www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Podstawy radiolokacji

Rozpraszanie Rayleigha i Mie

Rayleigh-
Region
Mie- Region
region
optyczny
A
B

Rysunek 1: Rozpraszanie Rayleigha i Mie oraz region optyczny

Rayleigh-
Region
Mie- Region
region
optyczny
A
B

Rysunek 1: Rozpraszanie Rayleigha i Mie oraz region optyczny

Rozpraszanie Rayleigha i Mie

Rysunek 1 pokazuje różne regiony stosowane do obliczania przekroju radarowego kuli. Reguły regionu optycznego stosuje się, gdy (2π·r/λ);>10. W tym regionie, radarowy znajomość przekroju jest niezależny od częstotliwości. Powierzchnia odbijająca kuli jest tu równa powierzchni okręgu o promieniu kuli

σ = π·r2

(1)

Równanie na znajomość przekroju radarowego się przede wszystkim z powodu fal pełzających w obszarze, gdzie 2π · r. Największa dodatnia perturbacja przekroju radarowego (punkt A) byłaby 4 razy większa niż przekrój radarowy obliczony za pomocą wzoru na region optyczny. Nieco poniżej występuje minimum (punkt B), a rzeczywisty przekrój radarowy byłby 0,26 razy większy od wartości obliczonej za pomocą wzoru na region optyczny. Obszar ten nazywany jest „regionem Mie” lub „regionem rezonansowym”.

Gdybyśmy użyli kuli o średnicy jednego metra, perturbacje wystąpiłyby przy częstotliwości 95 MHz, więc każda częstotliwość powyżej 950 MHz dałaby przewidywane wyniki.

Rozmiar sferycznego obszaru odbicia jest mniejszy niż długość fali w obszarze „Rayleigh-Scattering”. Przekrój radarowy jest obliczany wzorem

σ = π·r2 · 7,11 · (2π·r/ λ)4

(2)

tutaj. „Rayleigh-Scattering” jest typowym przypadkiem zastosowania dla radaru pogodowego.

W przybliżeniu jest to niższe pasmo L nadal uwzględnia rozpraszanie Mie w zestawach radarowych obrony powietrznej i kontroli ruchu lotniczego. Na częstotliwościach powyżej 1 GHz przeważają warunki optyczne.

Pochodna jakościowa

Rysunek 2: Opóźnienie czasowe fali krążącej w stosunku do fali bezpośrednio odbitej.

Rysunek 2: Opóźnienie czasowe fali krążącej w stosunku do fali bezpośrednio odbitej.

Składowe energetyczne występujące w interferencji to z jednej strony energia bezpośrednio odbita w centrum sfery, która jednak w trakcie odbicia podlega skokowi fazy o 180°. Druga część wynika z fali pełzającej, która jest generowana przez ciągłą dyfrakcję na powierzchni kuli. Ta fala pełzająca musi pokonać drogę zależną od średnicy kuli. Obie składowe pokrywają się fazowo w maksimach lokalnych na wykresie z rysunku 1 i są przeciwne w minimach lokalnych.

Jeżeli dla uproszczenia przyjmiemy, że fala obiegowa biegnie bezpośrednio po powierzchni kuli, to objazd można obliczyć zgodnie z Rys. 2 z sumy średnicy i połowy obwodu koła (przekroju kulistego). Pierwsze minimum występuje więc najwcześniej wtedy, gdy objazd jest równy połowie długości fali, a przesunięcie fazowe wynikające z opóźnienia czasowego objazdu (podobnie jak skok fazowy w odbiciu) wynosi również 180°. Wszystkie następne lokalne maksima i minima występują przy wielkości objazdu równej parzystej i nieparzystej wielokrotności połowy długości fali.

Ponieważ odległość między powierzchnią kuli a torem fali obiegowej jest niewielka, można stosować przybliżenie 2πr zamiast (2+π)r.

Na przykład, przestarzałe rosyjskie radary VHF pracowały na częstotliwościach od 145 do 175 MHz, co odpowiada długości fali od 1,7 do 2,1 metra. Dla geometrycznych wymiarów myśliwca (około 2,5 do 4 m obwodu kadłuba), odpowiada to pozycji na wykresie pokazanej w okolicach drugiego maksimum (powyżej litery B).