CC BY
58
УДК 621.396.96
Е.В. Масалов, С.В. Янов
Точностные характеристики поляризационного радиолокатора при зондировании среды, заполненной гидрометеорами
Рассмотрены вопросы, связанные с формированием поляризационной структуры сигнала РЛС, использующей дифференциальную отражаемость и воздействия на неё однородной среды вдоль трассы распространения, заполненной гидрометеорами. Определяются точностные характеристики. Рассматриваются результаты анализа и расчетов. Определяется направление дальнейших исследований.
Ключевые слова: поляризация, дифференциальный фазовый сдвиг, дифференциальное ослабление, дифференциальная радиолокационная отражаемость.
В процессе распространения радиолокационного сигнала в среде, заполненной гидрометеорами, проявляется существенное воздействие дифференциального фазового сдвига Дф и дифференциального ослабления Да на его поляризационную структуру. Величины Да и Дф оценивают в дБ/км и градусах/км соответственно.
Постановка задачи
В данной работе на основе результатов, приведенных в [1], предложен вариант оценки воздействия указанных факторов на изменения величины дифференциальной радиолокационной отражаемости 2-^ (г) в процессе распространения в однородной среде вдоль трассы протяжённостью г км.
Методика решения
Как следует из результатов работы [1], при линейной начальной поляризации радиолокационного сигнала, когда модуль фазора |-Рн| = ун = 1§Рн , изменения угла наклона Р(^) эллипса поляризации в процессе распространения могут быть определены в виде
P(z) = 0,5arctg
2 ^l00,05A«z • tgpK • TOs^• z)
l-l00,lAaz • tg2рн
(1)
где Рн - начальный угол наклона плоскости поляризации излучаемых колебаний.
Причём для амплитуды |Ехп (г) сигнала, излучённого с горизонтальной поляризацией и принятого той же антенной, с учётом этой формулы можно записать:
-|0,5
\Ёхп ( z ) =
sin4P(z)+il0°,°5Aaz • sin2 (
(2)
! (2p(z)) • cos(Дф • z)+10°’1Aaz • cos4 p(z)
Для амплитуды |£уП (z)| сигнала, излучённого с вертикальной поляризацией и принятого той же антенной, будет иметь место следующее выражение:
\Еуп(z) =
cos4P(z)+il0°,°5Aaz • sin2 2
in (2P(z))- ^^ф • z)+10 , a • sin P(z)
0,5
(3)
Определяя оценку 2ЦК (z) на выходе приёмника с логарифмической характеристикой в виде
2ш(^ = 201в(|Ёж(z)/\Ёул(z)|) ,
после подстановки формул (2), (3), можно записать:
ZDR( z ) = 10 lg
sin4P(z)+^Ll00,05Aaz •sin2(2p(z))• cos(Aф• z) +1001Aaz • cos4p(z)
cos P(z)+^10
• sin
(2P(z)) • cos( Aф • z) +100,lAaz • sin4 P(z)
(4)
18
ЭЛЕКТРОНИКА, ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА, РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
Анализ полученных результатов
Результаты расчётов по формуле (4) приведены на (рис. 1).
^ЬііОХ ДБ 12
0,«
0,72
0,43
0,24
0
- 0,24 -0,48 -0,72 -0,« -1.2
2/
- ^
У
6
_ __!=^ ч .1-^
0
7, КМ
10
15
20
25
30
35
40
45
Рис. 1. Зависимость дифференциальной радиолокационной отражаемости 2^я (г) от длины трассы для интенсивности дождя Я = 12,5 мм-ч-1 при различных значениях Рн
2Ьіі (г),дБ 5г
У ■Р‘ 2,
у
> '
>
■V. ■' .
ч ч -
■. N X
10
15
20
25
30
35
-С
-5
50
Рис. 2. Зависимость дифференциальной радиолокационной отражаемости 2 ^к( г) от длины трассы для интенсивности дождя Я = 50 мм-ч-1 при различных значениях Рн
На рис. 1 и 2 цифры соответствуют следующим значениям рн - начального угла наклона плоскости поляризации излучаемых колебаний:
1 - рн = 0°; 2 - рн =11,25°; 3 - рн = 22,5°; 4 - рн = 33,75°; 5 - рн = 45°; б - рн = 56,25°; 7 - рн = 67,5°, 8 - рн = 78,75°; 9 - рн = 90°.
Заключение
Как следует из рис. 1 и 2, 2ц^(г) для различных интенсивностей дождей (Я = 12,5 мм • ч 1,
Да = 0,02 дБ/км, Дф = 1 град/км; Я = 50 мм • ч 1, Да = 0,1 дБ/км, Дф = 4 град/км), изменения величины 2ц^(г) (в рассматриваемом приближении) носят в целом линейный характер.
В качестве следующего этапа исследований необходимо осуществить совершенствование модели воздействия дифференциальных факторов в части учёта влияния изменений угла эллиптичности колебаний на оценку 2£>Я (г).
Литература
Масалов Е.В. Трансформация линейно поляризованных электромагнитных волн в средах, содержащих гидрометеоры // Матер. междунар. конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». - Новосибирск: НГТУ, 2010. - Т. 2. - С. 77-79.
Масалов Евгений Викторович
Д-р техн. наук, профессор каф. КИПР ТУСУРа
Тел.: 8 (382-2) 53-21-84
Эл. почта: [email protected]
Янов Сергей Витальевич
Студент 4-го курса каф. КИПР ТУСУРа Тел.: 8-923-398-90-88 Эл. почта: [email protected]
Masalov E.V., Yanov S.V.
Accuracy parameters of polarization radar at the remote sensing in hydrometeor environment
The problem of formation of polarization structure of scattered radar signals is considered in the paper. The analysis is done under the conditions of differential reflectivity and its interaction with homogeneous environment along the wave propagation direction. The parameter of accuracy are calculated.
Keywords: polarization, differencial phase shift, differencial relaxation, differencial radar at the reflectivity.
