Основи на радиолокацията

Радарен портрет на цел

Радарният портрет на дадена цел е набор от параметри на сигнала, отразен от определена цел, който съдържа информация за физическите характеристики на тази цел. Подобно на човешкия пръстов отпечатък, радарният профил се използва за идентифициране на типа цел.

Радарният портрет е свързан не само с ефективната площ на разсейване (RCS) спрямо ъгъла на наблюдение, но и с доплеровия честотен спектър[1], неговите модулационни характеристики или хармоници в ехосигнала. Въпреки че радарният портрет на целта съдържа информация за ефективната отразяваща повърхност на целта, тя не може да бъде изчислена от него. Радарните портрети се получават експериментално и се събират в специални бази данни. Те играят важна роля в радарното разпознаване на цели, особено за военните радари.

Изображение 2: Модулация на сигналите, отразени от лопатките на витлото на самолета и от лопатките на вятърен електрически генератор.

Изображение 2: Модулация на сигналите, отразени от лопатките на витлото на самолета и от лопатките на вятърен електрически генератор.

Ефективна площ на разсейване

Ефективната площ на разсейване на дадена цел зависи в голяма степен от посоката, в която отразяващият обект е облъчен от радара (Изображение 1). При промяна на посоката на наблюдение ефективната площ на разсейване се променя значително, което може да съдържа информация за ориентацията на целта спрямо радара. За радарен портрет на цел функцията за промяна на амплитудата е референтната функция, използвана за определяне на амплитудната разлика между немодулираните и модулираните компоненти.

Честотното изместване, съответстващо на радиалната скорост на целта, трябва да се елиминира, за да се получи нормализиран сигнал, който да се сравни със стандартите, съдържащи се в базите данни.

Модулация на витлото, модулация на реактивния двигател

Важен компонент на радарния портрет на дадена цел са спектралните компоненти, съответстващи на модулацията на амплитудата на ехосигнала, причинена от отражения от въртящи се елементи върху или в повърхността на целта (Изображение 2). Примери за това са лопатките на витлата на витловите самолети (оттук и наименованието «витлова модулация») или турбинните лопатки на турбореактивните двигатели (модулация на реактивните двигатели, Jet Engine Modulation, JEM).

Поради въртенето на тези елементи тяхната моментна радиална скорост спрямо радара непрекъснато се променя. Това води до появата на доплерови компоненти в спектъра на отразения сигнал. Броят и големината на доплеровите честоти зависят от броя на въртящите се елементи и тяхната скорост на въртене. По този начин всеки тип радарна цел има характерен набор от доплерови честоти, причинени от модулацията на витлото. Чрез изолирането им от ехосигнала те могат да се използват като характеристика за разпознаване чрез сравняване с референтни набори от бази данни.

Хармонични вълни

Ако сондиращият импулс попадне в граничен слой в материал, който има нелинейна характеристика (като диод), в отразения сигнал се възбуждат компоненти с честоти, различни от работната честота. Тези честоти се наричат хармоници. За военни приложения този ефект не е особено важен, тъй като при производството на самолети се вземат мерки за елиминиране на появата на такъв слой. Освен това приемането на хармоници изисква приемник с много голяма широчина на честотната лента, което от своя страна влошава устойчивостта на радара към смущения.

Съществува обаче приложение, за което хармоничните са от решаващо значение: така нареченият хармоничен радар. Това се използва например от планинските спасители при търсене на хора под лавина. В този случай хармоничните се генерират от малък дипол с полупроводников диод между половините. Този дипол може да бъде интегриран в специален ски пропуск или билет за влизане. Производителите на специално облекло за ски или туризъм също могат да вграждат такива светлоотразители в бельото си. Това позволява на радара да разграничи много ефективно радарния портрет на фона на пасивни смущения, представляващи отражения от неподвижни обекти като скали, хора, затрупани под слой сняг, и други подобни.