4.6. Виды радиосигналов принимаемых в рлс

4.6.1. Характеристики сигналов рлс

Сигналы используемые в РЛС определяют степень разрешения по различным параметрам (координатам).

Относительно потенциальной разрешающей способности по дальности следует сказать следующее, рассматривая случай двух узкополосных сигналов S(t) и S(t-τ).

В соответствии с положением введенным Ф.М. Вудвортом, сигналы S(t) и S(t-τ) разрешаются, если мера различия между ними ε² достаточно велика.

, (4.91)

где Е – энергия сигнала на нагрузке в 1 Ом.

При этом сигнале S(t) представлен в следующей форме

где - комплексная амплитуда сигнала.

Если сигналы узкополосные, член осциллирует быстрее, чем изменяется функция По этой причине учитывать его при оценке разрешающей способности нецелесообразно. Тогда

, (4.92)

где

Функция получила название функции неопределенности по дальности. Ее значение при различных временных сдвигах сигналов τ определяет меру различимости между ними.

Какова должна быть минимальная разница между сигналами ε², чтобы они различались? Следуя Вудворду, потенциальная разрешающая способность определяется как основание прямоугольника высотой , равновеликого площади под кривой (рис.4.165):

Используя преобразование Фурье

, (4.93)

где - эффективная ширина спектра сигнала. Таким образом, потенциальная разрешающая способность по времени (а следовательно, и по дальности) обратно пропорциональна эффективной ширине спектра сигнала.

На практике алгоритм разрешения реализуется согласованными фильтрами (рис.4.166)

При движении цели относительно РЛС принимаемые сигналы имеют Доплеровское смещение частоты.

В этом случае

,

где - функция неопределенности по дальности и радиальной скорости.

В общем случае - сложная функция двух аргументов.

Пологая в частном случае f_д=0 получим

В другом частном случае τ=0, получаем

Функция носит название функции неопределенности по частоте (по скорости).

Потенциальная размещающая способность по частоте определяется следующим образом

На рис.4.167. изображен квадрат модуля функции неопределенности по скорости

, (4.94)

где τ_э – эффективная длительность сигнала.

Функцию можно представить как поверхность в трехмерном пространстве, которая называется поверхностью неопределенности, а ограниченная ее фигура – телом неопределенности (рис.4.168)

Потенциальная совместная разрешающая способность по времени и частоте находится как площадь основания цилиндра, имеющего такой же объем и такую же высоту, что и тело неопределенности

Фактически представляет собой площадь области высокой корреляции (рис.4.169).

4.6.2.Функция неопределенности прямоугольного радиоимпульса

Сигнал представляет собой прямоугольный радиоимпульс с гармоническим заполнением (рис.4.170)

. (4.95)

При вычислении функции неопределенности рассмотрим отдельно случаи положительных и отрицательных временных сдвигов между импульсами. При

При результат аналогичен. Обобщая результаты получим

(4.96)

Рассмотрим сечение функции неопределенности для случая f_д=0. Результат получится следующий

. (4.97)

Сечение соответствующей поверхности плоскостью f_д=0 изображена на рис.4.171

При сечении плоскостью τ=0 получаем

(4.98)

Полученная формула соответствует модулю спектра прямоугольного видеоимпульса, являющего огибающей исходного сигнала (рис.4.172).

На рис.4.163 изображена диаграмма неопределенности прямоугольного радиоимпульса

Чем больше длительность импульса, тем выше разрешающая способность по частоте, но хуже разрешающая способность по времени. Чем меньше длительность импульса, тем выше разрешающая способность по времени, но хуже по частоте. Такое положение является иллюстрацией принципа неопределенности в радиолокации.