Добавил:
AverageTusurEnjoyer
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебники / 1664-itog
.pdf
171
От кодирующего
1
N
1
N
()()(
)
.
2
И
τ
()
t
ψ
ГВЧ АК
Рисунок 6.14. Схема получения ФКМ-сигнала с заданным кодом фазы
Фаз-ль
на π
К
устройства.
Схема, представленная на рисунке 6.14, может работать
как в режиме генерирования непрерывно повторяющихся M -
последовательностей (квазинепрерывный режим), так и в режиме фазовой манипуляции радиоимпульсов. И тот и другой
режимы используются в радиодальнометрии. В первом случае
уровень боковых лепестков функции неопределенности не пре-
вышает
от главного, во втором -
. Выбором достаточно
большого N обеспечивают приемлемое значение коэффициента сжатия и уровня боковых лепестков функции неопределенности.
6.6. Сжатие импульсов с линейной частотной модуляцией
Другим видом широкополосных сигналов, применяемых
в радиодальнометрии, являются сигналы с внутриимпульсной
линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).
Представим сигнал с ЛЧМ в виде
tt
−<
0
где
= ,
0
- полная фаза.
tAts ψcos
Пусть частота сигнала внутри импульса изменяется по за-
кону
172
)
∆
2
τ
f
∆
2
()cos()
stAtttAtt
СЖИ
τ
==∆⋅
τ
где
() (
f
ftf −−=
0
τ
И
- девиация частоты.
tt
0
;
И
tt
<−
0
,
Полная фаза находится интегрированием частоты
t
()2()2
tftdtftttψππ
==−−
∫
0
f
∆
00
( )
τ
И
Как видим, полная фаза сигнала при ЛЧМ изменяется по
квадратичному закону.
С учетом приведенных соотношений запишем сигнал с
ЛЧМ в виде
=−−=−
ωωϕ
00000
ω
∆
2
( ) ( )
2
τ
И
s
База сигнала
bkf
Схематически сигнал с ЛЧМ представлен на рисунке 6.15.
s(t)
(6.13)
t
t
0
И
Рисунок 6.15. Схематическое представление ЛЧМ сигнала
Согласованный фильтр для ЛЧМ-сигнала представляет
собой линию задержки, у которой задержка зависит от частоты
(такие линии задержки называют дисперсионными), так что все
частотные составляющие выходного сигнала в некоторый момент времени складываются в фазе. Приведенная на рисунке
6.16 схема с полосовыми фильтрами является приближением к
идеальной.
173
2
ω
∆
∆ωω0ω
Реальный
()()(
)
ωωω
=
(
)
ω
{
}
'
0
KjkSjjt
ωωω
τ
≥
(
)
(
)
∑
f
i
Вых. сигнал
f
n
f1< fi< f
n
f
1
Рисунок 6.16. Упрощенная схема согласованного фильтра для ЛЧМ
сигнала
Найдем сигнал на выходе согласованного фильтра. Для
этого спектр входного ЛЧМ-сигнала представим в виде
()
j
ϕω
S
SjBe
ωωω
=⋅−≤
( )
,
0
. (6.14)
Реальный вид спектра ЛЧМ-сигнала приведен на рисунке 6.17. Видно, что соответствующий формуле идеальный спектр
мало отличается от реального.
( )
ωjS
спектр
В
Рисунок 6.17. Спектр ЛЧМ-сигнала
Спектр выходного сигнала найдем по формуле
, (6.15)
jSjKjS
где
где 0'Иt
ВЫХ
- передаточная функция согласованного фильтра,
jK
()()exp
∗
=−
- момент появления максимального входного сиг-
нала, k - константа,
ωϕ
j
*
ω
−
S
eBjS
⋅=
. (6.17)
, (6.16)
174
()()(
)
[
]
cos().
ftt
′
&
Подставляя (6.14),(6.16) в (6.15), получим,
/
tj
ω
−
0
.
ВЫХ
ωωω
eBjSjKjS
⋅==
Амплитуду спектральных составляющих B найдем по
теореме Парсеваля:
2
A
0
E
τ djS
2
1
== ωω
И
∫
π
2
( )
2
, откуда
A
τ
0
И
B
=
2
.
f
∆
Выходной сигнал фильтра во временной области найдем,
используя преобразование Фурье спектральной плотности,
∞
1
() ( )
2
π
∫
∞−
ВЫХВЫХ
−
ω
tj
⋅= ωω
dejSts
.
Интегрируя для удобства только по положительным час-
тотам получим сигнал в комплексной форме,
∆
ω
+
ω
0
&
ВЫХ
()
2
1
π
ω
2
∫
∆
ω
−
0
2
/
−
ω
tj
−
ω
tj
0
⋅=
ω
deeBts
.
Выделяя действительную часть будем иметь,
()Re()
stst
ВЫХВЫХ
=∆−
==
sin()
ftt
π
∆−
A
0
τω
И
2
( )
()
ftt
π
∆−
′
0
′
0
( )
0
. (6.18)
стал в СЖk раз уже, чем входной, а его амплитуда возросла в
сунке 6.18.
Из полученной формулы следует, что выходной импульс
fτ∆
И
раз. Временная диаграмма импульса приведена на ри-
2
175
2/
f
∆
1/
f
∆
τ
0,64
Рисунок 6.18. Импульс на выходе согласованного фильтра
s
(t)
ВЫХ
1
≈
f1∆
t-t’
0
τ
1
Как следует из формулы (6.18) ширина главного лепестка
по нулям равна
, а по уровню 0,64 -
τ
k
СЖ
И
= τ
1
f
∆
f
∆=
И
.
.
Сигнал с ЛЧМ - лучший сигнал для разрешения по времени. Его эффективная полоса (см. подраздел 6.1) равна девиации
частоты, fFЭ∆∆ = . Диаграмма неопределенности ЛЧМ-сигна-
ла имеет вид, представленный на рисунке 6.19.
f
D
1
τ
И
f1∆
И
Рисунок 6.19. Диаграмма неопределённости ЛЧМ-сигнала
τ
6.7. Нелинейная радиолокация
Нелинейной радиолокацией называют область техники,
176
ω
связанную с обнаружением нелинейных электрических цепей.
Такие цепи (детекторы смесители и т. д.) имеются в любом радиоэлектронном устройстве. Идея нелинейного локатора иллюстрируется рисунком 6.20. Генератор облучает искомое устройство сигналом известной частоты. На нелинейном элементе образуются гармоники этой частоты. По ним и фиксируется наличие нелинейных цепей.
0
Ген.
2
ω
0
Пр.Инд.
Рисунок 6.20. Структурная схема нелинейного радиолокатора
Подобные устройства нашли практическое применение
в работе спецслужб по поиску спрятанной радиоаппаратуры.
6.8. Подповерхностная радиолокация
Так называют область радиолокации, связанную с обнаружением объектов искусственного и естественного происхождения, находящихся под поверхностью земли, например, для поиска и идентификации неметаллических мин. Такие локаторы
как правило, должны иметь хорошую разрешающую способность, следовательно, в них должны использоваться очень широкополосные сигналы. На практике зондирующие сигналы
представляют собой видеоимпульсы наносекундной и пикосекундной длительности.
6.9. Поляризационная радиолокация
Поляризационной радиолокацией называют ее область, в
которой используется преобразование целью поляризационной
структуры зондирующего электромагнитного поля.
Любое поле можно представить в ортогональном поляризационном базисе, например, линейном. Ортогональные по-
177
(,)
вг
EE
&&
(,)
првпрг
&&
в
г
E
E
&
&&&
ляризационные составляющие зондирующего
нимаемого
EE
полей связаны между собой матрицей,
и при-
называемой поляризационной матрицей рассеяния.
E
прв
E
прг
сс
=⋅
1,11,2
сс
2,12,2
14243
поляризационнаяматрица
рассеянияцели
.
Определение характеристик матрицы рассеяния (точнее
ее инвариантов) дает важные сведения о геометрической форме целей, представляет большой интерес для их идентификации. В настоящее время поляризационная радиолокация интенсивно развивается.
178
p
v
c
π
7.СЕЛЕКЦИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ
7.1. Постановка задачи
Во многих случаях движущиеся радиолокационные цели
необходимо наблюдать на фоне отражений от неподвижных или
малоподвижных объектов. Такие отражения называют пассивными помехами. Примеры: наблюдение автомобиля на фоне отражений от неровностей земной поверхности и строений, наблюдение самолета на фоне облака дипольных отражателей.
Пассивные помех могут на 30 - 80 дБ превышать уровень собственных шумов приемника. В связи с этим возможны:
-перегрузка приемников и, как следствие, потеря чувствительности;
-ухудшение наблюдаемости полезных сигналов на индикаторе.
Задача - рассмотреть методы селекции движущихся целей
(СДЦ) и оценить их эффективность.
7.2. Методы селекции движущихся целей
Методы СДЦ делятся на
1) когерентные, 2) некогерентные.
Когерентные методы основаны на эффекте Доплера. Некогерентные методы основаны на других эффектах.
Эффект Доплера, как известно, заключается в смещении
частоты сигналов, отраженных от подвижных целей,
2
ff
=
0
Д
.
Если объект неподвижен, то поступающие от него сигналы не
имеют такого смещения и когерентны с зондирующим (т.е. находятся в
жёстких фазовых соотношениях с ним). Если объект подвижен, то когерентности нет. Это и используется для СДЦ.
7.2.1. Когерентный метод непрерывного излучения
Структурная схема локатора приведена на рисунке 7.1.
179
0
f
R
v
2
.
R
v
c
Передатчик локатора излучает непрерывный гармонический
зондирующий сигнал на частоте
цели, движущийся со скоростью
. Сигнал, отраженный от
по отношению к локаторуу
приобретает доплеровский сдвиг частоты
ff
=⋅
0
Д
Пер.
АС
Рисунок 7.1. Структурная схема локатора с непрерывным немодулиро-
СМ
ПФ
ванным излучением
Сигнал доплеровской частоты образуется на входном нелинейном элементе приемника, выделяется фильтром (в зависимости от назначения локатора может использоваться полосовой фильтр или ФНЧ), усиливается и индицируется, как отражения от подвижной цели анализатором спектра АС. По измеренной частоте определяется скорость цели.
Данный метод СДЧ наиболее эффективен. Он позволяет
подавлять помехи от неподвижных отражателей до 80 дБ. Но у
локатора, построенного по схеме рисунка 7.1 есть недостаток:
он позволяет обнаружить объект, измерить его скорость и угловые координаты, но не позволяет измерять дальность.
7.2.2. Основные варианты схем
когерентно-импульсных локаторов
Чтобы измерять дальность, используют когерентные системы с импульсным методом измерения дальности (когерентно-импульсные системы). Их особенность: в момент приема
180
()()()
ututut
()2cos(2)
πψ
=+++
Ког
U
ψ
отраженного сигнала зондирующий уже окончен. Сравнить
их по фазе невозможно. Поэтому вырабатывается сигнал, когерентный с излученным и существующий во время приема
отраженного.
По способу получения когерентного напряжения коге-
рентно-импульсные локаторы делятся на:
1) локаторы с внешней когерентностью.
2) локаторы с внутренней когерентностью.
В первом случае когерентное напряжение вырабатыва-
ется вне локатора, во втором случае в локаторе.
Рассмотрим сначала РЛС с внешней когерентностью. В
качестве опорного напряжения в них используются отражения от неподвижных или малоподвижных объектов, расположенных на той же дальности, что и наблюдаемые цели.
Примеры: наблюдение наземных движущихся объектов
с борта самолета, когда опорным сигналом являются отражения от земли; наблюдение людей и движущейся техники с
помощью ПСНР - переносной станции наземной разведки,
когда опорным сигналом являются отражения от растительности, строений и т. д.
На рисунке 7.2 представлена укрупненная структурная
схема РЛС.
На входе детектора действует сумма полезного и опорного сигналов,
+=
СКогВхДет
. Считаем, что детектор ли-
нейный. Тогда на его выходе напряжение с точностью до постоянного коэффициента равно амплитуде суммарного сигнала
на входе
utUUUUft
ВыхДет C КогСКог
где
- амплитуда сигнала, отражённого от неподвижногоо
22
0
,
объекта,
- разность начальных фаз сигналов.
Соседние файлы в папке Учебники