2. Виды отражения

При описании явлений отражения радиоволн часто исполь­зуют методы и терминологию, заимствованные из оптики. Ра­диоволны и световые волны имеют одну и ту же электромагнит­ную природу. Поэтому известные из оптики законы отражения полностью справедливы и для радиоволн. Полностью справед­ливы также и известные методы геометрической и волновой оп­тики. Методы квантовой оптики пока в радиолокации не нахо­дят применения, так как в радиодиапазоне величина кванта h настолько мала, что до сих пор квантовая структура радиоволн никак себя не проявила в наблюдениях (h = 6,6·10^-34 Дж ·с — постоянная Планка;  - частота в Гц).

Световые и радиоволны отличаются только длиной волны: длина радиоволны в десятки и сотни тысяч раз больше, чем све­товой. Во столько же раз должны быть больше размеры объ­ектов (линз, зеркал, целей и др.), чтобы радиолокационные яв­ления были точной масштабной моделью оптических.

Различают зеркальное, диффузное и резонансное отражения радиоволн.

1. Зеркальное отражение

Зеркальное отражение возникает в том случае, когда ли­нейные размеры отражающей поверхности много больше длины волны, а сама поверхность является гладкой. Условия зеркаль­ного отражения можно представить в виде неравенств

ℓ  ; h  , (1)

где ℓ - наименьший линейный размер цели;  - длина волны; h - высота неровностей поверхности.

При зеркальном отражении в соответствии с законами гео­метрической оптики угол отражения β равен углу падения α (рис. 1); отражённый луч CF лежит в плоскости, содержащей в себе нормаль к зеркалу СВ и падающий луч АС.

Фронтом волны называют поверхность, проведённую через точки одинаковых фаз волны. Если фронт волны плоский, то соответствующую волну называют плоской; если фронт волны образует сферу, то соответствующую волну называют сфериче­ской.

После отражения от плоской зеркальной поверхности плос­кая волна (АЕ) также остается плоской (FК), что видно из равенства путей: ACF = EDK (рис. 1). Сферическая волна после отражения от плоского зеркала остаётся сферической (рис. 2), и радиус её после отражения продолжает возрастать по тому же закону (R₂ > R₁).

Таким образом, однопозиционная РЛС получит отражённый сигнал от зеркальной поверхности только в том случае, когда эта поверхность перпендикулярна направлению на РЛС; в про­тивном случае все отражённые лучи будут уходить в сторону и к РЛС не возвратятся. Поэтому зеркально отражающая по­верхность (спокойное озеро, река, шоссе) обычно на экране РЛС выглядит тёмной. Если зеркало сферическое (шар, рис. 3), то плоская волна АВ после отражения оказывается сферической CD(с точностью до эффектов сферической аберрации, выра­жающихся в том, что лишь от малой площадки сферы обратные продолжения отражённых лучей можно считать сходящимися в точке 0). Сферичность Земли как отражателя уменьшает плотность потока отражаемой энергии по сравнению с плоским отражателем.

?

3. Самолет с РЛС летит над спокойным морем. Какая точка моря отражает сигнал назад, к РЛС? 4. С поверхности Земли посылается плоская волна, которая, отразившись зеркально от ионосферы, облучает участок поверхности за горизонтом РЛС (эффект Каба­нова). Как повлияет кривизна ионосферы на плотность отразившегося от неё потока мощности? 5. Как должна быть расположена по отношению к приёмнику и передатчику двухпозиционной РЛС зер­кально отражающая поверхность, чтобы отражённые сиг­налы воспринимались приёмником?