Вопрос 16: в чем заключается физический принцип измерения радиальной скорости объектов в радиолокации и радионавигации.

Эффект Доплера используется как для определения скорости радиолокационных целей относительно радиолокатора по отраженному сигналу, так и для определения скорости движущихся объектов относительно неподвижных удаленных точек. Этот случай типичен для радионавигации.

Рассмотрим первый случай.

Пусть: - излучаемый сигнал, где - его начальная фаза.

- принимаемый сигнал, где - его полная фаза, - расстояние до цели.

Частота сигнала – производная от его полной фазы по времени:

,

откуда получаем, что частота принимаемого сигнала

,

где - радиальная скорость цели.

Величина называется доплеровским смещением частоты. Измеряя его, можно вычислить радиальную скорость цели.

Во втором случае, когда рассматривается доплеровским смещением частоты сигнала, излучаемого движущимся объектом, в неподвижной точке пространства, справедлива формула

,

где - радиальная скорость объекта относительно измерительного пункта.

17. Какие сигналы в радиолокации и радионавигации называют сложными? Приведите пример.

Характеристики обнаружения зависят от энергии принятого сигнала Е. С другой стороны, разрешающая способность по дальности и дисперсия эффективной оценки измерения временной задержки определяются формулами:

В обычных сигналах

Возникает противоречие: увеличение приводит к увеличению дальности действия, но к ухудшению точности и разрешающей способности. Для разрешения этого противоречия используют сложные сигналы, у которых . Величина b называется базой сигнала. Если база превышает единицу, сигнал называется сложным. Для получения сложных сигналовиспользуют внутриимпульсную модуляцию. Сжатие сложных сигналов осуществляется согласованным фильтром. Действительно, пусть на вход согласованного фильтра, включенного в схему обнаружителя (рис. 2), поступает сигнал s(t).

Рис. 2 Сжатие сигнала согласованным фильтром.

Сигнал на выходе фильтра с импульсной характеристикой имеет вид

Из этого выражения следуе, что сигнал на выходе согласованного фильтра совпадает по форме с АКФ входного сигнала. Ширина АКФ по порядку равна интервалу корреляции: , где - ширина спектра сигнала.

Отсюда

то есть выходной импульс сжимается в базу раз по сравнению с выходным, при этом его амплитуда возрастает в соответствии с законом сохранения энергии. В современных системах база достигает нескольких тысяч.

В качестве примера рассмотрим фазокодоманипулированный (ФКМ) сигнал - импульсный сигнал, разбитый на парциальные импульсы, у каждого из которых своя начальная фаза (рис. 3).

Рис. 3 ФКМ сигнал

Имеют место соотношения:

где N- количество парциальных импульсов в ФКМ сигнале.

Коды фазы обычно бинарные, но бывают и более сложные. Для синтеза оптимального обнаружителя ФКМ сигнала будем рассматривать его как пачку когерентных импульсов. Очевидно, в данном случае схема оптимального обнаружителя должна иметь следующие особенности:

- задержка между соседними отводами линии задержки должна быть равна длительности парциального импульса

- в некоторые отводы линии задержки должны быть включены фазовращатели, обеспечивающие синфазное суммирование сигналов.

Соответствующая структурная схема представлена на рис. 4. На схеме ФВ - фазовращатели, СФ - фильтр, согласованный с парциальным импульсом ФКМ сигнала. Рассмотрим пример. Пусть ФКМ сигнал состоит из трех парциальных импульсов с начальными фазами 0, 0, (рис. 5а). Схема опти-мального обнаружителя такого сигнала представлена на рисунке 5б, а эпюры напряжений в характерных точках схемы на рис. 6.

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

На эпюрах 1-3 показаны начальные фазы сигналов, на эпюре 5 -огибающая сигнала на выходе согласованного фильтра. Нетрудно видеть, что длительность выходного импульса по уровню 0,5 от амплитуды равна , то есть входной сигнал длительностью сжат в b=3 раза.