Коэффициенты отражения Френеля

Отражение и преломление плоской э/м волны при ее падении на плоскую границу двух сред определяется коэффициентами Френеля. Коэф-т отражения для горизонтальной поляризованной волны (называют также волной с перпендикулярной поляризацией) равен (для немагнитной среды) , где ε₁ – относительная диэлектрическая проницаемость первой среды (1 для воздуха); ε₂ – то же для второй среды, Ф/м.

Таким образом выражение для относительной диэлектрической комплексной проницаемости среды (*)

Для вертикально поляризованной волны, волны с параллельной поляризацией (вектор Е лежит в плоскости падения) .

(РИСУНОК).

При нормальном падении коэф-ты исовпадают:. Иногда коэф-т отраженияопределяют как отношение напряженностей магнитного поля Н₁/Н₀. Для грунтов ε’=2÷24. Для средних грунтов ε’=10. Для морской воды ε’=80. В радиолокации, когда λ<1 м, мнимой частью выражения (*) можно пренебречь (для грунта), а для морской воды, если λ в см и мм диапазонах. Изменение коэф-тов Френеля: .

(РИСУНОК).

Из рисунка видно, что для горизонтальной поляризации φ_г=180˚. Для вертикальной поляризации для чистого диэлектрика R_в=0 при – угол Брюстера. Для реальных сред с потерями R_в достигает минимума вблизи угла, равного ≈73˚. В наземных РЛС обычно используется вертикальная поляризация, преимуществом которой является меньшее значение модуля коэф-та отражения при углах скольжения близких к углу Брюстера. Это заметно снижает зеркальное отражение при θ<89˚ над водой и θ<88˚ над сушей, что уменьшает интерференционные провалы ДН. Имеется возможность ослабить отражение с помощью круговой поляризации.

Противорадиолокационные покрытия

(РИСУНОК)

Коэф-т отражения, коэф-т Френеля при нормальном падении плоской волны на границе воздух-покрытие равен (см. раньше). Обычно для этих целей применяется пенопластовый каркас с наполнителем, хорошо поглощающий радиоволны, причем плотность материала и концентрация поглотителя должны возрастать с глубиной. Радиопоглощающий материал наиболее удобен в виде пирамид с углом при вершине от 30 до 60 градусов, что обеспечивает многократное переотражение, увеличивающее поглощение. Для снижения коэф-та отражения на 20дБ высота пирамид должна быть от 0,5 до 0,6 длины волны. Для снижения на 50 дБ – от 7 до 10 длины волны. Меньшую толщину, но в гораздо более узком диапазоне имеют интерференционные покрытия. При выборе их толщины используется формула: . Имеет место противофазность колебаний, отражающихся от покрытия объекта, а в случае равенства амплитуд имеет место полное уничтожение отражения. Покрытие может быть изготовлено из различных пластмасс или каучука, наполненного порошком графита или карбольного железа.

Информация о скорости движения цели, извлекаемой при обработке радиолокационного сигнала

Основано на эффекте Доплера. В радиолокации широко применяют методы прямого измерения радиальной скорости движения цели. Также способы селекции и разрешения целей по разности радиальных скоростей движения. Физической основой таких методов измерения (или селекции) является эффект Доплера (ЭД). Как известно ЭД заключается в изменении несущей частоты принимаемых сигналов относительно номинального значения (за него принимается частота зондирующего сигнала) при наличии радиального перемещения источника вторичного излучения. В радиолокации ЭД проявляется дважды – при облучении движущихся объектов и при отражении радиоволн. Если рассматривать небольшие по отношению к скорости распространения радиоволн скорости движения (и не учитывать некоторые релятивистские эффекты), то можно просто найти соотношение, которое позволяет оценить возможное изменение частоты принимаемого отраженного сигнала при движении цели. На рисунке поясняется последовательное взаимное расположение движущейся цели и характерных значений фаз колебаний э/м волны. Для большей наглядности на рисунке показаны отдельно фазы падающей и отраженной волны. Все изменения частот связаны с относительным изменением фазы колебаний, падающих на цель затем после отражения принимаемых РЛС. Расстояние между точками в пространстве с одинаковыми значениями фазы э/м колебаний в падающей и отраженных волнах обозначим соответственно через λ₀ и λ₁. Так как скорости распространения радиоволн при облучении и отражении от цели одинаков и всегда равны величине с, отрезок l_1, проходимый фазой 1 на рисунке за время t₂-t₁, и отрезок l₃ равны между собой (l₃ – отрезок, проходимый фазой 2).

(РИСУНОК)

l₁=l₃=c(t₂-t₁). Отрезок пути l₂, проходимый целью с относительной радиальной скоростью V за время t₂-t₁, равен l₂=V(t₂-t₁). Так как l₁=l₃, то l₂=l₄. Можно составить равенство, определяющее длину падающей и отраженной волн:

λ₀=l₁+l₄=l₃+l₂, λ₁=l₁-l₂.

Если выразить отрезки l₁ и l₂ через скорость движения цели V и скорость распространения радиоволн с, то получим λ₀=(c+V)(t₂-t₁), λ₁=(c-V)(t₂-t₁). Отношение длин волн λ₀/λ₁=(с+V)/(c-V). Получаем отношение частот f₁/f₀= =(c+V)/(c-V)=(1+V/c)/(1-V/c), где f₀=с/λ₀, а f₁=c/λ₁. Так как V<<c, то f₁/f₀= =(1+V/c)/(1-V/c)≈(1+V/c)(1+V/c+V²/c²+…)≈1+2V/c. Т.о., f₁=f₀(1+2V/c)= =f₀+2f₀V/c. f₁-f₀=f₀∙2V/c=2V/λ₀=f_дп (*) – доплеровская частота, а точнее, это разность частот облучающего и отраженного сигналов (или доплеровское смещение частоты). Скорость V в предыдущих формулах является радиальной составляющей полной относительной скорости движения цели относительно РЛС.

Из (*) следует, что измерение радиальной составляющей относительной скорости цели или установление различий движения цели по радиальной составляющей скорости может быть выполнено с использованием доплеровского смещения частоты отраженного сигнала по формуле: V=λ₀∙f_дп/2.