1.5.2. Сигналы с внутриимпульсной модуляцией

В теории радиолокации доказано, что для увеличения дальности действия РЛС необходимо увеличивать длительность зондирующих импульсов, а для улучшения разрешающей способности - расширять спектр этих импульсов.

Радиосигналы без внутриимпульсной модуляции («гладкие»), применяемые в качестве зондирующих, не могут одновременно удовлетворить этим требованиям, т.к. их длительность и ширина спектра обратно пропорциональны друг другу.

Поэтому в настоящее время в радиолокации все большее применение находят зондирующие радиоимпульсы с внутриимпульсной модуляцией.

Радиоимпульс с линейной частотной модуляцией

Аналитическое выражение такого радиосигнала будет иметь вид:

,

где – амплитуда радиоимпульса, – длительность импульса, – средняя несущая частота, скорость изменения частоты;  закон изменения частоты.  закон изменения частоты.

Рис. 1.63

Г рафик радиосигнала с ЛЧМ и закон изменения частоты сигнала внутри импульса (изображен на рисунке 1.63 радиоимпульс с нарастающей во времени частотой) приведены на рисунке 1.63

Амплитудно-частотный спектр такого радиоимпульса имеет примерно прямоугольную форму (рис. 1.64).

Для сравнения ниже показан АЧС одиночного прямоугольного радиоимпульса без внутри-импульсной частотной модуляции. В связи с тем, что длительность радиоимпульса с ЛЧМ велика, его можно условно разбить на совокупность радиоимпульсов без ЛЧМ, частоты которых изменяются по ступенчатому закону, показанному на рисунке 1.65.

Спектры каждого из радиоимпульсов без JIЧМ будут находиться каждый на своей частоте: .

Таким образом, приближенно можно считать, что АЧС прямоугольного радиоимпульса с ЛЧМ имеет прямоугольную форму, ширина спектра равна интервалу изменения частот ЛЧМ сигнала. Нетрудно показать, что форма АЧС будет совпадать с формой исходного сигнала.

Рис. 1.65

Фазо-кодо-манипулированные импульсы (фкм)

ФКМ радиоимпульсы характеризуются скачкообразным изменением фазы внутри импульса по определенному закону, например (рис. 1.66):

– код трехэлементного сигнала

– закон изменения фазы

или семиэлементный сигнал (рис. 1.67):

Рис. 1.67

Таким образом, можно сделать выводы:

• АЧС сигналов с ЛЧМ является сплошным.

• Огибающая АЧС определяется формой огибающей сигнала.

• Максимальное значение АЧС определяется энергией сигнала, которая в свою очередь, прямопропорциональна амплитуде и длительности сигнала.

• Ширина спектра равна где девиация частоты и не зависит от длительности сигнала.

• База сигнала (коэффициент широкополостности) может быть n>>1. Поэтому ЛЧМ сигналы называют широкополосными.

ФКМ радиоимпульсы длительностью представляют собой совокупность следующих друг за другом без интервалов элементарных радиоимпульсов, длительность каждого из них одинакова и равна . Амплитуды и частоты элементарных импульсов одинаковы, а начальные фазы могут отличаться на (или какое-либо другое значение). Закон (код) чередования начальных фаз определяется назначением сигнала. Для ФКМ радиоимпульсов, используемых в радиолокации разработаны соответствующие коды, например:

+1, +1, 1 - трехэлементные коды

- два варианта четырехэлементного кода

+1 +1 +1, 1, 1, +1, 2 - семиэлементный код

Спектральную плотность кодированных импульсов определяют, используя свойство аддитивности преобразований Фурье, в виде суммы спектральных плотностей элементарных радиоимпульсов.

Графики АЧС для трехэлементного и семиэлементного импульсов приведены на рисунке 1.68

Рис. 1.68

Как видно из приведенных рисунков, ширина спектра ФКМ радиосигналов определяется длительностью элементарного радиоимпульса

или .

Коэффициент широкополостности , где N-количество элементарных радиоимпульсов.