Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов: Том 1. Поляризация плоских электромагнитных волн и её преобразования

В.Н. ТАТАРИНОВ 
С.В. ТАТАРИНОВ 
Л.П. ЛИГТХАРТ   
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

В СОВРЕМЕННУЮ ТЕОРИЮ 

ПОЛЯРИЗАЦИИ 

РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
  

 

H
V

R

L

O

1

XY
P

2
XY
P

3
XY
P

1
S
P

2
S
P

Im
XY
P

Re
XY
P

В.Н.ТАТАРИНОВ, С.В.ТАТАРИНОВ, 

Л.П.ЛИГТХАРТ 

 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

В СОВРЕМЕННУЮ ТЕОРИЮ 

ПОЛЯРИЗАЦИИ 

РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ 

 
 

Под редакцией 

В.Н.ТАТАРИНОВА 

 

ТОМ ПЕРВЫЙ 

 

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПЛОСКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ 

ВОЛН И ЕЁ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 

 
 

Издание второе, стереотипное 

 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 

Профессор 

Владислав Александрович Потехин 

 

 
 
 

 

Светлой памяти профессора 

                                                 Владислава Александровича Потехина 

                                                           посвящается эта книга 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УДК 621.396.96 
ББК 32.845 
Т12 
 
Н А У Ч Н А Я   С Е Р И Я  
П О Л Я Р И З А Ц И Я   Р А Д И О В О Л Н 
Редактор серии А.И.Козлов 
 
Р е д а к ц и о н н а я   к о л л е г и я : 
Н.В. Акиншин, Б.Г. Кутуза, А.И. Логвин, Д.С. Лукин, 
В.А. Сарычев, В.Н. Татаринов, А.П. Трифонов, Д.И. Колядов 
 
Р е ц е н з е н т ы : 
     проф., докт. техн. наук А.И. Логвин,    проф., докт. техн. наук Е.В. Масалов 
 
Татаринов В.Н., Татаринов С.В,  Лигтхарт Л.П. 
Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов 
(Том 1. Поляризация плоских электромагнитных волн и её преобразования). – 
Томск: Изд. Томского университета, 2012. – 380 с.: ил. (Сер. Поляризация 
радиоволн; Вып.2. Ред. серии А.И.Козлов) 
 
ISBN 5-7511-1995-5 
 
      Книга посвящена подробному и систематическому изложению основных методов 
теории представления состояний поляризации плоских электромагнитных волн и её 
преобразований. Подробно рассмотрены методы представления и преобразования 
полностью поляризованных волн с использованием геометрических параметров эллипса 
поляризации, параметров Стокса, вектора Джонса, декартовой, круговой и обобщенной 
комплексных плоскостей, а также поляризационной сферы. Проанализированы понятие 
близости состояний поляризации и групповые свойства поляризационного отношения. 
Рассмотрены методы анализа частично поляризованных волн на основе использования 
законов интерференции и матриц когерентности (2х2), (3х3) и (4х4), методы разложения 
матриц когерентности с использованием полных систем матриц Паули и Дирака.  
Рассмотрены вопросы преобразования поляризационной структуры волн  с использованием 
как матриц Джонса и Мюллера, так и матриц рассеяния точечных радиолокационных 
объектов.   
    Книга предназначена для радиоинженеров, аспирантов и студентов старших курсов 
радиотехнических специальностей,  специализирующихся в области радиолокации. 
 
  
 
 

                                                        
 
    Авторы, 2012 

                 

                                                                                 Издательство Томского 

университета, 2012 

                   

 

С

С

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА 
 
 

       Исследованию 
истории 
развития 
технологии 
использования 

поляризационной структуры электромагнитных волн с целью повышения 

информационной способности радиоэлектронных систем в бывшем Советском 

Союзе, а затем в Российской Федерации, посвящен ряд фундаментальных 

работ, 
опубликованных 
ведущими 
специалистами 
в 
области 

радиополяриметрии.  Рассматривая   этот вопрос, необходимо прежде всего 

отметить ретроспективный обзор проф. А.И.Козлова и проф. А.И.Логвина 

«Развитие радиополяриметрии в России»  [1], статью проф. В.А.Сарычева 

«Сложные сигналы произвольной поляризационной и временной структуры и 

их применение в электросвязи»  [2], а также  книгу «Поляризация сигналов в 

сложных транспортных радиоэлектронных комплексах» [3] под редакцией 

А.И.Козлова и В.А.Сарычева, посвященную результатам исследований, 

выполненных в Академии транспорта Российской Федерации по проблеме 

повышения информационной способности радиоэлектронных комплексов за 

счет использования поляризационной структуры электромагнитных волн. 

Отдельным разделом в этой книге приводятся материалы, касающиеся жизни и 

деятельности действительного члена Академии транспорта, профессора 

Владислава 
Александровича 
Потехина 
– 
общепризнанного 
лидера 

отечественной научной школы радиолокационной поляриметрии.   

      Работы по исследованию поляризационной структуры электромагнитных 

волн в СССР начались в 40-е – 50-е годы  20-го века. Начиная со второй 

половины 50-х годов, ведущая роль в этих исследованиях принадлежала 

военной академии им. А.Ф.Можайского (Ленинград).  Основные результаты 

исследований, проведенных в стенах академии и завершенных к середине 60-х 

годов, были опубликованы в монографиях «Поляризация радиолокационных 

сигналов»  (Д.Б.Канарейкин, Н.Ф.Павлов, В.А. Потехин) [4] и «Морская 

поляриметрия» (Д.Б.Канарейкин, В.А.Потехин, И.Ф.Шишкин) [5]. Появление 

этих монографий стимулировало новую волну интереса к исследованиям в 

данной области, а их пионерский характер был подтвержден переводом ряда  

глав монографии «Поляризация радиолокационных сигналов», посвященных 

статистической теории поляризации радиоволн,  на английский  язык с 

изданием в США под названием “Radar Polarization Effects” (New York, 

McMillan, 1974). К концу 60-х годов Академия им. А.Ф.Можайского становится 

ведущим центром бывшего Советского Союза в области радиолокационной 

поляриметрии. Становление этой области радиолокации в крупных научных 

центрах СССР, таких как Москва, Харьков, Томск, Тула, и др. связано с 

ведущими специалистами Академии и, прежде всего, с деятельностью 

В.А.Потехина. 

       Результаты исследований в области статистической теории поляризации и 

теории когерентности электромагнитного поля, определяющей поляризационно 

– когерентные свойства радиосигналов, были опубликованы в 1974 г. в 

монографиях «Введение в статистическую теорию поляризации радиоволн» 

(С.И.Поздняк, В.А Мелитицкий) [6] и «Вопросы классической теории 

частичной когерентности случайного электромагнитного поля»  (В.А.Потехин, 

В.Н.Татаринов) [7]. В дальнейшем успешное сотрудничество Академии им. 

А.Ф.Можайского 
с 
Томским 
институтом 
систем 
управления 
и 

радиоэлектроники привело к тому, что ответственный редактор серии 

«Статистическая теория связи» Б.Р.Левин счел необходимым опубликовать в 

1978 г. в качестве 10-го выпуска серии монографию В.А.Потехина и 

В.Н.Татаринова 
«Теория 
когерентности 
электромагнитного 
поля» 
[8]. 

А.И.Козлов и А.И.Логвин  [1] отмечают, что в этой монографии   «…вскрыты 

глубинные физические основы процесса поляризации электромагнитных волн, 

что может служить методологической основой для дальнейших углубленных 

исследований в этом направлении…», а В.А.Сарычев в своей статье [2]  

указывает, что монографии «Теория когерентности электромагнитного поля» и 

«Введение в статистическую теорию поляризации радиоволн» в совокупности 

дают фундаментальный подход к задачам статистической радиополяриметрии.   

Значительный 
вклад 
в 
 
создание 
общей 
теории 
поляризации 

электромагнитных 
волн 
внесла 
монография 
В.В.Богородского, 

Д.Б.Канарейкина и А.И. Козлова «Поляризация рассеянного и собственного 

радиоизлучения земных покровов»  [9], в которой был рассмотрен широкий 

круг 
вопросов, 
связанных 
как 
с 
общетеоретическими 
положениями 

поляризации 
электромагнитных 
волн, 
так 
и 
с 
поляризационными 

характеристиками широкого класса радиолокационных целей, включая 

искусственные и естественные объекты. 

     Исследования поляризационных свойств электромагнитных волн показали, 

что их использование приводит также к повышению эффективности систем 

связи (см. монографию А.П.Родимова и В.В.Поповского «Статистическая 

теория поляризационно-временной обработки сигналов и помех в линиях 

связи» [10]),  а в качестве последних достижений в применении 

поляризационных свойств  электромагнитных волн в электросвязи следует 

указать на использование в этой области сверхширокополосных сигналов, 

наделенных поляризационной структурой  [2]. 

        Таким образом, вплоть до распада СССР, лидирующее положение в 

мировой радиолокационной радиополяриметрии занимали работы и результаты 

советских ученых и специалистов. В рассматриваемый период на Западе 

существовала только одна серьезная научная школа, основанная проф. Дж. 

Хойненом 
(J.R.Huynen), 
защитившем 
свою 
Ph.-D 
диссертацию 
в 

Технологическом университете Делфта (Нидерланды) и затем опубликовавшем 

её 
в 
Роттердаме 
под 
названием 
«Феноменологическая 
теория 

радиолокационных целей» [11]. Данную книгу можно расценивать как один из 

фундаментальных вкладов в основание современной радиолокационной 

поляриметрии.   Кроме указанной (единственной!) монографии, на Западе было 

опубликовано значительное число статей, посвященных различным аспектам 

радиолокационной поляриметрии. В качестве ведущих исследователей Запада в 

этой области необходимо упомянуть профессоров В.Бернера (США), К.Баума 

(США), Ш.Клауда (Великобритания), Е.Крогагера (Дания), З.Кжиш (Польша), 

Е.Люнебурга (Германия),  Л.Лигтхарта (Нидерланды), Е. Потье и Дж. Сайярда  

(Франция).   

       Но, как справедливо отмечает проф. В.А.Сарычев [2], сегодняшние реалии 

заключаются в том, что на Западе количество крупных научных центров в 

области радиополяриметрии возрастает, а в России   как  число таких центров, 

так и количество активно работающих в них ученых и специалистов заметно 

сократилось. Ведущие российские поляриметрические научные школы в 

настоящее время возглавляют А.И.Козлов, А.И.Логвин,  В.А.Сарычев, 

В.Н.Татаринов [2].  

      В 2005 году издательство «Радиотехника» (Москва) выпустило в свет 

фундаментальную монографию А.И.Козлова, А.И.Логвина и В.А.Сарычева 

«Поляризационная 
структура 
радиолокационных 
сигналов» 
[12]. 
Эта   

монография представляет собой первый том   научной серии «Поляризация 

радиоволн» 
(редактор 
серии 
А.И.Козлов, 
редакционная 
коллегия: 

Н.В.Акиншин, 
Б.Г.Кутуза, 
А.И.Логвин, 
Д.С.Лукин, 
В.А.Сарычев, 

В.Н.Татаринов, А.П.Трифонов, Д.В.Колядов) и является заметным событием 

для российских специалистов в области радиополяриметрии. Высокий научный 

уровень книги адресован  прежде всего специалистам высшей квалификации, 

но, 
к 
сожалению, 
это 
делает 
ее 
малодоступной 
для 
начинающих 

исследователей, аспирантов, стажеров и молодых инженеров.      

       Отмечая, что опыт многолетнего международного сотрудничества в 

области 
радиолокационной 
поляриметрии 
 
выявил 
необходимость 

существования единого фундамента научных знаний и умений, а также единой 

научной терминологии   в этой области, нетрудно понять насущную 

необходимость  существования настольной книги, т.е. учебника и справочника 

по теории поляризации электромагнитных волн, пригодного для использования   

инженерами, аспирантами и студентами старших курсов радиотехнических и 

радиофизических специальностей.  Предлагаемая вниманию читателей книга 

(её первый том) была задумана ещё при жизни В.А.Потехина, но реальная 

действительность отодвинула время её подготовки почти на десять лет. В 

значительной степени завершение работы над этой книгой было обусловлено 

активным сотрудничеством   научных школ профессоров В.Н.Татаринова 

(Россия) и Л.П.Лигтхарта (Нидерланды).  

        Материалы  книги были использованы В.Н.Татариновым при подготовке и 

прочтении 
 
 
курса 
лекций 
 
«Радиолокационная 
поляриметрия» 
в 

Технологическом университете Делфта (Нидерланды, Делфт, 1994 г.) и  в 

Варшавском Технологическом университете  (Польша, Варшава, 1995 г.), а 

также В.Н.Татариновым и С.В. Татариновым при подготовке и прочтении   

курса лекций «Основы теории поляризации радиолокационных сигналов» в 

Национальной Академии наук и технологий   Республики Вьетнам (Вьетнам, 

Ханой, 1995 г.)  Книга  публикуется   на русском языке в Российской 

Федерации  и на английском языке в Королевстве Нидерланды. Российское 

издание   представляет собой  второй  том упомянутой выше   научной серии 

«Поляризация радиоволн» 

Авторы надеются, что данная книга будет полезна и необходима как  

специалистам, активно ведущим исследования  в области радиолокационной 

поляриметрии, так и молодым ученым, которые  считают необходимым   

получение достаточно высокого уровня теоретического  образования   для 

участия в этих исследованиях. 

 

                                                                                         Проф. В.Н.Татаринов