Реферат: Пространственно-временная и поляризационная структура сигналов. Характеристика временной структуры сигналов

Сигналы в системах (зондирующий, сигнал подсвета, запросный, ответный, собственное радиоизлучение объекта наблюдения, отраженный сигнал и т.п.) являются электромагнитными полями, которые характеризуются временной и пространственной структурой. Кроме того, электромагнитное поле, являясь векторным, в отличие, например, от скалярного акустического поля, характеризуется еще и поляризационной структурой. Следовательно, модель сигнала должна отражать его временную, пространственную и поляризационную структуру:

Здесь - вектор напряженности электрического (магнитного) поля, в общем случае эллиптически поляризованного (рис. 1.1), который может быть разложен на две ортогонально поляризованные составляющие, каждая из которых характеризуется своей амплитудой и фазой:

где - поляризационный базис - пара ортонормированных векторов и единичной длины,

Е₁ , Е₂ - комплексные числа (координаты) вектора в базисе являющиеся проекциями вектора на направления ортов и соответственно:

Обычно применяемые разложения в базисе из двух линейно поляризованных компонент или двух поляризованных по кругу компонент являются лишь частными случаями.

Меняя амплитуды и фазы (управляя амплитудами и фазами) 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 или левозаходной спиралью, можно формировать необходимую поляризационную структуру излучаемого сигнала и управлять ею.

Рис.1. Годограф – траектория, описываемая концом вращающегося с угловой скоростью w₀ вектора напряжённости электрического (магнитного) поля эллиптически поляризованной волны.

Рис.2. Поляризационная структура электромагнитного поля при случайных коррелированных комплексных амплитудах ортогонально поляризованных составляющих.

Рис.3. Поляризационная структура электромагнитного поля при независимых комплексных амплитудах ортогонально поляризованных составляющих.

В общем случае комплексные амплитуда ортогонально поляризованных колебаний (Е₁ , Е₂ ) могут быть функциями времени, в том числе случайными. При этом поляризационный эллипс (его форма и ориентация) меняется во времени. При случайном характере комплексных амплитуд поляризационный эллипс размывается, причем степень его размытости определяется степенью коррелированности случайных амплитуд E₁ (t) и Е₂ (t)

При независимых комплексных амплитудах электромагнитная волна становится хаотически поляризованной.

Пространственная структура сигнала описывается амплитудно-фазовым распределением поля на раскрыве антенной системы (передающей или приемной)

где x, у – координаты раскрыва антенны.

Наиболее часто используемыми амплитудными и фазовыми распределениями поля на раскрыве антенны являются:

- амплитудное равномерное распределение (рис. 4)

, ,

где x, y – размеры раскрыва;

- амплитудное колоколообразное (гауссово) распределение (рис. 5)

где X_эф , Y_эф – эффективный раскрыв антенны удовлетворяющий условию

- амплитудное косинусоидальное распределение m-й степени (рис. 6)

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--