ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ФЛУКТУАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ОТРАЖЕННОГО СИГНАЛА ПРИ МАЛЫХ НЕРОВНОСТЯХ ОТРАЖАЮЩЕЙ МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация
Работа посвящена исследованиям отражений электромагнитных полей от поверх-
ностей, удовлетворяющих ограничениям метода Кирхгофа. Анализ известных в области
дифракции волн работ позволяет сделать вывод о том, что решения задач дифракции волн
статистически неровными поверхностями в той или иной мере упрощается принятием
упрощающих гипотез. Среди основных упрощений следует назвать: ограничение площадок
облучения и, как следствие, фиксация амплитудных множителей интегрируемых выраже-
ний, отказ от учета изменчивости локальных значений коэффициента отражения Френе-
ля, решение однопозиционной задача дифракции волн в условиях совмещения точек излуче-
ния и приема, изотропный характер пространственной структуры отражающей поверх-
ности. В работе решается задача оценки интенсивности флуктуаций напряжения радио-
локационного сигнала, отраженного мелкомасштабной взволнованной морской поверхно-
стью, без принятия перечисленных упрощающих гипотез. На основе общего решения для
полей рассеяния основных поляризаций, полученных в рамках метода Кирхгофа, анализиру-
ются аналитические решения для интенсивности флуктуаций комплексной амплитудыполя и мощности некогерентной составляющей отраженного сигнала. Соотношения,
полученные для случая малых высот неровностей поверхности, показывают их отличия от
известных результатов. Получены функциональные зависимости интенсивности флуктуа-
ций комплексной амплитуды поля и мощности некогерентной составляющей от электри-
ческих параметров отражающей поверхности, от величины пространственного разнесе-
ния передающей и приемной антенн, от длины волн и длины гребней морских волн, от ши-
рины диаграммы направленности антенны (ДНА) и от величины наклонов поверхности.
Пространственное разнесение передающей и приемной антенн снижает величину мощно-
сти некогерентной составляющей. Влияние разнесения ослабевает по мере расширения
ДНА и увеличения высоты полета. По мере увеличения длины морских волн и длины гребней
морских волн степень их влияния на величину мощности некогерентной составляющей ос-
лабевает. Ослабевает она также по мере расширения ширины ДНА и с уменьшением дли-
ны радиоволны. Показано, что в декаметровом диапазоне радиоволн, учет наклонов по-
верхности приводит к изменению интенсивности флуктуаций отраженного сигнала на
единицы процентов лишь при длинах морских волн, приближающихся по величине к длине
радиоволны.
Литература
propagation]. Moscow: Nauka, 1973.
2. Zubkovich S.G. Statisticheskie kharakteristiki radiosignalov, otrazhennykh ot zemnoy
poverkhnosti [Statistical characteristics of radio signals reflected from the earth's surface].
Moscow: Sov. radio, 1968.
3. Semenov A.A. Teoriya elektromagnitnykh voln [Theory of electromagnetic waves]. Moscow:
Izd-vo MGU, 1968.
4. Brekhovskikh L.M. Difraktsiya voln na nerovnoy poverkhnosti [Diffraction of waves on an
uneven surface], ZhETF [JETP], 1952, Issue. 3 (9).
5. Isakovich M.A. Rasseyanie voln ot statisticheski sherokhovatoy poverkhnosti [Wave scattering
from a statistically rough surface], ZhETF [JETP], 1952, Issue 3 (9).
6. Rasprostranenie ul'trakorotkikh radiovoln [Propagation of ultrashort radio waves], ed. by
V.A. Shillerova. Moscow: Sov. radio, 1954.
7. Bass F.G., Fuks I.M. Rasseyanie voln na statisticheski nerovnoy poverkhnosti [Wave scattering
on a statistically uneven surface]. Moscow: Nauka, 1972, 424 p.
8. Zhukovskiy A.P. Sluchaynoe elektromagnitnoe pole i ego momenty raspredeleniya pri
otrazhenii voln ot protyazhennoy sherokhovatoy poverkhnosti [Random electromagnetic field
and its moments of distribution when waves are reflected from an extended rough surface],
Izvestiya vuzov. Radiofizika [News of universities. Radiophysics], 1969, Vol. XII, No. 10.
9. Bass F.G., Bocharov V.G. K teorii rasseyaniya elektromagnitnykh voln na statisticheski
nerovnoy poverkhnosti [On the theory of scattering of electromagnetic waves on a statistically
uneven surface], Radiotekhnika i elektronika [Radio engineering and electronics], 1958,
Vol. 3, No. 2, pp. 180-186.
10. Bass F.G. Rasprostranenie radiovoln nad statisticheski nerovnoy poverkhnost'yu [Propagation
of radio waves over a statistically uneven surface], Izvestiya vuzov. Radiofizika [News of universities.
Radiophysics], 1961, Vol. 4, pp. 476-483.
11. Rozenberg A.D., Ostrovskiy I.E., Kalmykov A.I. Sdvig chastoty pri rasseyanii radioizlucheniya
vzvolnovannoy poverkhnost'yu morya [ Izvestiya vuzov. Radiofizika [News of universities.
Radiophysics], 1960, Vol. 9, pp. 234-240.
12. Fuks I.M. K teorii rasseyaniya radiovoln na vzvolnovannoy poverkhnosti morya [On the theory
of scattering of radio waves on the rough surface of the sea], Izvestiya vuzov. Radiofizika
[News of universities. Radiophysics], 1966, Vol. 9, No. 5, pp. 876-885.
13. Zhukovskiy A.P., Onoprienko E.I., Chizhov V.I. Teoreticheskie osnovy radiovysotometrii
[Theoretical foundations of radio altimetry]. Moscow: Sovetskoe radio, 1979, 320 p.
14. Bass F.G. K teorii kombinatsionnogo rasseyaniya voln na nerovnoy poverkhnosti [On the
theory of Raman scattering of waves on an uneven surface], Izvestiya vuzov. Radiofizika
[News of universities. Radiophysics], 1961, Vol. 4, pp. 521-536.
15. Garnaker'yan A.A., Sosunov A.S. Radiolokatsiya morskoy poverkhnosti [Sea surface radar].
Rostov-on-Don: Izd-vo. RGU, 1978, 140 p.
16. Al'pert Ya.L., Ginzburg V.L., Feynberg E.L. Rasprostranenie radiovoln [Propagation of radio
waves]. Moscow: GITTL, 1953, 884 p.
17. Rytov S.M. Vvedenie v statisticheskuyu radiofiziku [Introduction to statistical radiophysics].
Moscow: Nauka, 1966, 404 p.
18. Lobach V.T. Statisticheskie kharakteristiki radiolokatsionnykh signalov, otrazhennykh ot
morskoy poverkhnosti [Statistical characteristics of radar signals reflected from the sea surface].
Moscow: Radio i svyaz', 2006, 250 p.
19. Lobach V.T. Vliyanie izmenchivosti lokal'nogo koeffitsienta otrazheniya na statisticheskie
kharakteristiki otrazhennogo elektromagnitnogo polya v usloviyakh ogranichennogo
prostranstvennogo razneseniya tochek izlucheniya i priema [The influence of variability of the
local reflection coefficient on the statistical characteristics of the reflected electromagnetic
field under conditions of limited spatial separation of emission and reception points], Antenny
[Antennas], 2003, No. 6.
20. Gradshteyn I.S., Ryzhik I.M. Tablitsy integralov, summ, ryadov i proizvedeniy [Tables of integrals,
sums, series and products]. Moscow: Nauka, 1971, 1108 p.
21. Spravochnik po spetsial'nym funktsiyam [Handbook of Special Functions], ed. by
M. Abramovitsa, I. Stigan. Moscow: Nauka, 1979, 832 p.
22. Zagorodnikov A.A. Korrelyatsionnaya funktsiya fluktuatsiy amplitudy RL signala,
rasseyannogo morskoy poverkhnost'yu [Correlation function of fluctuations in the amplitude
of a radar signal scattered by the sea surface], Radiotekhnika i elektronika [Radio engineering
and electronics], 1969, Vol. XIV, No. 10.
23. Beckman P., Spizzichino A. The Scattering of Electromagnetic Waves from Rought Surfaces.
Pergamon Press. 1963.
24. Moore R.K., Fung A.K. Radar Determination of wind at sea, Proceedings of the IEEE, 1979,
Vol. 67, No. 11, pp. 1504-1521.
25. Johnson J.W, Weissman D.E. Two - frequency microwave resonance measurements from an
aircraft a quantitative estimate of the directional ocean surface spectrum, Radio Science, 1984,
Vol. 19, No. 13, pp. 841-854.
26. Keller W.C., Wright J.W. Microwave scattering and the straining of wind generated waves,
Radio Science, 1975.
27. Katz I. Angle Dependence of Radar Terrian Return, I. Res. Nat. Bur. Stand., 1960, No. 5,
pp. 483-486.
