1.4.2. Поляризационные признаки

Информация о поляризационных свойствах целей содержится в поляризационной матрице вторичного излучения [30-35]

. (1.4)

Здесь σ_il и ψ_il - эффективная площадь цели и сдвиг фазы сигнала при отражении для i-й поляризации приемной антенны и l-й поляризации передающей (i, l = 1, 2). Измерение всех элементов поляри­зационной матрицы предполагает как зондирование, так и прием на двух ортогональных линейных или круговых поляризациях. При однопозиционном приеме матрица А характеризуется пятью независимыми параметрами: и может быть приведена к диагональной форме. Она сразу находился в этой форме в случае подбора измерительных поляризаций (поляризационного базиса). Так, поляризационная матрица полуволнового вибратора в горизонтально-вертикальном базисе

(1.5)

зависит от угла поворота θ в плоскости векторов электрического поле вертикаль­ной и горизонтальной поляризаций. Путем перехода к собственному базису θ=0 матрица становится диагональной:

(1.6)

Полуволновой вибратор является поляризационно-избирательным объектом. Он преимущественно отражает сигналы определенной поляризации.

Наоборот, выпуклые гладкие идеально проводящие тела являются в высокочастотном приближении поляризациокно-неизбирательными. При любом их расположении относительно поляризационного базиса матрица А имеет вид (1.6).

Использование поляризационной информации дает наибольший эффект на метровых волнах, а в диапазонах сантиметровых и дециметровых воли – для тел осесимметричной формы. Имеется возможность определить ориентацию последних, наличие или отсутствие деполяризующих элементов, выявить пре­цессионные движения.

Такие цели, как самолеты, на сантиметровых и дециметровых волках сво­дятся к совокупностям поляризационно-неизбирательных (фюзеляж, гондолы двигателей, подвесные топливные баки) и поляризационно-избирательных эле­ментов (кромки крыльев, хвостового оперения и воздухозаборников, антенны РЛС и т.д.). Принимаемый сигнал формируется как суперпозиция отражений отдельных элементов и имеет эллиптическую поляризацию, интерпретация ко­торой при узкополосном излучении может вызвать затруднения.

На точность измерения параметров поляризационной матрицы может ска­зываться плохая развязка ортогонально поляризованных трактов, влияние от­ражений от земной поверхности и прохождения радиоволн через ионосферу Земли.

1.4.3. Модуляционные признаки

Это признаки вторичного излучения цели, возникающие в процессе ее движения или взаимного перемещения ее элементов. Выявляются они при об­лучении цели протяженным сигналом, позволяющим разрешать соответствую­щие элементы спектра доплеровских частот. В зависимости от характера дви­жения цели и обработки сигнала при приеме можно выделить:

• признаки пропеллерной, турбинной или аналогичной мы модуляции, свя­занные с взаимным перемещением элементов цели;

• признаки модуляции, связанной с изменением ориентации корпуса цели (планера самолета) относительно линии визирования;

• признаки поперечного разрешения элементов цели как результата обработ­ки сигнала с модуляцией "планерного" вида.

Признаки пропеллерной и турбинной модуляции. Связаны с вращением лопастей винтов (пропеллеров) вертолетов, турбовинтовых и винтомоторных самолетов, лопаток компрессоров турбин и турбин турбореактивных самоле­тов, а также с вибрациями планеров при вращении винтов и турбин [2, 4, 25. 36, 137].

Временная зависимость комплексной амплитуды сигнала, отраженного от вращающейся многолопастной структуры при гармоническом зондировании, описывается выражением вида

(1.7)

Признаки поперечного разрешения элементов цели, обеспечиваемые за счет инверсного (обратного) апертурного синтеза. Движение только приемника (или передатчика) локатора относительно цели со скоростью V за время Т создает некоторую апертуру VТ, которая при согласованной обработке от­раженного сигнала позволяет получить высокую угловую разрешающую спо­собность. В этом смысле говорят о прямом апертурном синтезе. Если же движение локатора, относительно целя, заменяется движением цели относительно локатора, говорят об инверсном (обратном) синтезе. Смещения элементов цели, выявляемые из траекторного анализа или иным образом (разд. 3.2), также могут рассматриваться как некоторые синтезированные антенные апер­туры. При когерентности зондирующего сигнала я в пренебрежении рыскания­ми цели (или при их учете) за время наблюдения это обеспечивает высокое поперечное разрешение элементов цели. Например, при перемещении цели строго поперечно линии визирования со скоростью 300 м/с за время когерен­тности сигнала 0,5 с синтезируется эквивалентная апертура антенны d=2VT=300 м (двойка за счет синтеза апертуры при приеме-передаче), обеспечива­ющая при длине волны λ=3 см угловую разрешающую способность λ /d=10^-4 радиана и разрешающую способность поперек линии визирования r λ/d=2 м на дальности r =20 км. Появляется возможность определять поперечные размеры целей и наблюдать угловые (азимутальные, в частности) портреты целей, являющиеся, как и подробно рассматриваемые в разд. 1.5 дальностные портреты, многомерными векторными признаками. Азимутальные портреты становятся особенно информативными ни ракурсах, близких к бортовым, когда дальностные портреты укорачиваются и становятся малоинформативными.

Однако описанные выше азимутальные портреты целей "по напряжению" трудно реализуемы без высокого разрешения по дальности (разд. 1.5 и 3) из-за неточно известных траекторий целей. Могут использоваться, поэтому азиму­тальные портреты "по мощности", соответствующие спектрам автокорреляцион­ных функций принятых напряжений. Они имеют большую, примерно удвоен­ную ширину. Неправильно передавая внутреннюю структуру целей, они могут служить для измерения их поперечных размеров, не требуя когерентности об­лучения.

Примеры некогерентных азимутальных портретов представлены на рис. 1.10,а для бортового и на рис. 1.10,б для носового ракурса макета самолета.

Рис. 1.10. Некогерентные азимутальные портреты электродинамической модели самолета: а - бортовой ракурс; б - носовой ракурс

Они получены С.П. Лещенко с помощью миниатюрного трехсантиметрового лабораторного радиолокатора, обеспечивающего масштабное электродинамиче­ское (разд. 4.2.2) моделирование. Макет устанавливается на вращающейся платформе. Для перехода к спектрам использовалась цифровая процедура БПФ Кули-Тьюки.