Лаба19

Цель работы – исследование свойств импульсного сигнала с ЛЧМ, ознакомление с принципами построения и характеристиками фильтра сжатия, выполненного на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Теоретически и экспериментально исследуются:

а) основные характеристики согласованного фильтра – АЧХ и ИХ;

б) разрешающая способность по дальности одиночного сигнала с ЛЧМ;

в) улучшение отношения с/ш на выходе СФ при различных параметрах сигнала;

г) влияние искажений при формировании и обработке сигнала на форму отклика СФ.

Домашняя подготовка:

1) Структурная схема приемного тракта РЛС, излучающей ЛЧМ сигнал.

Установка состоит из трех блоков:

- имитатор импульсного или непрерывного сигнала;

- блок, включающий устройство формирования и согласованной фильтрации на основе фильтра на ПАВ, измеритель мгновенной частоты (ИМЧ) с перестраиваемым гетеродином и генератор короткого импульса (ГКИ);

- блок питания установки.

Имитатор имеет два режима работы. Управления режимами происходит с помощью переключателя S2.

Режим 1:

Имитатор формирует импульсные сигналы с ЛЧМ от одной или двух целей, разнесенные во времени, на Δt_з = 0.7 мкс. Уровень второго сигнала регулируется. Параметры сигнала с ЛЧМ: центральная частота f₀ = 10 МГц, длительность импульса τ_и = 30 мкс, девиация частоты Δf_c = 3 МГц, скорость изменения частоты в импульсе К_опт = 100 кГц/мкс, период повторения импульсов Т_п = 500 мкс.

Для исследования влияния искажений на форму выходного сигнала СФ в сигнал вводятся искажения: фазовые квадратичные путем вариации скорости изменения частоты в импульсе К, периодические модуляционные (к пилообразному напряжению, управляющему частотой генератора ЧМ, добавляется слабый модулирующий сигнал U_мод = 0.1 В и F_мод = 100 кГц).

Режим 2:

Исследование АЧХ СФ. С выхода имитатора поступает непрерывный сигнал с ЛЧМ, период функции модуляции T_п2 = 14 мс, девиация частоты Δf_c = 7 МГц, средняя частота f₀ = 10 МГц, скорость изменения частоты К_опт = 100 кГц/мкс.

2. Построение сечение НДАФ в плоскостях ρ(τ,0) и ρ(0,F) и топографического сечения ДАФ для импульсного сигнала с ЛЧМ.

Длительность импульса:

Девиация частоты:

Скорость изменения частоты в импульсе:

НДАФ для одиночного ЛЧМ сигнала имеет вид:

Заметим, что НДАФ для одиночного ЛЧМ импульса совпадает с НДАФ для одиночного радиоимпульса, если провести замену:

Сечение НДАФ в плоскости F = 0:

τ, мкс

Сечение НДАФ в плоскости τ = 0:

F, кГц

Топографическое сечение:

_где:

4. Расчет коэффициента сжатия:

5. Расчет длительности сжатого импульса для двух значений девиации частоты в импульсе. Оценка разрешающей способности двух сигналов.

Девиация частоты:

Длительность сжатого импульса:

Разрешающая способность по дальности:

6. Расчет выигрыша в отношении с/ш на выходе СФ при длительности импульса τ_и1 = 30 мкс, τ_и2 = 15 мкс и скорости изменения частоты К = 0.1 МГц/мкс:

Выигрыш в отношении c/ш на выходе фильтра сжатия:

Итак, выигрыш в соотношение c/ш составляет в 9.49 и 4.74 раз соответственно.

7. Расчет смещения сжатого импульса за счет доплеровской поправки: F_д = 100 кГц.

8. Оценка искажений (уменьшение амплитуды и расширения главного лепестка) в сжатом сигнале при вариации К на 10%.

За время τ_и/2 образуется дополнительный набег фаз.

По графикам (рис. 19. П2, 19. П3), представленным в Приложении 2 описания данной лабораторной работы, оценим искажения сигнала для двух случаев:

а) без схемы коррекции боковых лепестков: уменьшение амплитуды составит на 70%, а расширение лепестка сжатого импульса составит 80%;

б) со схемой коррекции боковых лепестков: уменьшении амплитуды – на 50%, расширение лепестка – на 30%.

9. Расчет фильтра сжатия и эскизный чертеж.

Скорость распространения акустической волны:

Расстояние между штырями:

Количество штырей во входных преобразователях:

Количество штырей в преобразователе 2:

Количество штырей в преобразователе 4:

Описание схемы:

Преобразователи 1, 3, 4 являются входными и предназначены для возбуждения ПАВ. Увеличение числа электродов сужает и сглаживает ЧХ фильтра. Преобразователь 4 необходим при работе в режиме коррекции боковых лепестков сжатого сигнала в СФ с ЛЧМ. Устройство пассивного формирования и СФ на основе ПАВ выполнено на звукопроводе 5. При пассивном формировании ЛЧМ сигнала на входной преобразователь 1 подается короткий радиоимпульс, выходной сигнал с ЛЧМ из-за обратного пьезоэлектрического эффекта формируется преобразователем 2, частоты настройки крайних штырей определяют полосу пропускания фильтра. Для поглощения ПАВ, отраженных от краев звукопровода, наносится акустический поглотитель 6. При использовании ПАВ в качестве фильтра сжатия импульсный сигнал с ЛЧМ подается на преобразователь 3 или 4. В результате пространственного разделения электродов, настроенных на различные чстоты, искусственно формируется дисперсионная характеристика dt₃/df = -1/K. При полном согласовании параметров фильтра и сигнала происходит сжатие сигнала во времени в D раз.