论文部分内容阅读
[摘 要]船用雷达在工作过程中通常会受到很多外界环境因素的影响，这些影响因素决定了船用雷达工作时的准确程度。其中，雨滴对船用雷达的影响已经成为雷达操纵者关注的焦点。船用雷达主要由S波段和X波段两部分组成，本文从雨滴对这两个波段的吸收作用和散射作用出发探究雨滴对船用雷达的作用。研究结果显示，雨滴在两个不同波段的吸收和散射作用均是不同的。具体表现为：雨滴对X波段电波的散射作用比吸收作用要大；而雨滴对X波段电波的吸收作用则大于其对S波段电波的吸收作用。因此，下雨时人们为了减小雨滴对雷达工作效率的影响常常会选用S波段的雷达来进行工作。
[关键词]船用雷达；X波段；S波段；散射；吸收
中图分类号：TN011 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0161-01
船用雷达发射出的一部分电波在传播过程中会被目标吸收，被吸收的部分在一定条件下转化成热能[1]。另外一部分被目标散射后被雷达再次接收。笔者在实地调查的基础上探究雨滴对雷达两个波段的影响，从而分析雨滴对船用雷达的整体作用。有时船用雷达发出的电波传播时的波长要比雨滴的直径大很多，这种情况下电波的减弱基本上是由雨滴对电波的吸收而造成的。另一种情况，如果电波波长小于雨滴的直径，那么电波的减弱在大多数情况下和雨滴的散射有关。由此看来，雨滴对军用雷达电波的影响主要表现在两个方面，那就是雨滴对电波的吸收作用和散射作用。这两方面的作用都会在一定程度上减弱船用雷达发出的电波，雨点越大影响就会越大。当考虑到船用雷达在电波传输过程中有可能遇到雨滴时，雷达电波的传输路径最好进行修正，如果我们无法改变其传输路线时我们就应该对雨滴影响雷达电波的方面做到充分的认识和了解。只有对雨滴在船用雷达电波方面的影响进行深入了解后，我们才能正确的利用这一规律。
一、雨滴对船用雷达电波散射作用的表现
散射是雨滴对于船用雷达产生的一个主要作用，它在整个作用过程中具有举足轻重的地位。在下雨天气，雨滴能够对射入的电波进行散射，并能够使其重新返回到船用雷达中。这时电波的数量会受很多因素的影响。其中表现最明显的是电波工作时间的长短、雨滴的状态以及雨滴的吸收能力等。电波工作时间的长短是雨滴反射电波的前提，电波工作时间越长，雨滴反射回船用雷达的电波就会越多。反之则会有很少量的电波能够重新进去到雷达系统。其次，雨滴的状态和形状也会对反射电波的数量产生一定的影响。雨滴体积越大、形状越圆润，反射回船用雷达的电波就会越多。最后，雨滴的吸收能力是反射电波数量多少的关键，如果雨滴具有较强的吸收能力，那么其反射回雷达电波的数量就会降低。S波段和X波段是船用雷达常用的两个波段，这两个波段的波长分别是1cm和3cm，它们总是比目标的尺寸要小。这就为雨滴散射电波提供了条件。
二、雨滴对船用雷达电波的吸收作用
雨滴对于船用雷达电波的作用除了散射作用外还具有吸收作用。吸收作用的主要是电波射入后，船用雷达发射的电波投射到雨滴上，其中有一部分电波能量被雨滴吸收而发热损耗。雨滴是由许多分子组成的，分子中含有一定数量的化学键，这些化学键会吸收雷达发出的电波。另外，构成分子的原子也会吸收一定的能量。当雨滴接触到船用雷达发出的电波时，由于雨滴产生的阻力和空气阻力的大小相同，一部分电波会被反射回去。当另一部分电波进入雨滴后会对其内部的电子和离子等粒子产生作用。射入的电波会改变这些粒子的运动方式，使这些粒子的状态发生改变。在电波作用下这些粒子的运动状态一般会变成涡流、极化、驰豫、偶极子转动、共振、磁化、畴壁移动等。[2]这一变化的最终目的是消耗射入的电波的数量，这就是雨滴对船用雷达电波产生的吸收作用。
雨滴中的电磁参数对雷达所发出电波的吸收程度也会产生一定的影响。然而，因为不同雨滴结构上的差异，雨滴对电波吸收程度的影响也有大有小。这种差异主要是由不同雨滴中分布迥异的电波参数决定的。这就是雨滴吸收电波时最主要的影响因素。
三、雨滴对船用雷达电波的散射和吸收作用的比较
通过以上分析我们可以知道散射和吸收对船用雷达电波的作用都很大，但是两者对于雷达的作用在某些方面还是不同的。他们在X波段和S波段两种环境下会表现出不同的状态。当使用X波段的船用雷达受到雨滴影响时，雨滴对于雷达电波的散射作用就比吸收作用重要的多。[2]换言之，被雨滴反射回的电波会更多的被雷达接收机接收。这种情况下，一部分被散射的电波还会回到雷达接收器中，这样就会减少雨滴对于电波的损耗。相反，当使用S波段的船用雷达受到雨滴影响时，雨滴对于雷达电波的吸收作用就会比散射作用重要的多。因为雨滴对于X波段电波的散射作用大于吸收作用，而对于S波段的吸收作用要大于散射作用。由此，我們可以根据雨滴对不同波段散射和吸收状况的不同，适时的调整对X波段和S波段的使用。例如在雨天时我们可以使用S波段的船用雷达，而在晴天我们就应该选择使用X波段的船用雷达。
两种不同的情况会产生截然不同的结果，在研究过程中我们把这两种情况进行了深入对照和分析。由此，我们可以在不同情况下做出不同的安排，争取能够让船用雷达的工作效率和利益实现达到最高。
结语
综上所述，雨滴对船用雷达电波的主要作用可以表现在吸收和散射两个方面。但是，不同状态的雨滴有不同的吸收能力和辐射能力，不同波段下雨滴的吸收和散射也不相同。由于雨滴状态千变万化，同一类雨滴的形成过程不同，吸波性能也不同，另外加上同一类雨滴电磁参数的不同，因此要想全面深刻的搞清雨滴对船用雷达电波的作用是相当困难的。但是，如果能弄清这一问题，就会在很大程度上提高船用雷达的工作效率，从而会为我国军事和渔业雷达的应用做出重要的贡献。所以目前我们需要进行的工作主要是：以应用需要为前提，对某一种情况下雨滴对雷达电波的作用进行全面深刻的研究。我们所进行的这些工作是表面的，也是相当肤浅的，我们希望通过我们所做的工作，能够引起气象学家、天文学家以及军事学家的高度关注。更希望他们能够在更高层次上对这一问题进行探索和研究，为人类雷达电波事业的发展指出一条明路。
参考文献
[1]赵艳丽，罗鹏飞，于群，刘剑.基于相控阵雷达的自适应采样目标跟踪算法研究[J].现代雷达，2013（10）
[2]粟塔山.最优化计算原理与处落地程序设计[M].长沙国防科技大学，2010（3）
[3]王 晶，邹敏，赵永伟，王志军等.相控阵雷达系统仿真[J].实验科学与技术，2011（6）
[关键词]船用雷达；X波段；S波段；散射；吸收
中图分类号：TN011 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0161-01
船用雷达发射出的一部分电波在传播过程中会被目标吸收，被吸收的部分在一定条件下转化成热能[1]。另外一部分被目标散射后被雷达再次接收。笔者在实地调查的基础上探究雨滴对雷达两个波段的影响，从而分析雨滴对船用雷达的整体作用。有时船用雷达发出的电波传播时的波长要比雨滴的直径大很多，这种情况下电波的减弱基本上是由雨滴对电波的吸收而造成的。另一种情况，如果电波波长小于雨滴的直径，那么电波的减弱在大多数情况下和雨滴的散射有关。由此看来，雨滴对军用雷达电波的影响主要表现在两个方面，那就是雨滴对电波的吸收作用和散射作用。这两方面的作用都会在一定程度上减弱船用雷达发出的电波，雨点越大影响就会越大。当考虑到船用雷达在电波传输过程中有可能遇到雨滴时，雷达电波的传输路径最好进行修正，如果我们无法改变其传输路线时我们就应该对雨滴影响雷达电波的方面做到充分的认识和了解。只有对雨滴在船用雷达电波方面的影响进行深入了解后，我们才能正确的利用这一规律。
一、雨滴对船用雷达电波散射作用的表现
散射是雨滴对于船用雷达产生的一个主要作用，它在整个作用过程中具有举足轻重的地位。在下雨天气，雨滴能够对射入的电波进行散射，并能够使其重新返回到船用雷达中。这时电波的数量会受很多因素的影响。其中表现最明显的是电波工作时间的长短、雨滴的状态以及雨滴的吸收能力等。电波工作时间的长短是雨滴反射电波的前提，电波工作时间越长，雨滴反射回船用雷达的电波就会越多。反之则会有很少量的电波能够重新进去到雷达系统。其次，雨滴的状态和形状也会对反射电波的数量产生一定的影响。雨滴体积越大、形状越圆润，反射回船用雷达的电波就会越多。最后，雨滴的吸收能力是反射电波数量多少的关键，如果雨滴具有较强的吸收能力，那么其反射回雷达电波的数量就会降低。S波段和X波段是船用雷达常用的两个波段，这两个波段的波长分别是1cm和3cm，它们总是比目标的尺寸要小。这就为雨滴散射电波提供了条件。
二、雨滴对船用雷达电波的吸收作用
雨滴对于船用雷达电波的作用除了散射作用外还具有吸收作用。吸收作用的主要是电波射入后，船用雷达发射的电波投射到雨滴上，其中有一部分电波能量被雨滴吸收而发热损耗。雨滴是由许多分子组成的，分子中含有一定数量的化学键，这些化学键会吸收雷达发出的电波。另外，构成分子的原子也会吸收一定的能量。当雨滴接触到船用雷达发出的电波时，由于雨滴产生的阻力和空气阻力的大小相同，一部分电波会被反射回去。当另一部分电波进入雨滴后会对其内部的电子和离子等粒子产生作用。射入的电波会改变这些粒子的运动方式，使这些粒子的状态发生改变。在电波作用下这些粒子的运动状态一般会变成涡流、极化、驰豫、偶极子转动、共振、磁化、畴壁移动等。[2]这一变化的最终目的是消耗射入的电波的数量，这就是雨滴对船用雷达电波产生的吸收作用。
雨滴中的电磁参数对雷达所发出电波的吸收程度也会产生一定的影响。然而，因为不同雨滴结构上的差异，雨滴对电波吸收程度的影响也有大有小。这种差异主要是由不同雨滴中分布迥异的电波参数决定的。这就是雨滴吸收电波时最主要的影响因素。
三、雨滴对船用雷达电波的散射和吸收作用的比较
通过以上分析我们可以知道散射和吸收对船用雷达电波的作用都很大，但是两者对于雷达的作用在某些方面还是不同的。他们在X波段和S波段两种环境下会表现出不同的状态。当使用X波段的船用雷达受到雨滴影响时，雨滴对于雷达电波的散射作用就比吸收作用重要的多。[2]换言之，被雨滴反射回的电波会更多的被雷达接收机接收。这种情况下，一部分被散射的电波还会回到雷达接收器中，这样就会减少雨滴对于电波的损耗。相反，当使用S波段的船用雷达受到雨滴影响时，雨滴对于雷达电波的吸收作用就会比散射作用重要的多。因为雨滴对于X波段电波的散射作用大于吸收作用，而对于S波段的吸收作用要大于散射作用。由此，我們可以根据雨滴对不同波段散射和吸收状况的不同，适时的调整对X波段和S波段的使用。例如在雨天时我们可以使用S波段的船用雷达，而在晴天我们就应该选择使用X波段的船用雷达。
两种不同的情况会产生截然不同的结果，在研究过程中我们把这两种情况进行了深入对照和分析。由此，我们可以在不同情况下做出不同的安排，争取能够让船用雷达的工作效率和利益实现达到最高。
结语
综上所述，雨滴对船用雷达电波的主要作用可以表现在吸收和散射两个方面。但是，不同状态的雨滴有不同的吸收能力和辐射能力，不同波段下雨滴的吸收和散射也不相同。由于雨滴状态千变万化，同一类雨滴的形成过程不同，吸波性能也不同，另外加上同一类雨滴电磁参数的不同，因此要想全面深刻的搞清雨滴对船用雷达电波的作用是相当困难的。但是，如果能弄清这一问题，就会在很大程度上提高船用雷达的工作效率，从而会为我国军事和渔业雷达的应用做出重要的贡献。所以目前我们需要进行的工作主要是：以应用需要为前提，对某一种情况下雨滴对雷达电波的作用进行全面深刻的研究。我们所进行的这些工作是表面的，也是相当肤浅的，我们希望通过我们所做的工作，能够引起气象学家、天文学家以及军事学家的高度关注。更希望他们能够在更高层次上对这一问题进行探索和研究，为人类雷达电波事业的发展指出一条明路。
参考文献
[1]赵艳丽，罗鹏飞，于群，刘剑.基于相控阵雷达的自适应采样目标跟踪算法研究[J].现代雷达，2013（10）
[2]粟塔山.最优化计算原理与处落地程序设计[M].长沙国防科技大学，2010（3）
[3]王 晶，邹敏，赵永伟，王志军等.相控阵雷达系统仿真[J].实验科学与技术，2011（6）