокационных объектов, поскольку величина |
является инвариантом |
||||
матрицы рассеяния радиолокационного |
объекта. Так, начало координат |
||||
комплексной |
плоскости |
, т.е. |
0, соответствует радиолокационному |
объекту, матрица рассеяния которого обладает действительными собственными
327


|
|
|
|
|
2 1 |
|
2 |
S |
|||
lim Im |
lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lim tg / 2 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
; 1 2 |
|
|
2 |
1 2 C |
||||||
|
1 |
|
2 |
|
|||||||
|
|
|
|
||||||||
и имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S jl |
|
= |
|
|
0 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
Таким образом, физическим аналогом бесконечно удаленной точки является двугранный уголковый отражатель.
Точки мнимой оси комплексной плоскости радиолокационных объектов
соответствуют объектам, для которых Re |
0, т.е. 1 |
2 . При этом точки, |
||||
принадлежащие |
положительной |
мнимой |
полуоси, |
представляют |
||
радиолокационные |
объекты, характеризуемые |
разностью |
аргументов |
собственных чисел матриц рассеяния этих |
|
объектов |
0 . |
Мнимая |
|||||||||||
отрицательная полуось ( Im |
|
|
0 ) |
соответствует объектам, |
характеризуемым |
||||||||||
величинами |
0 . Точки |
|
j соответствуют объектам, вносящим фазовый сдвиг |
||||||||||||
/ 2 . Указанные соответствия определяются условием |
|
|
|||||||||||||
|
Im |
|
|
|
|
|
sin |
tg |
|
|
/ 2 . |
|
|
||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 cos |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Точки действительной оси комплексной |
|
|
|
плоскости соответствуют |
|||||||||||
объектам, не вносящим фазовый сдвиг: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
0;Im |
|
2 |
1 |
2 |
S / ( |
2 |
2 |
2 |
1 |
2 |
C ) 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
Однако данный случай усложняется тем фактом, что радиолокационный объект, соответствующий бесконечно удаленной точке, представляет собой двугранный уголковый отражатель. Данное противоречие может быть
разрешено |
с учетом равенства |
sin |
0 , которое справедливо как для случая |
|
0 , так |
и для случая |
. В связи с этим, точки действительной оси |
||
комплексной |
- плоскости должны определяться с использованием условий |
|||
( cos 0 1, cos |
1): |
|
|
329
