Поляризаційний шум
Поляризаційний шум.Поляризація ехо-сигналу від складної мети в загальному випадку відрізняється від поляризації зондувального сигналу. Хоча поляризація зондувального сигналу зазвичай переважає у відбитому сигналі, сигнал від відбивачів складної форми та комбінації таких відбивачів мають складові з іншими видами поляризації. Це означає, що мета зі складною конфігурацією змінює поляризацію від
раженого сигналу, варіація якого еквівалентна деякому шуму.
Деполяризація сигналу радіолокації при відображенні його від мети викликає деяку втрату енергії ехо-сигналу. Вимірювання показують, що при лінійній поляризації ехо-сигналу переважає така ж поляризація, як і поляризація сигналу, що випромінюється, а складова ортогональної поляризації, викликана деполяризуючими властивостями складної мети, на 7-12 дБ нижче.
Повний опис поляризаційних властивостей мети дається поляризаційною матрицею розсіювання, що має вигляд:
, де
di, j – комплексні коефіцієнти, що характеризують амплітуду та фазу відбитого від мети сигналу при опроміненні її ортогональними поляризаційними компонентами електромагнітної хвилі та прийомі відбитого сигналу в ортогональному поляризаційному базисі.
Величина деполяризації та фаза кросполяризаційної складової сигналу, порівняно з основною складовою, описуються елементами d12 і d 21 матриці.
Деполяризующие характеристики цілей залежить від своїх розмірів і складності зміни і може бути значно різними щодо різних класів целей.
Наприклад, проста формою ракета слабо деполяризує сигнал, тоді складова d 12 для літака може досягати 10 дБ і більше від рівня складової d 11. ТакимТаким чином, поляризаційна матриця розсіювання може розглядатися як поляризаційний портрет мети.
У роботі наводяться результати вимірювань випадкових флюктуацій дальності при вимірах по невеликому, великому літакам і групі літаків, що встановлюють зв'язок шуму дальності з розподілом здатності відбиття цілей по координаті дальності. Середньоквадратична помилка вимірювання дальності з достатньою точністю дорівнює 0,8 радіусу переміщення розподілених поверхонь, що відбивають, мети по дальності або в типовому випадку можна прийняти рівною від 10% до 30% від протяжності мети по координаті дальності: 30% - для випадків спостереження літаків з носа і хво та 10% – збоку.
Форму спектра можна оцінити з гарним наближенням, користуючись функцією для частоти і тим самим значенням ширини смуги, що і при обчисленні кутового спектру шуму
N – спектральна густина потужності шуму;
В-ширина смуги шуму;
sang – середньоквадратичне значення кутового шуму.
Можливість захоплення бажаної спектральної лінії доплерівською системою стежки також обмежується цим шумом. Шум дальності обмежує точність вимірювання швидкості, яка визначається як похідна від дальності в часі і може бути перешкодою при виборі правильної спектральної лінії для стеження.
Спектральний розподіл енергії та функції щільності ймовірності відображають досить точний зв'язок шуму дальності мети з її конфігурацією або розподілом відбивної здатності мети по координаті дальності.
Доплерівський шум.Для випадку ближньої радіолокації в міру зближення мети з РЛС її кутовий розмір безперервно зростає. Оскільки напрямки на окремі точки та відносні радіальні швидкості різняться між собою і є нормальні випадкові рухицілі в польоті, відбиті від її ділянок сигнали злегка відрізняються по доплеровской частоті, тобто. спектр відбитого сигналу містить не одну доплерівську лінію, а є суцільним, з максимумом у середньої частоти доплерівської, обумовленої радіальною швидкістю мети. Ширина спектра відбитого сигналу зростає із збільшенням розмірів мети.
При розгляді доплерівської зміни частоти сигналів, відображених складною метою, можна виділити спектральні доплерівські лінії від обертових частин літака і безперервний доплерівський спектр, що виникає випадковими відхиленнями літака в польоті від заданої траєкторії.
Найцікавішу інформацію про доплерівський шум дає форма спектру. Спектр доплерівських флюктуацій частоти є розподілом щільності ймовірності Р і показує, протягом якого відносного часу ця частота потрапляє в певну ділянку ширини смуги. Доплерівський діапазон у типовому випадку представляється функцією з піками, симетричною щодо середньої доплерівської частоти мети. При доплерівських вимірах мають значення як позитивні, і негативні частоти, т. до. спектр шуму ехо-сигналу від фюзеляжу літака симетричний щодо середньої частоти.
Розподіл густини ймовірності Р для f можна виразити модифікованою функцією Ганкеля у вигляді
K0 – модифікована функція Ганкеля;
sy - Середньоквадратичне значення девіації фази, обумовленої кутовим шумом;
sw – середньоквадратичне значення частоти нишпорення.
У роботі наводиться приблизний розрахунок Р для великого літака з розмахом крила 40 м, що спостерігається з носа РЛС на довжині хвилі 0,032 м, при типовій швидкості швидкості нишпорення 0,8°/c, що здійснює політ по прямій. Функція
f – робочачастота передачі РЛС;
fd – середня доплерівська частота від корпусу літака
Необхідно відзначити, що будь-яке постійне значення швидкості віражу або зміни ракурсу призводить до розширення доплерівського спектру та зміни його форми, що виражається в менш різкому спаді функції Р поблизу її максимуму, а також до додаткового зсуву всього спектра через зміну середньої радіальної швидкості.
Складові ехо-сигналу від елементів літака, що обертаються і коливаються, викликають появу не тільки амплітудної модуляції з парами спектральних ліній, розташованих симетрично щодо доплерівського спектру ехо-сигналу від фюзеляжу літака, але й чисту частотну модуляцію, що створює окрему групу доплерівських. доплерівського спектру корпусу літака.
Наведений приблизний доплерівський «портрет» літака характерний наявністю в спектрі складових, викликаних «вторинним» ефектом Доплера, регулярних складових, пов'язаних із турбінною або гвинтовою модуляцією та випадкових складових, зумовлених вібраціями та нишпоренням мети. Найбільш інформативною є складова турбінного ефекту, частота якої залежить від конструкції та швидкості обертання компресора двигуна. Рівень турбінної складової лежить на 15–20 дБ нижче за основну складову.