Страница:Кривицкий Б.Х. Справочник по радиоэлектронным системам. Том 2.djvu/194

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


§ 7-15]

РАДИОТЕПЛОЛОКАЦИЯ

193

преобразование выполняется множеством элементарных осцилляторов, возбуждаемых тепловым движением микроскопических частиц вещества. Такими осцилляторами могут быть атомы, электроны, ионы, а также молекулы, обладающие свойством электрической или магнитной полярности.

В естественных условиях подобные излучения возникают в атмосфере и покровах Земли и планет. Мощными источниками излучений являются Солнце и космические образования, ионизированные облака и т. д.

Основные связанные с излучением законы и понятия для радио- и инфракрасно-' го диапазонов волн совпадают. Поэтому ниже приводятся только некоторые из них, обладающие специфическими особенностями в радиодиапазоне.

Важнейшим законом теплового радиоизлучения является закон, определяющий связь спектральной плотности излучения абсолютно черного тела (АЧТ) с температурой и длиной волны, выражаемый формулой Планка [33]. Для большинства энергетических расчетов в радиотеплолокации используют приближенную ф-лу Релея — Джинса

где R ачт (/> 71) — плотность излучения абсолютно черного тела на частоте f при заданной абсолютной температуре 7 Вт/(м2Х ХГц); с=3*108 м/с — скорость распространения электромагнитных волн; 6=1,38Х ХЮ-23 Дж/град — постоянная Больцмана; К — длина волны, м.

Отсюда следует, что для радиотеплолокации выгоднее использовать волны миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, чем волны сантиметрового и дециметрового диапазонов, на которых излучение значительно слабее.

Излучение реальных тел в большинстве случаев значительно отличается от излучения АЧТ не только интенсивностью, но и пространственным распределением, спектральной плотностью и поляризацией. Спектральная плотность радиоизлучения, как известно, зависит от длины волны. Однако в пределах полосы пропускания измерительного устройства спектральную плотность можно считать практически постоянной. Это обстоятельство позволяет пользоваться представлениями теории теплового излучения и характеризовать интенсивность радиоизлучения яркостной температурой Тя. Величина Тя определяется как температура АЧТ, имеющего на данной частоте в данном направлении такую же яркость, как и рассматриваемый источник. Поэтому Тя= =аГ, где а — коэффициент поглощения, показывающий, какую долю падающего потока облучения поглощает данный реальный излучатель.

Полное излучение реальных объектов определяется не только их собственным из-

13—644

лучением, но и наличием «подсветки», создаваемой рядом «подсвечивающих» излучателей. Для радиотеплолокации наиболее характерен случай, когда подсветка создается одновременно сплошной средой (атмосферой, космическим фоном) и рядом источников с малыми угловыми размерами (Солнце, Луна и пр.).

Суммарную излучаемую энергию мож*- но приравнять энергии излучения АЧТ и характеризовать так называемой «кажущейся температурой» Тк. Аналогично определению Тя температура Тк равна абсолютной температуре идеального излучателя, создающего собственное излучение, равное суммарному излучению данного реальн&ю излучателя и «подсветки», т„ е. Тк=аТ+ Н-рГп, где р — коэффициент отражения тела; Тп—радиояркостная температура подсвечивающего излучения.

Кажущаяся температура зависит как от Гя, так и от целого ряда других факторов (характер поверхности излучателя, степень поглощения среды, угол визирования и т. п.), строгий учет которых весьма затруднителен [23]. Достаточно полные характеристики кажущихся температур различных объектов получены эскперименталь- ным путем в ряде работ. Например, кажущиеся температуры земных покровов и некоторых наземных объектов на волне 8,6 мм определяются следующими значениями [25]: асфальт— 100—300 К, здания — 230—250 К, металлические конструкции — 50 К, реки, озера — 170—200 К’, почвы и растительность — 260—275 К, лесные массивы — 270—285 К-

Мощность радиотеплового излучения Риал является функцией температуры ТКу площади 5Ц объекта и т. д. Для объектов простой конфигурации наиболее существенны их температура Тк и площадь. При этом

где Af — полоса частот, в которой оценивается излучаемая мощность.

Возможность обнаружения объектов определяется наличием между ними температурного контраста, под которым понимается разность кажущихся температур объектов. При наличии температурного контраста объекты различаются по интенсивности поступающих от них излучений.

Чтобы оценивать возможность обнаружения радиотепловых излучений, нужно знать их энергетические характеристики и диаграммы направленности. В отличие от диаграмм направленности радиолокационного переизлучения, имеющего для большинства объектов изрезанную лепестковую структуру, диаграммы направленности радиотеплового излучения обладают гораздо большей равномерностью. В диаграммах собственного • радиотеплового излучения принципиально не может быть нулевых провалов, поскольку излучение объекта складывается из совершенно независимых