рассеяние радиоволн

РАССЕЯНИЕ РАДИОВОЛН - образование вторичного излучения, источниками к-рого являются неоднородности вещества, возбуждаемые полем первичной волны. Степень когерентности излучения таких вторичных источников определяется корреляц. связями поля не-однородностей среды. Интерференция вторичных волн вызывает образование сложной дифракц. картины распределения рассеянного поля, зависящей от структуры неоднородностей. Динамика и эволюция поля неодно-родностей приводят к соответствующей изменчивости его дифракц. картины, к флуктуациям параметров волны. Для матем. описания рассеяния эл--магн. волн на случайных неоднородностях в макроскопич. теории используются Максвелла уравнения ,в к-рых диэлектрич. проницаемость среды e(r, t) является случайной ф-цией координат и времени. Корреляц. ф-ции случайного поля флуктуации De(r, t) определяют угловой и частотный спектры рассеянного поля, колебания его интенсивности, амплитуды, фазы, поляризации. Так, при распространении плоской волны ср. интенсивность рассеянной в заданном направлении волны характеризуется сечением рассеяния, к-рое определяется спектральной плотностью флуктуации проницаемости

Величина s(q) определяет интенсивность рассеяния единицей рассеивающего объёма в единичный телесный угол, k₁, k₂ - волновые векторы падающей и рассеянной волн, q - угол между ними (угол рассеяния), w - круговая частота волны, c - угол между вектором электрич. поля в первичной волне и вектором k₂. Спектральная плотность является фурье-преобразованием корреляц. ф-ции флуктуации диэлект-рич. проницаемости.

На практике Р. р. играет двоякую роль. С одной стороны, оно приводит к ослаблению первичной волны, с другой - рассеянные в разл. направлениях волны вызывают увеличение поля в пунктах, куда оно не проникает в отсутствие рассеяния вообще, и могут, т. о., быть использованы для радиосвязи. Напр., благодаря Р. р. на флуктуациях электронной плотности в ионосфере возможна загоризонтная КВ-связь на расстояниях более 2000 км, что значительно превышает возможности чисто дифракц. проникновения поля за горизонт (см. Загоризонтное распространение радиоволн). Аналогично рассеяние волн на турбулентных неоднородностях тропосферы также способствует увеличению поля далеко за горизонтом. Явление Р. р. широко используется для целей дистанц. исследования свойств среды. Напр., Р. р. на тепловых флуктуациях электронной плотности позволяет измерить концентрацию электронов, ионную и электронную темп-ры в ионосферной и лаб. плазмах. Неоднородности тропосферы эффективно исследуются с помощью рассеяния "назад" импульсов радиолокаторов.

Если в среде возможно распространение неск. типов волн, то процесс рассеяния сопровождается трансформацией энергии волн одного типа в энергию волн др. типа. Так, эл--магн. волна в неоднородной плазме порождает рассеянные плазменные волны (и наоборот). Волна с одним типом поляризации порождает волну с др. типом поляризации. В нерегулярных волноводах из-за рассеяния происходит трансформация энергии одних мод в энергию других.

Термин "Р. р." употребляется не только в случае взаимодействия волн с неоднородностями, распределёнными по объёму. О рассеянии говорят при отражении радиоволн от шероховатых поверхностей (от взволнованной поверхности моря, от поверхности Земли и т. д.), при описании дифракции на отд. объектах (от следа ракеты, самолёта, облака и т. п.). Р. р. на метеорных следах используется для целей кратковрем. связи, работающей в течение жизни метеорного следа. Рассеяние на искусств. образованиях и структурах широко применяется в физике и технике. Примером может служить Р. р. на возмущении, порождаемом в атмосфере мощным звуковым импульсом. Доплеровское смещение частоты рассеянного сигнала позволяет определить скорость звука и, следовательно, высотное распределение темп-ры. Аналогично рассеяние волн на квазипериодич. структурах, возникающих при воздействии на ионосферу мощных радиоволн, служит для определения параметров верх. атмосферы (см. Распространение радиоволн).

Лит.: Татарский В. И., Распространение волн в турбулентной атмосфере, М., 1967; Введение в статистическую радиофизику, ч. 2 - Pытов С. М., Кравцов Ю. А., Татарский В. И., Случайные поля, М., 1978; Исима-ру А., Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, пер. с англ., т. 1-2, М., 1981.

Ю. А. Рыжов.

   <<      Предметный указатель      >>