Основы радиолокации

Поглощение

Электромагнитная волна может частично или полностью поглощаться при распространении в поглощающей среде вследствие взаимодействия с молекулами и атомами этой среды. В этом процессе энергия волны передается веществу, что может вызывать значительные изменения внутри среды. В основном, энергия волны преобразуется в тепловую энергию.

Поглощение электромагнитного излучения незначительно на низких частотах, меньших 3 Гигагерц (то есть на длинах волн больше десяти сантиметров или четырех дюймов) в условиях ясной погоды. С увеличением частоты электромагнитного излучения происходит достижение резонансных частот молекул, содержащихся в атмосфере Земли. В таких случаях ослабление энергии электромагнитной волны, вызванное поглощением, увеличивается. Данное явление иллюстрируется двумя пиками кривой зеленого цвета на Рисунке 1.

Величина поглощения зависит от частоты волны и от длины пути, проходимого волной в поглощающей среде.

Количество неконденсированного водяного пара в атмосфере характеризуется параметром «относительная влажность» и зависит от температуры: теплый воздух может вмещать больше водяного пара, чем холодный. Таким образом, поглощение электромагнитных волн зависит также от относительной влажности и температуры среды.

Потери за счет атмосферного поглощения определяются двумя составляющими: основное атмосферное поглощение (см. выше), а также дополнительное поглощение, определяемое погодными условиями (туман, дождь и т.п.). При прохождении через слои воздуха и водяного пара электромагнитные волны испытывают ослабление. Этот процесс определяется, в основном, наличием водяного пара и двухатомных молекул кислорода. Часть энергии электромагнитной волны преобразуется в тепло, а другая часть рассеивается на молекулах, которые, в данном случае, действуют как диполи.

По Рисунку 1 видно, что поглощение увеличивается с увеличением относительной влажности воздуха. Кроме этого, поглощение растет с увеличением частоты излучаемой волны.

Из этого можно сделать вывод о том, что не все частоты одинаково подходят для разных радиолокационных задач. Например, высокие частоты не подходят для радиолокаторов дальнего действия. И наоборот, сильное поглощение электромагнитных колебаний на частоте около 75 Гигагерц, вызванное молекулами кислорода, используется, например, в разработанной компанией Mercedes системе Pre-Safe Brake Assist Plus (система упреждающего торможения), построенной на основе радиолокационных датчиков. В данном случае атмосферное поглощение помогает избегать (уменьшать влияние) взаимных помех.

Следует отметить, что атмосферное поглощение электромагнитных волн присутствует всегда и избежать его невозможно. Кроме этого, его трудно точно рассчитать по причине постоянного изменения определяющих факторов.