Radiolokaciya. Fizicheskie osnovy i problemy.

A. I. Kozlov (Moskovskii gosudarstvennyi tehnicheskii universitet grazhdanskoi aviacii)
Opublikovano v Sorosovskom obrazovatel'nom zhurnale, N 5, 1996 g. Soderzhanie

---

Kakie zadachi reshaet radiolokaciya

Rassmotrenie nachnem s postanovki osnovnoi zadachi radiolokacii. Etu zadachu mozhno sformulirovat' sleduyushim obrazom: Pust' nablyudatel' nahoditsya v tochke 0, on hochet uznat', chto nahoditsya v nekotoroi drugoi tochke 1 i kakimi fizicheskimi i geometricheskimi harakteristikami "eto" obladaet. Chem raspolagaet nablyudatel'? On imeet vozmozhnost' izluchat' radiovolny i koncentrirovat' pri pomoshi antenny osnovnuyu dolyu izluchaemoi energii v zadannom napravlenii. (Principial'nyi moment: nesmotrya na to chto osnovnoi potok energii kakim-to obrazom skoncentrirovan v prostranstve, energiya izluchaetsya po vsem napravleniyam bez isklyucheniya.) Nablyudatel' imeet vozmozhnost' prinimat' otrazhennye radiovolny s trebuemogo napravleniya. (Principial'nyi moment: priem otrazhennyh radiovoln osushestvlyaetsya tem ne menee so vseh napravlenii bez isklyucheniya.) Nablyudatel' takzhe mozhet obladat' opredelennymi svedeniyami ob ob'ekte nablyudeniya (radiolokacionnaya cel') i ob okruzhayushei srede. Skazannoe pozvolyaet otnesti radiolokaciyu k klassu zadach distancionnogo zondirovaniya. Rassmotrim teper', kakie fizicheskie processy proishodyat pri osushestvlenii radiolokacionnogo zondirovaniya. Itak, nablyudatel' izluchaet radiovolnu, kotoraya, spustya kakoe-to vremya, dostigaet tochki 1, gde navodit na issleduemom ob'ekte elektricheskie i magnitnye toki, kotorye, v svoyu ochered', porozhdayut radiovolny, rasprostranyayushiesya po vsem napravleniyam, v tom chisle i v napravlenii na tochku 0. Otrazhennaya radiovolna dostigaet tochki 0, gde v priemnike radiolokacionnoi stancii vyzyvaet poyavlenie sootvetstvuyushego signala (toka, napryazheniya). Yasno, chto vsya poluchaemaya informaciya o nablyudaemoi celi mozhet byt' poluchena tol'ko iz sravneniya izluchennogo i prinyatogo signalov. Buduchi izvlechennoi, eta informaciya budet vyrazhat'sya na yazyke elektricheskih signalov, a ne na yazyke kakih-libo fizicheskih ili geometricheskih harakteristik celi. Perevod s odnogo yazyka na drugoi - eto drugaya samostoyatel'naya zadacha.

Kakie signaly ispol'zuyutsya v radiolokacii

V radiolokacii ispol'zuyutsya radiovolny s dlinoi volny, prihodyasheisya na santimetrovyi (rezhe decimetrovyi) i millimetrovyi diapazony. Sam zhe vid izluchaemogo signala okazyvaetsya dostatochno prost. Kak pravilo, eto posledovatel'nost' korotkih vo vremeni impul'sov, sleduyushih odin za drugim cherez vremya, mnogo prevoshodyashee dlitel'nost' etih impul'sov. Shirina spektra takih signalov v podavlyayushem bol'shinstve sluchaev okazyvaetsya vo mnogo raz men'she nesushei chastoty izluchaemogo signala f₀, to est' u radiolokacionnyh signalov (za isklyucheniem osobyh sluchaev) otnoshenie . Dlya funkcii U(t), obladayushih takim svoistvom (uzkopolosnye signaly), kak eto vpervye pokazal Gil'bert, dopustimo predstavlenie

,

(1)

gde A(t) i - medlenno za period vysokoi chastoty menyayushiesya vo vremeni funkcii. Okazyvaetsya, takoe na vid prostoe predstavlenie, kakovym yavlyaetsya vyrazhenie (1), neset v sebe ser'eznuyu problemu, prevrashayushuyu radiolokaciyu s tochki zreniya resheniya stoyashih pered nei zadach v klass osobyh nauk, chto kraine principial'no.

Chto proishodit pri otrazhenii radiovoln

Otrazhennaya radiovolna, estestvenno, budet takzhe imet' vid, opredelyaemyi ravenstvom (1). Esli cel' nepodvizhna, to chastota otrazhennogo signala ne izmenitsya, a izmeneniya preterpyat lish' ego amplituda i faza. Oblucheniyu podvergnutsya takzhe vse ostal'nye celi i, v chastnosti, te iz nih, kotorye raspolozheny na tom zhe rasstoyanii ot radiolokacionnoi stancii (nazovem eti celi, naprimer, 2 i 3), chto i issleduemaya cel' 1. Estestvenno, chto radiovolny, otrazhennye ot celei 1, 2 i 3, odnovremenno dostignut tochki 0, gde raspolozhena radiolokacionnaya stanciya. V etom sluchae signal v tochke 0 naidetsya prostym slozheniem treh signalov tipa togo, chto opredeleno ravenstvom (1). Eto znachit, chto i summarnyi signal budet takzhe imet' tot zhe vid, chto i predstavlenie (1), nezavisimo ot togo, prisutstvuet ili otsutstvuet obnaruzhivaemaya cel'. Eto znachit, chto nezavisimo ot situacii nalichiya ili otsutstviya celi v obshem sluchae na vhode radiolokacionnogo priemnika vsegda prisutstvuet signal odnogo i togo zhe vida - kvazigarmonicheskoe kolebanie.

Nazad | Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: radiolokaciya Publikacii so slovami: radiolokaciya
Sm. takzhe: Radarnoe izobrazhenie Titana Radiolokaciya. Fizicheskie osnovy i problemy. Plavlennaya poverhnost' Venery