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1、1.1多徑盲區(qū)問題1.1.1海面反射產(chǎn)生多徑效應(yīng)雷達所發(fā)射的電磁波在空中傳播時，除了直接照射目標外，還會通過海面的反射間接照射目標。通過海面反射的電磁波使得從目標所處的位置看好像存在一個位于海面之下的“鏡像”天線。同樣，從目標處反射回來的電磁波，除了直接回到天線的回波外，還會有通過海面的反射間接回到天線的回波。通過海面反射的回波使得從天線所處的位置看好像存在一個位于海面之下的“鏡像”目標。假設(shè)目標是理想點目標，海面對電磁波的反射為鏡面反射，那么雷達收到的目標回波共有種情況：①從雷達直接到目標并從目標直接回到雷
2、達的回波；②從雷達直接到目標并通過海面反射回到雷達的回波；③從雷達發(fā)射通過海面反射到達目標并直接回到雷達的回波；④從雷達發(fā)射通過海面反射到達目標并再次通過海面反射回到雷達的回波。上述幾種情況的回波在雷達接收饋元處疊加，成為雷達最終接收到的總回波?？偦夭ǖ拇笮∪Q于幾種不同路徑雷達回波彼此的幅度和相位差。第二、第三種情況都經(jīng)過海面一次反射，相對于直接回波的相位差由路程差和海面反射系數(shù)決定，二者基本相同，而第四種情況的回波經(jīng)過了兩次海面反射，相對于直接回波的相位差比第二、三種情況加倍?？梢詫懗隹偦夭ǖ谋磉_式如下：
3、其中，為總回波，為直接回波，為經(jīng)海面一次反射回波、為經(jīng)海面二次反射回波。為了討論簡便、突出主要問題，假設(shè)海面為理想水平鏡面，反射系數(shù)為幅度為1相位180度，并假設(shè)天線方向圖引入的不同回波的相位差可以忽略，則相位差主要取決于路程差。關(guān)于反射系數(shù)的假設(shè)其合理性可從下面這張圖得到驗證（來自IEEETRANSACTIONSONGEOSCIENCEANDREMOTESENSING,VOL.35,NO.5,SEPTEMBER1997,page1235，也可以參看新版《雷達手冊》第二章相關(guān)的圖。）當掠射角很小時（這個條件在
4、xxxA/xxxB中大部分距離段是成立的），無論水平極化波還是垂直極化波，海水反射系數(shù)基本上都是幅度為1相位180度。當掠射角稍大時（相當于xxxA/xxxB中比較近的距離段），水平極化波的海水反射系數(shù)基本保持幅度為1相位180度，而垂直極化波的海水反射系數(shù)雖然相位不再是180度，但幅度衰落很快，因此是次要成分。假設(shè)雷達發(fā)射的是單頻正弦波，則根據(jù)小掠射角時海水反射系數(shù)的特點、、可寫成如下形式：其中，為直接回波和經(jīng)海面一次反射回波的相位差，取決于雷達載波波長和兩種回波的路程差，也包括海面反射系數(shù)引入的相位差；是
5、其它因素引入的相位，假設(shè)對幾種回波相同?？偦夭椋河稍撌娇梢钥闯?，兩種回波路程差引起的相位差使得總回波的幅度發(fā)生變化（即式中的項），最壞的情況總回波幅度衰落為零，此時雷達無法看到點目標。路程差與天線高度、目標高度、目標距離等因素有關(guān)，下面作詳細分析。1.1.1多徑盲區(qū)的空間分布特征假設(shè)天線相對于海面高度為，目標相對于海面高度為，目標相對于雷達的距離為，不考慮地球曲率的影響（在雷達視線范圍內(nèi)可以假設(shè)海面是一個平面而不是球面），則雷達、目標、海面之間的幾何關(guān)系如下圖所示：圖中，、分別為直接回波和經(jīng)海面反射路徑的路
6、程。利用勾股定理可以得到：兩個式子相減得到：上式左邊即為路程差。由此得到兩種回波由于路程差導致的相位差為：總的相位差為（假設(shè)忽略波束方向圖等其它因素引入的相位差）：定義由于多徑效應(yīng)引起的回波衰落（多徑衰落）為（對數(shù)函數(shù)括號內(nèi)作了歸一化處理）：給定天線高度，則可以根據(jù)上式畫出多徑衰落隨高度和距離變化的關(guān)系。下面幾張圖是不同天線高度情況下，多徑盲區(qū)在距離-高度圖上的分布。圖中縱坐標為目標高度，橫坐標為目標距離。每個盲區(qū)從內(nèi)到外的四條線為等衰落線，分別對應(yīng)-40分貝、-30分貝、-20分貝、-10分貝的衰落。每張圖
7、對應(yīng)一種雷達天線高度。雷達載波頻率假設(shè)為9,410MHz（對應(yīng)波長為3.2公分）。下面幾張圖分別是上面幾張圖近距離部分的局部放大（其中200米以內(nèi)的部分沒有畫出）。如果用水平線在上圖中切取截面則得到一定目標高度時多徑衰落隨距離變化的關(guān)系圖。下面是幾種天線高度情況下的多徑衰落隨距離變化關(guān)系圖。下面是近距離局部放大圖：從這些盲區(qū)圖可以看出如下幾個特點：一、當目標距離遠遠大于天線高度和目標自身高度時，盲區(qū)基本上分布在目標高度與距離之比為常數(shù)的位置上，而且是連成片的。這是因為：當時，回波衰落，此時目標高度和距離之比滿
8、足：，可見，盲區(qū)位置與波長和天線高度有關(guān)，通過改變波長或雷達天線高度可以改變距離-高度圖上多徑盲區(qū)的分布。二、近距離處盲區(qū)出現(xiàn)得越來越頻繁。近距離處的盲區(qū)不成片，而是由一個一個的孤島構(gòu)成，這對于距離和高度都占據(jù)很大范圍的大目標來說影響要小一些，目標總有部分反射點的回波能夠被雷達探測到；但是對于小目標來說情況就不同了，很容易落入某個孤島形盲區(qū)，使得雷達難以探測到。而且由于盲區(qū)孤島出現(xiàn)得頻繁，小目標剛剛
