chapter 4

Методы и устройства обработки радиолокационной информации

Как видно из этого соотношения, разрешающая способность существенно зависит от величины шага ступенек частоты ∆F и их количества N . При распро-

странении в воздушном пространстве c = 3 108 м/с. Если N =100, а ∆F =10 МГц, то разрешающая способность ∆R =15 см. Общая полоса изменения частоты сигнала в данном случае составляет 1 ГГц.

Соотношение (1) выполняется точно для целей, расположенных на расстояниях от фазового центра антенны РЛС СИЧ, кратных величине c2∆F . Если это

условие не выполняется, то разрешающая способность ухудшается. Как показало моделирование, при использовании для оценки разрешающей способности критерия Рэлея степень снижения разрешающей способности может достигать 60…70 %. Таким образом, одной из особенностей РЛС СИЧ является зависимость разрешающей способности от расстояния до цели. Для инженерной оценки реальной разрешающей способности ∆Rреал приемлемые результаты дает соотношение

∆Rреал = (1,6...1,7) ∆R .

Максимальная однозначно измеряемая дальность. Поскольку основным в рассматриваемом классе РЛС СИЧ является импульсный метод измерения дальности, то значение максимальной однозначно измеряемой дальности в первую

Здесь Tst учитывает необходимость запаса времени на прием сложного ра-

диосигнала, отраженного от расположенных на максимальной дальности целей. При необходимости период следования импульсов можно уменьшить за счет снижения длительности обрабатываемого сигнала (неполного сжатия принимаемого импульса). Это соотношение дает возможность определить требования к частоте повторения зондирующих сигналов.

Требования к максимальному размеру ячейки по дальности, которая получается в результате дискретизации сигналов, определяются периодичностью дискретного преобразования Фурье. Поскольку суммарное число зондирований при однократном наблюдении цели составляет N , то максимальный размер ячейки, в которой производится однозначное измерение дальности с помощью анализа фаз

Данное соотношение показывает, что максимальная однозначно измеряемая дальность в ячейке полностью определяется величиной шага ступеньки частоты ∆F . Так при рассмотренном выше значении ∆F =10 МГц максимальная однозначно измеряемая дальность в ячейке составляет 30 м. Общее число дискрет дальности в амплитудном режиме работы РЛС СИЧ можно рассчитать из соот-

ношения m = Rmax

292 “Методы и устройства передачи и обработки информации”, 2009 г. Вып. 11

Методы и устройства обработки радиолокационной информации

Мертвая зона импульсной РЛС СИЧ. Использование импульсного метода измерения дальности с одной антенной, переключаемой на передачу и прием, приводит к образованию вокруг РЛС СИЧ мертвой зоны. Максимальный размер

Если в РЛС СИЧ используется сложный зондирующий импульсный сигнал, то величина мертвой зоны может быть уменьшена за счет неполного сжатия принимаемого сигнала в ближней зоне. При этом следует учитывать, что уровень боковых лепестков в дальностном портрете цели возрастает, а качество обнаружения и точность измерений ухудшаются.

Основные этапы проектирования РЛС СИЧ. Рассмотренные выше соот-

ношения могут быть положены в основу расчета основных параметров кинематики РЛС. Исходными данными для расчета являются разрешающая способность, ширина спектра сложного сигнала, база первичного сложного сигнала (отдельного зондирующего импульса). Методика расчетов заключается в следующем.

Определяем минимальный период повторения импульсов при простом им-

пульсном сигнале высокой скважности Tn = 2Rcmax , корректируем полученное

значение на случай сложного сигнала Tn =Tns +Tst . В зависимости от используемой аппаратуры для формирования и обработки сигналов это время может составлять от нескольких микросекунд до 10…20 % от Tn .

По ширине спектра сложного сигнала определяем максимальный размер ячейки Rmax . Далее по максимальному размеру ячейки дальности (однозначно

измеряемой фазовым методом дальности) определяем величину шага ступеньки частоты ∆F

РЛС СИЧ: антенно-фидерное устройство, усилители радиочастоты, делители мощности, смесители сигналов и т.п.

Примеры параметров кинематики обзора РЛС СИЧ, полученных в результате расчета для 2-х значений разрешающей способности и 2-х значений базы сигнала

“Методы и устройства передачи и обработки информации”, 2009 г. Вып. 11 293

Методы и устройства обработки радиолокационной информации

по изложенной выше методике, приведены в таблице. Отметим, что для реализации в РЛС СИЧ разрешающей способности 30 см в соответствии с данными таблицы при обработке требуется частота дискретизации сигнала не менее 5 МГц, а при разрешающей способности 15 см – не менее 10 МГц. Значение частоты дискретизации сигнала определяется в основном требуемым размером ячейки разрешения по дальности в амплитудном режиме и полосой сложного сигнала [4]. Для реализации потенциальных возможностей необходимо применяется когерентная обработка эхо сигналов в квадратурах.

Таблица. Основные параметры сигналов и РЛС СИЧ при разрешающей способности 30 см и 15 см

Рассмотренные примеры говорят о сильной взаимосвязи всех параметров дальномерной РЛС СИЧ. Анализ результатов расчетов, представленных в таблице, показывает, что при расчете параметров РЛС СИЧ можно широко использовать обменные методы. Так, увеличение общей полосы частот в 2 раза позволяет во столько же раз повысить разрешающую способность РЛС СИЧ. Однако при этом в два раза возрастает время полного цикла зондирования по дальности.

Литература

1.Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах. Часть 1. / Под ред.

А.И.Канащенкова и В.И.Меркулова. – М.: Радиотехника, 2004. – 312 с.

2.Iizuka K., Freundorfer A.P., Wu K.H., Mori H., Ogura H., Nguyen V.-K. Step-frequency radar // J. Appl. Phys. 1984. Vol. 56. Pp. 2572-2583.

3.Костров В.В., Мольков А.В. Принципы измерения дальности с использованием сверхширокополосных сигналов со ступенчатым изменением частоты // См. настоящий сборник.

4.Бобров Д.Ю. и др. Обработка сигналов в многофункциональных РЛС. Ч.2 // Цифровая обработка сигналов. 2002. № 1. С.28-39.

294 “Методы и устройства передачи и обработки информации”, 2009 г. Вып. 11