32.Условия решения задачи внутрипериодной обработки.
Внутрипериодная обработка принятого сигнала предполагает обработку отдельно его реализаций в каждом периоде повторения. Сравнивая незавизимо каждый отдельный результат такой обработки с порогом, обнаружитель принимает решение о наличии или отсутствии цели.
Одиночный отраженный
сигнал от сосредоточенной цели сохраняет
известную наблюдателю форму зондирующего
сигнала. Такой ОС имеет практически
постоянную в пределах длительности
постоянную амплитуду
и начальную фазу
:
Обнаружение целей
с неизвестным местоположением и
радиальной скоростью предполагает
одновременное или последовательное
установление факта наличия или отсутствия
ее во всех возможных местоположениях
при всех возможных значениях радиальной
скорости в пределах зоны действия РЛС.
Поэтому вполне оправданным является
рассматриваемое в дальнейшем решение
задачи обнаружения предположение об
известности последних параметров (
,
,
направление на цель), соответствующих
известному местоположению просматриваемого
элемента разрешения.
Различия между характеристиками одиночного отраженного сигнала известной формы и мешающих отражений в одном периоде повторения недостаточны для выделения отраженного сигнала из смеси со сложным радиолокационным фоном. Практический интерес представляет лишь решение задачи обнаружения цели по результату внутрипериодной обработки в случае, когда радиолок. фон в принятом сигнале ограничен шумовой помехой в виде «белого шума».
Алгоритм внутрипериодной обработки
Внутрипериодная обработка принятого сигнала, содержащего отраженный сигнал известной формы, сводится к образованию квадратичной формы
,
При
этом система уравнений для корреляционной
характеристики R(
,
)
может быть преобразована в интегральное
уравнение вида:
(12.1)
Для
этого преобразования достаточно учесть,
что в рассматриваемом случае радиолок.
фон ограничен шумовой помехой с
дельта-образными прямой и обратной
корреляционными функциями
),
=
,
а корреляционная функция одиночного
отраженного сигнала
Решением интегрального уравнения (12.1) является корреляционная характеристика
,
(12.2)
Превращающая
его при
,
(
на вых.ус.обр.) в тождество. Такая
корреляционная характеристика позволяет
свернуть квадратичную форму Z в квадрат
модуля так называемого корреляционного
интеграла
,
т.е. в выражение
(12.3)
Таким образом, в соответствии с алгоритмом (12.3) устройство внутрипериодной обработки должно формировать квадрат модуля корреляционного интеграла для каждого периода повторения реализаций принятого сигнала. Образование коррел. Интеграла составляет содержание когерентной внутрипериодной обработки, которая может быть реализована корреляционным или фильтровым способами.
33. Устройство внутрипериодной корреляционной обработки
Схема устройства изображена на рис.12.1.
рис 12.1
Устройство в
соответствии с (12.3) содержит
смеситель-перемножитель принятого f(t)
и опорного
сигналов, радиоинтегратор и квадратичный
детектор.
Опорный сигнал
имеет известную форму и задержку
ожидаемого одиночного отраженного
сигнала
от сосредоточенной цели, а также смещен
относительно отраженного на промежуточную
частоту
:
т.е. в идеальном случае
(12.4)
Перемножитель
образует векторное произведение
принятого и опорного сигналов
, которое представляет собой радиоимпульс
на промежуточной частоте. Функции
перемножителя чаще всего выполняет
смеситель, алгоритм работы которого
описывается выражением:
(12.5)
Радиоинтегратор имеет импульсную характеристику (рис. 12.2)
,
,
где
- коэффициент преобразования
радиоинтегратора. Его отклик на
произведение принятого и опорного
сигналов.
СХЕМА
является
радиосигналом на промежуточной частоте
с комплексной амплитудой в установившемся
состоянии при
совпадающей с коррел. интегралом
Выделение квадрата огибающей этого отклика происходит в квадратичном детекторе, выходной сигнал которого:
Таким образом, в установившемся состоянии выходной сигнал устройства внутрипериодной обработки равен квадрату модуля корреляционного интеграла:
Функции радиоинтегратора с достаточной степенью приближения выполняет полосовой фильтр. Так, например, простейший полосовой фильтр – одиночный колебательный контур (рис. 12.3) – имеет импульсную характеристику (рис. 12.4):
,
,
(12.8)
где
- постоянная времени фильтра.
рис. 12.3 рис. 12.4
Очевидно,
чем больше постоянная времени фильтра,
тем ближе его импульсная характеристика
к импульсной характеристике
радиоинтегратора. В случае использования
в устройстве внутрипериодной корреляционной
обработки вместо радиоинтегратора
полосового радиофильтра следует
рассматривать этим устройством алгоритма
оптимальной обработки не в установившемся
состоянии, а в момент достижения выходным
сигналом устройства обработки
максимального значения, т.е. при
.
Для обеспечения независимости последовательной обработки каждого периода повторения реализации принятого сигнала перед подачей очередного одиночного опорного сигнала на смеситель радиоинтегратор или полосовой фильтр должны «обнуляться».
Временные диаграммы, поясняющие работу корреляционного устройства внутрипериодной обработки принятого сигнала на радиочастоте, для случая, когда одиночный отраженный сигнал представляет собой ЛЧМ-радиоимпульс, показаны на следующем рисунке (рис. 12.5)
рис.
12.5
4.Устройство внутрипериодной корреляционной обработки на видеочастоте.
Схема устройства изображена на рис. 12.6.
рис 12.6
Фазовые
детекторы образуют скалярные произведения
принятого сигнала f(t) с опорным
и
.
Эти скалярные произведения представляют
собой видеоимпульсы.
Алгоритм работы фазового детектора описывается выражением
Опорные
сигналы имеют известную форму, задержку
и частоту ожидаемого одиночного
отраженного сигнала от сосредоточенной
цели и сдвинуты относительно друг друга
по фазе на
:
,
(12.9)
Установленные после фазовых детекторов интеграторы имеют импульсные характеристики
,
(12.10)
Их отклики на скалярные произведения принятого и опорных сигналов
(12.11)
Являются
видеосигналами и в установившемся
состоянии при
=
совпадают с квадратурными составляющими
корреляционного интеграла
,
Функции радиоинтегратора может приближенно выполнять фильтр низких частот, например, апериодический RC-фильтр (рис. 12.7) с импульсной характеристикой (рис. 12.8)
,
,
где
=
- постоянная времени
рис 12.7 рис 12.8
Выходные сигналы интеграторов с помощью квадраторов и сумматора объединяются в сигнал с квадратом модуля корреляционного интеграла
В каждом периоде повторения перед подачей очередных одиночных опорных сигналов на фазовые детекторы интеграторы или фильтры низких частот должны обнуляться.