1. Что называют радиоволной?
Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек), расположенные в диапазоне частот от от 3 кГц до 300 ГГц, используются в радиотехнике.
2. Что собой представляют радиоволны физически?
3. Как возбуждаются радиоволны?
Каждый движущийся электрон в генераторе вырабатывает переменное электромагнитное поле, вызывая простую радиоволну постоянной частоты и напряжения, которая от антенны распространяется во все стороны.
4. Как распространяются радиоволны?
Прямолинейное распространение в однородной среде, т.е. среде, свойства которой во всех точках одинаковы.
Земная поверхность оказывает существенное влияние на распространение радиоволн:
-в полупроводящей поверхности Земли радиоволны поглощаются;
-при падении на земную поверхность они отражаются;
-сферическая форма земной поверхности препятствует прямолинейному распространению радиоволн.
Радиоволны, распространяющиеся у поверхности земли и, вследствие дифракции, частично огибающие выпуклость земного шара, называются поверхностными волнами. Распространение поверхностных волн сильно зависит от свойств земной поверхности
Радиоволны, распространяющиеся на большой высоте в атмосфере и возвращающиеся на землю вследствие отражения от атмосферных неоднородностей, называются пространственными волнами.
5. Как воздействуют радиоволны на облучаемый физический объект?
Проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике (антенне) колебательные движения электронов и соответствующий ей переменный ток, но часть энергии может отразиться.
6. Какие радиоволны называют отраженными?
Радиоволны, которые отразились от объектов, размеры которых превышают длину волны радиоволны, диэлектриков и слоев атмосферы, проводников.
7. Что такое поляризация радиоволны?
а) Поляризация радиоволн определяется ориентировкой вектора напряженности электрического поля радиоволны в пространстве, причем направление вектора определяет направление поляризации Поляризация радиоволны.
Б) Характеристика радиоволны, определяющая направление вектора напряженности электрического поля
8. Что такое вертикальная поляризация радиоволны?
Вертикально поляризованная волна – это электромагнитная волна, вектор электрического поля которой направлен перпендикулярно относительно проводящей поверхности, над которой она распространяется .
9. Что такое горизонтальная поляризация радиоволны?
Горизонтально поляризованная волна – это электромагнитная волна, вектор электрического поля которой направлен параллельно относительно проводящей поверхности, над которой она распространяется .
10. Что такое вращающаяся поляризация радиоволны?
Вращающаяся поляризация – при этом типе поляризации векторы электрического и магнитного поля вращаются в плоскости распространения радиоволны. Вращение их происходит по синусоидальному закону с угловой скоростью вращения равной угловой частоте (т.е. вращение происходит с частотой сигнала). Вращающейся поляризацией могут обладать волны с круговой и эллиптической поляризацией.
11. Что называют амплитудой радиоволны?
Амплитуда — это максимальное отклонение от положения равновесия, амплитуда радиоволны соответствует величине напряженности электрического и магнитного поля.
12. Как зависит амплитуда радиоволны от дальности распространения?
Интенсивность электромагнитной волны обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника. Интенсивность гармонической электромагнитной волны прямо пропорциональна квадрату амплитуды напряженности электрического поля.
13. Как изменяется путь, проходимый радиоволной?
На проходимый путь радиоволны влияет множество факторов:
Отражение и преломлениепри переходе из одной среды в другую. Угол падения равен углу отражения.
Дифракция.Встречая на своем пути непрозрачное тело, радиоволны огибают его. Дифракция проявляется в разной мере в зависимости от соотношения геометрических размеров препятствия и длины волны.
Рефракция.В неоднородных средах, свойства которых плавно изменяются от точки к точке, радиоволны распространяются по криволинейным траекториям. Чем резче изменяются свойства среды, тем больше кривизна траектории.
Полное внутреннее отражение.Если при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную, угол падения превышает некоторые критические значения, то луч во вторую среду не проникает и полностью отражается от границы раздела сред. Критический угол падения называют углом полного внутреннего отражения.
Интерференция.Это явление наблюдается при сложении в пространстве нескольких волн. В различных точках пространства получается увеличение или уменьшение амплитуды результирующей волны в зависимости от соотношения фаз складывающихся волн.
Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов. Том 1. Поляризация плоских электромагнитных волн и её преобразования
В.Н.ТАТАРИНОВ, С.В.ТАТАРИНОВ, Л.П.ЛИГТХАРТ ВВЕДЕНИЕ В СОВРЕМЕННУЮ ТЕОРИЮ ПОЛЯРИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ Под редакцией В.Н.ТАТАРИНОВА ТОМ ПЕРВЫЙ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПЛОСКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН И ЕЁ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Издание второе, стереотипное 2
Профессор Владислав Александрович Потехин 3
Светлой памяти профессора Владислава Александровича Потехина посвящается эта книга 4
УДК 621.396.96 ББК 32.845 Т12 Н А У Ч Н А Я С Е Р И Я П О Л Я Р И З А Ц И Я Р А Д И О В О Л Н Редактор серии А.И.Козлов Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я : Н.В. Акиншин, Б.Г. Кутуза, А.И. Логвин, Д.С. Лукин, В.А. Сарычев, В.Н. Татаринов, А.П. Трифонов, Д.И. Колядов Р е ц е н з е н т ы : проф., докт. техн. наук А.И. Логвин, проф., докт. техн. наук Е.В. Масалов Татаринов В.Н., Татаринов С.В, Лигтхарт Л.П. Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов (Том 1. Поляризация плоских электромагнитных волн и её преобразования). – Томск: Изд. Томского университета, 2012. – 380 с.: ил. (Сер. Поляризация радиоволн; Вып.2. Ред. серии А.И.Козлов ) ISBN 5-7511-1995-5 Книга посвящена подробному и систематическому изложению основных методов теории представления состояний поляризации плоских электромагнитных волн и её преобразований. Подробно рассмотрены методы представления и преобразования полностью поляризованных волн с использованием геометрических параметров эллипса поляризации, параметров Стокса, вектора Джонса, декартовой, круговой и обобщенной комплексных плоскостей, а также поляризационной сферы. Проанализированы понятие близости состояний поляризации и групповые свойства поляризационного отношения. Рассмотрены методы анализа частично поляризованных волн на основе использования законов интерференции и матриц когерентности (2х2), (3х3) и (4х4), методы разложения матриц когерентности с использованием полных систем матриц Паули и Дирака. Рассмотрены вопросы преобразования поляризационной структуры волн с использованием как матриц Джонса и Мюллера, так и матриц рассеяния точечных радиолокационных объектов . Книга предназначена для радиоинженеров, аспирантов и студентов старших курсов радиотехнических специальностей, специализирующихся в области радиолокации.
| С | Авторы, 2012 |
| С | Издательство Томского |
| университета, 2012 |
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА Исследованию истории развития технологии использования поляризационной структуры электромагнитных волн с целью повышения информационной способности радиоэлектронных систем в бывшем Советском Союзе, а затем в Российской Федерации, посвящен ряд фундаментальных работ, опубликованных ведущими специалистами в области радиополяриметрии. Рассматривая этот вопрос, необходимо прежде всего отметить ретроспективный обзор проф. А.И.Козлова и проф. А.И.Логвина «Развитие радиополяриметрии в России» [1], статью проф. В.А.Сарычева «Сложные сигналы произвольной поляризационной и временной структуры и их применение в электросвязи» [2], а также книгу «Поляризация сигналов в сложных транспортных радиоэлектронных комплексах» [3] под редакцией А.И.Козлова и В.А.Сарычева, посвященную результатам исследований, выполненных в Академии транспорта Российской Федерации по проблеме повышения информационной способности радиоэлектронных комплексов за счет использования поляризационной структуры электромагнитных волн. Отдельным разделом в этой книге приводятся материалы, касающиеся жизни и деятельности действительного члена Академии транспорта, профессора Владислава Александровича Потехина – общепризнанного лидера отечественной научной школы радиолокационной поляриметрии. Работы по исследованию поляризационной структуры электромагнитных волн в СССР начались в 40-е – 50-е годы 20-го века. Начиная со второй половины 50-х годов, ведущая роль в этих исследованиях принадлежала военной академии им. А.Ф.Можайского (Ленинград). Основные результаты исследований, проведенных в стенах академии и завершенных к середине 60-х годов, были опубликованы в монографиях «Поляризация радиолокационных сигналов» (Д.Б.Канарейкин, Н.Ф.Павлов, В.А. Потехин) [4] и «Морская поляриметрия» (Д.Б.Канарейкин, В.А.Потехин, И.Ф.Шишкин) [5]. Появление 6
этих монографий стимулировало новую волну интереса к исследованиям в данной области, а их пионерский характер был подтвержден переводом ряда глав монографии «Поляризация радиолокационных сигналов», посвященных статистической теории поляризации радиоволн, на английский язык с изданием в США под названием “Radar Polarization Effects” (New York, McMillan, 1974). К концу 60-х годов Академия им. А.Ф.Можайского становится ведущим центром бывшего Советского Союза в области радиолокационной поляриметрии. Становление этой области радиолокации в крупных научных центрах СССР, таких как Москва, Харьков, Томск, Тула, и др. связано с ведущими специалистами Академии и, прежде всего, с деятельностью В.А.Потехина. Результаты исследований в области статистической теории поляризации и теории когерентности электромагнитного поля, определяющей поляризационно – когерентные свойства радиосигналов, были опубликованы в 1974 г. в монографиях «Введение в статистическую теорию поляризации радиоволн» (С.И.Поздняк, В.А Мелитицкий) [6] и «Вопросы классической теории частичной когерентности случайного электромагнитного поля» (В.А.Потехин, В.Н.Татаринов) [7]. В дальнейшем успешное сотрудничество Академии им. А.Ф.Можайского с Томским институтом систем управления и радиоэлектроники привело к тому, что ответственный редактор серии «Статистическая теория связи» Б.Р.Левин счел необходимым опубликовать в 1978 г. в качестве 10-го выпуска серии монографию В.А.Потехина и В.Н.Татаринова «Теория когерентности электромагнитного поля» [8]. А.И.Козлов и А.И.Логвин [1] отмечают, что в этой монографии «…вскрыты глубинные физические основы процесса поляризации электромагнитных волн, что может служить методологической основой для дальнейших углубленных исследований в этом направлении…», а В.А.Сарычев в своей статье [2] указывает, что монографии «Теория когерентности электромагнитного поля» и «Введение в статистическую теорию поляризации радиоволн» в совокупности дают фундаментальный подход к задачам статистической радиополяриметрии. 7
Значительный вклад в создание общей теории поляризации электромагнитных волн внесла монография В.В.Богородского, Д.Б.Канарейкина и А.И. Козлова «Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов» [9], в которой был рассмотрен широкий круг вопросов, связанных как с общетеоретическими положениями поляризации электромагнитных волн, так и с поляризационными характеристиками широкого класса радиолокационных целей, включая искусственные и естественные объекты. Исследования поляризационных свойств электромагнитных волн показали, что их использование приводит также к повышению эффективности систем связи (см. монографию А.П.Родимова и В.В.Поповского «Статистическая теория поляризационно-временной обработки сигналов и помех в линиях связи» [10]), а в качестве последних достижений в применении поляризационных свойств электромагнитных волн в электросвязи следует указать на использование в этой области сверхширокополосных сигналов, наделенных поляризационной структурой [2]. Таким образом, вплоть до распада СССР, лидирующее положение в мировой радиолокационной радиополяриметрии занимали работы и результаты советских ученых и специалистов. В рассматриваемый период на Западе существовала только одна серьезная научная школа, основанная проф. Дж. Хойненом (J.R.Huynen), защитившем свою Ph.-D диссертацию в Технологическом университете Делфта (Нидерланды) и затем опубликовавшем её в Роттердаме под названием «Феноменологическая теория радиолокационных целей» [11]. Данную книгу можно расценивать как один из фундаментальных вкладов в основание современной радиолокационной поляриметрии. Кроме указанной (единственной!) монографии, на Западе было опубликовано значительное число статей, посвященных различным аспектам радиолокационной поляриметрии. В качестве ведущих исследователей Запада в этой области необходимо упомянуть профессоров В.Бернера (США), К.Баума (США), Ш.Клауда (Великобритания), Е.Крогагера (Дания), З.Кжиш (Польша), 8
Е.Люнебурга (Германия), Л.Лигтхарта (Нидерланды), Е. Потье и Дж. Сайярда (Франция). Но, как справедливо отмечает проф. В.А.Сарычев [2], сегодняшние реалии заключаются в том, что на Западе количество крупных научных центров в области радиополяриметрии возрастает, а в России как число таких центров, так и количество активно работающих в них ученых и специалистов заметно сократилось. Ведущие российские поляриметрические научные школы в настоящее время возглавляют А.И.Козлов, А.И.Логвин, В.А.Сарычев, В.Н.Татаринов [2]. В 2005 году издательство «Радиотехника» (Москва) выпустило в свет фундаментальную монографию А.И.Козлова, А.И.Логвина и В.А.Сарычева «Поляризационная структура радиолокационных сигналов» [12]. Эта монография представляет собой первый том научной серии «Поляризация
| радиоволн» | (редактор серии | А.И.Козлов, | редакционная коллегия: | |
| Н.В.Акиншин, | Б.Г.Кутуза, | А.И.Логвин, | Д.С.Лукин, | В.А.Сарычев, |
В.Н.Татаринов, А.П.Трифонов, Д.В.Колядов) и является заметным событием для российских специалистов в области радиополяриметрии. Высокий научный уровень книги адресован прежде всего специалистам высшей квалификации, но, к сожалению, это делает ее малодоступной для начинающих исследователей, аспирантов, стажеров и молодых инженеров. Отмечая, что опыт многолетнего международного сотрудничества в области радиолокационной поляриметрии выявил необходимость существования единого фундамента научных знаний и умений, а также единой научной терминологии в этой области, нетрудно понять насущную необходимость существования настольной книги, т.е. учебника и справочника по теории поляризации электромагнитных волн, пригодного для использования инженерами, аспирантами и студентами старших курсов радиотехнических и радиофизических специальностей. Предлагаемая вниманию читателей книга (её первый том) была задумана ещё при жизни В.А.Потехина, но реальная действительность отодвинула время её подготовки почти на десять лет. В 9
значительной степени завершение работы над этой книгой было обусловлено
| активным | сотрудничеством | научных школ профессоров В.Н.Татаринова | |||
| (Россия) и Л.П.Лигтхарта (Нидерланды). | |||||
| Материалы книги были использованы В.Н.Татариновым при подготовке и | |||||
| прочтении | курса лекций | «Радиолокационная | поляриметрия» | в | |
| Технологическом университете Делфта (Нидерланды, Делфт, 1994 г.) и | в | ||||
| Варшавском Технологическом университете (Польша, | Варшава, 1995 г.), | а | |||
также В.Н.Татариновым и С.В. Татариновым при подготовке и прочтении курса лекций «Основы теории поляризации радиолокационных сигналов» в
| Национальной Академии наук и технологий | Республики Вьетнам (Вьетнам, | |||||
| Ханой, | 1995 | г.) Книга публикуется | на | русском языке | в | Российской |
| Федерации | и на английском языке в Королевстве Нидерланды. | Российское | ||||
| издание | представляет собой второй том упомянутой выше | научной серии | ||||
«Поляризация радиоволн» Авторы надеются, что данная книга будет полезна и необходима как специалистам, активно ведущим исследования в области радиолокационной
| поляриметрии, так и молодым | ученым, которые считают необходимым |
| получение достаточно высокого | уровня теоретического образования для |
| участия в этих исследованиях. | |
| Проф. В.Н.Татаринов |
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад