Поляризационная структура излученного сигнала, принятого сигнала. Когерентное объединение (накопление) сигнала в поляризационных каналах (стр. 1 из 2)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Поляризационная структура излученного сигнала, принятого сигнала. Когерентное объединение (накопление) сигнала в поляризационных каналах»

МИНСК, 2008

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:

,

.

Комплексные амплитуды и можно считать комплексными координатами вектора в базисе [ ].

Рис. 1. Годограф вектора напряженности электрического поля эллиптически поляризованной волны.

Рис.2. Эллиптический поляризационный базис [ ].

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

рассеяния .

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