Реферат: Поляризационная структура излученного сигнала, принятого сигнала. Когерентное объединение (накопление) сигнала в поляризационных каналах

Поляризационная структура излученного сигнала

Векторное электромагнитное поле, в отличие от скалярного акустического поля, имеет поляризационную структуру. Это означает, что в фиксированной точке пространства конец вектора напряженнос­ти электрического (или магнитного) поля в плоскости поляриза­ции, перпендикулярной к направлению распространения электромагнит­ной волны, совершает вращательное движение, описывая за каждый период высокочастотного колебания траекторию, в общем случае эллиптическую, называемую годографом (рис. 1).

Эллиптически поляризованная волна (наиболее общий случай) может быть разложена на две ортогонально поляризованные составляю­щие, каждая из которых характеризуется своей амплитудой и фазой:

.

Каждая пара ортогонально поляризованных векторов и единичной длины , т.е. ортонормированных векторов, образует так называемый поляризационный базис. Поляризационных базисов может быть бесконечное множество (рис. 2). Они отлича­ются эллиптичностью (как отношением малого и большого диаметров эллипсов) и углом ориентации. Однако наиболее широкое распростра­нение получили два поляризационных базиса: линейный и круговой (рис. 3). Линейный базис составляют два пульсирующих вектора с горизонтальное и вертикальной поляризацией единичной длины (рис.3,а). Круговой базис составляют два вращающихся вектора с круговой поляризацией (правой и левой) единичной длины (рис.3,6).

Комплексные амплитуды и, характеризующие амплитуду и фазу ортогонально поляризованных составляющих вектора , есть проекции вектора на направления ортов и соответственно, которые определяются скалярными произведениями:

,

.

??????????? ????????? ? ????? ??????? ???????????? ???????????? ??????? ? ?????? [].
???. 1. ???????? ??????? ????????????? ?????????????? ???? ???????????? ?????????????? ?????.
???.2. ????????????? ??????????????? ????? [].

Рис. 3. Линейный (а) и круговой (б) поляризационные базисы [].

Меняя амплитуду и фазу, т.е. управляя амплитудой и фазой и ортогонально поляризованных колебаний (волн) с линейной поляризацией, получаемых, например, с помощью горизонтально и вертикально расположенных вибраторов, или с круговой поляризацией, получаемых, например, с помощью спиральных излучателей с правозаходной илевозаходной спиралью, можно получить необходимую поляризационную структуру зондирующего (излученного) сигнала и управ­лять ею. Процесс формирования некоторой эллиптически поляризо­ванной волны с помощью ортогонально поляризованных волн с круго­вой поляризацией показанна рис.4,а, а с линейной поляриза­цией - на рис.4,6. Здесь в моменты времени с интервалом в четверть периода высокочастотного колебания пока­заны ортогонально поляризованные составляющие с учетомих комп­лексных амплитуд и . Складывая векторы напряженности элек­трического поля, соответствующие ортогонально поляризованным ком­понентам для одних и тех же моментов времени, получаем результи­рующий вектор напряженности электрического поля последователь­но в моменты времени , т.е. поляризационную структуру излучаемого сигнала (годограф вектора ).

Поляризационная структура принятого сигнала

При анализе поляризационной структуры принятого сигнала (от­раженного сигнала, мешающих излучений и метающих отражений) следует учитывать два явления: деполяризацию и декорреляцию поляризацион­ной структуры.

Под деполяризацией понимается изменение поляризационной струк­туры отраженного (рассеянного сигнала), т.е. изменение эллиптич­ности и ориентации годографа результирующего вектора напряженности электрического поля . Преобразование поляризации вызывается процессами обратного вторичного излучения объекта под действием наведенных на его поверхности токов проводимости (для проводников) или токов смещения (для диэлектриков). Поляризационные свойства объекта отражения (рассеяния) зависят от электрических свойств его поверхности (диэлектрической и магнитной проницаемости и про­водимости), формы,относительных размеров, ориентации относительно направления прихода облучающей волны. Поляризационные свойства объекта наблюдения характеризуются так называемой поляризационной матрицей

????????? .

Рис. 4. Результирующая эллептически поляризованная волна, сформированная из составляющих с круговой (а) и линейной (б) поляризацией.

представляющей собой совокупность четырех комплексных коэффициен­тов отражения для двух ортогонально поляризованных составляющих рассеянного поля (первый индекс коэффициента) при двух ортогонально поляризованных составляющих облучающей волны (второй индекс коэф­фициента) в некотором поляризационном базисе [].

Преобразование поляризационного состояния волны при отражении (рассеянии) может быть представлено:

- в сокращенной матричной форме

,

- в развернутой матричной форме

.

- в алгебраической форме

,

,

где - комплексные координаты вектора отраженной и падающей волны в базисе [].

Поскольку возможно бесконечное множество различных поляризационных базисов [], существует бесконечное множество образов и , а также бесконечное множество поляризационных матриц рассеяния одного объекта наблюдения. Однако для любого объекта существует некоторый поляризационный базис , в котором матрица рассеяния приобретает диагональную форму

,

когда коэффициенты отражения для перекрестных компонент равны нулю . Поляризационный базис, в котором матрица рассеяния имеет диагональную форму, называется собственным базисом объекта наблюдения (цели). Поляризации волн, совпадающих с ортами собственного базиса, называются собственными поляризациями объекта наблюдения (цели).

Рассмотрим несколько примеров поляризационных матриц рассеяния.

Пример 1. Поляризационная матрица рассеяния вибратора (рис. 2.10.5.) в линейном базисе (с горизонтальной и вертикальной поляризацией ортов):

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--