Бакулев П.А., Сосновский А.А. - Радиолокационные системы Лабораторный практикум, страница 3

Чго такое функция и диаграмма неопределенности сигнала? 6. Как вид функции и диаграммы неопределенности влияют на разрешающую способность и точность измерения дальности и скорости. ? Дяя увеличения коэффициента сжатия, а, следовательно, улучшения разрешающей способности и точности при измерении дальности необходимо использовать импульс ФМС с большпм количеством дискретов Ф, т.е.

осуществлять манипуляцию фазы более эффективным кодом, чем код Баркера. С этой целью на практике наиболее часто используют коды на основе М-последователъностей (коды максимальной длины), строящихся как линейные рекуррентные двоичные последовательности, Код максимальной длины задается последовательностью (а;) одноразрядных двоичных чисел (О или 1) с помощью рекуррентного соотношения ( Ю вЂ” знак сложения по модулю 2): а', =аф,,9аф В...Эа„ф „„ где а; — одноразрядные двоичные числа; л» вЂ” гак называемая «память» последовательности, определяющая период повторения этой последовательности, Коэффициенты а, определяются по специальным формирующим полиномам степени и, по которым только н мо» гут быть построены М-последовательности 12~.

Общая форма этих полиномов имеет вид Р(х)=х"'+х '+...+х'+х . (4.8) При наличии в формирующем полииоме члена х', где ~=О, 1, 2,...ж, а принимает значение, равное единице. Если член х' в поли- номе отсутствует, то соответствующий коэффициент равен нулю. Из таблицы, в которой приведены коэффициенты а, для некоторых из этих нолиномов следует, что, например, при щ = 4 формирующий полином Р(х)=х +х+1 (4.9) и ему соответствует двоичная форма 11001. Так как в рассматриваемом коде а~ = а| = а~ = 1, а ат = аз = О, соотношение (4.7) принимает вид '( =4-~ ®4-~.

(4.10) Чтобы построить М-последовательность, необходимо задать так называемый лачспьный бъж, содержаший я двоичных знаков, При и = 4 таким блоком может быль, например, блок 1000 (в случае выбора другого начального блока из четырех символов происходит лишь цик- лическое смешение М-последовательности). Этот блок определяет зна- чения первых четырех членов формируемой последовательности: И, =- 1; 4 = аз = 4= О.

Тогда из формулы (4.10) имеем а~» =с~»,ВИ»,, =И, ФИ, =ОЮ1=1, а~ = д~, Ю д„„, = И» Ж а'~ =1® О =1 и т.д. до 4» включительно, Через 2 -1=15 символов полученная после- довательность 100011110101100 начинает повторяться. Эта последова- тельность содержит все возможные комбинации из четырех символов, кроме комбинации ОООО. Из сказанного следует, что максимальное число Ф символов в иеповторяюшейся М-последовательности, с помощью которой осущест- вляется манипуляция фазы высокочастогного заполнения импульса ФМС, равно «периоду» этой последовательности: ~~век =2 (4.1 1) При этом уровень боковых лепестков корреляционной функции (сигнала на выходе оптимального приемника) будет ~ =1ДФ. (4,12) Обычно выбирают М-последователъность, требуемую для получе- ния ФМС, из заданного значения уровня боковых лепестков ~; по кото- рому с помощью (4.11) н (4.12) находят необходимую память последо- вательности «г и число элементов (днскретов) У кода.

Так как одному значеншо ж (прн щ >3) соответствует несколько М-последовательностей 121, выбирают ту нз них, при которой генери- рующее код устройство будет проще. В следующем разделе показано, что наиболее просто генерировать такие коды, формирующие полиномы которых дают наибольшее число равных нулю коэффициентов а,. В заключение отмегим„что фазоманипулированные М последовательностями сигналы по своим свойствам приближаются к «шумоподобным», параметры которых модулируются по случайному закону.

Последние близки к идеальному сигналу, имеющему единствен- ный узкий пик тела неопределенности в точке г= О, Е = О и равномерные остатки над остальной частью плоскости г ОГ, что обеспечивает высокую разрешающую способность и точность гю дальности и скорости. Генерирование ФМС. Структурная схема устройства получения ФМС приведена на рис. 4.5, Основными узлами этой схемы являются генератор кода (М-последовательности) и схема формирования ФМС. Лабораао ная работпа М4 Рис. 4Л 1 енератор кода ФМС при я=4 Главный элемент генератора кода — регистр сдвига(РС) с образными связями, необходимыми для реализации правила (4,7) вычисления символов кода 4.

Число тритгерных ячеек РС должно быть равно «памяти»» последовательности Ва. На схеме рис. 4.5 для конкрепюсти принято яа = 4 и формирующий полипом имеет вид (4.9). При поступлении первого после включения генератора сиихронизирующего импульса (СИ) в соответствуюшие триггерные ячейки Т1-Т4 регистра сдвига (РС) устройством УВНБ устанавливается Вы« бранный начальный блок последовательности а„А.а,,а,. На время его ввода цепь подачи на РС тактовых импульсов(ТИ) разрывается элек« тронным ключом (ЭК).

Тактовые импульсы служат для сдвига двоичных символов, записанных в ячейки РС. В соответствии с правилом (4.7) или его вариантом (4.10)„действительным при яя = 4, умножение на коэффициенты а~, ..., а„, означает наличие (при а, = 1) или отсутствие (при а, = 0) связи соответствующей триггерной ячейки с сумматором по модулк» 2 (Е), Поэтому число обратных связей будет тем меньше, чем больше коэффициентов а, равно нулю, что упрощает генератор кода, В рассматриваемом случае (я = 4) обратные связи необходимы только в первой и четвертой ячейках (см.

(4,9)). Заметим, что генерируемая последовательность (вЦможет сниматься не только с выхода сумматора Е, но и с любой триггерной ячейки РС. При этом происходит соответствуюший сдвиг начала последовательности, а вид последовательности ие меняется. Так, последовательности, снимаемые с соседних триггерных ячеек, будут сдвинуты друг Исследование параметров радмиокагпора ...

относительно друга на г, Такие последовательности используются в корреляционных измерителях дальности (следящих корреляционных радиодальномерах). Полученная от генератора кода последовательность (вЦ подается иа триггер Т5 схемы формирования ФМС. Триггер Т5 управляет схема- ми совпадения (СС), на одну из которых поступает сигнал с генератора радиочастоты (ГРЧ), а на другую — тот же сигнал, но сдвинутый по фазе на л'. Выходное напряжение У,„„представляет собой непрерывный манипулированный по фазе сигнал ГРЧ, Для получения импульсов ФМС необходимо замыкагь цепь обратной связи в генераторе кода только на Время, соответствующее ллительнОсти импульса г~ (сООТВетствуюшие устройства в целях упрощения на рис. 45 не показаны). Оптимвльнаи обработка ФМС.

Оптимальная обработка сигналов предусматривает формирование на Выходе устрОйстВВ 00- работки корреляционного интеграла и может осушеств- ЛЯТЬСЯ фИЛЬТРОВЫМИ ИЛИ КОР- реляционными схемами. В случае обработки ФМС с помошыо этих схем производится сжатие импульса ФМС, т.е. получение двумерной корреляционной функции л (г,Е) В виде узкого пика в начале координат т, Е и минимального уровня боковых лепестков этой функции, Рис. 4.6 иллюстрирует обработку импульса ФМС с помощью согласованного фильтра (СФ). В качестве примера взят семизначный код Баркера (рис. 4.6,а, 6). ОСНОВОЙ согласованного 6 Об Рве.

4.6. Обработка ФМС с помониио соглас импульсом ФМС фильтра со~ а:, ф~ ~ т а. <ркяс, б я (рис, 4 6,8) является линия за фазы: в — иинульсная характеристика сф; е— держкн на время (Ф вЂ” ()г„с от- сзруктура СФ для дополнительного снижения уровня боковых лепестков т примеинот специальные фильтры.

которые уменьшает Х ие вызывая значительного расширения основного пика корреляционной функции (ся. лабораторную работу №3). Лабораторная работа М4 водами. Задержка сигнала между сОседними Отводами должна равнять» ся длительности дискрета кода. Импульсная характеристика СФ, как известно, должна представлять собой «зеркальное отображение» обрабатываемого сигнала (рис. 4 6,в). Такую характеристику получают введением фазоинвертеров в те отводы линии задержки, которые соответст» вуют знаку «-» в изображении импульсной характеристики. Процесс сжатия импульса ФМС поясняется рис 4.7.

Считается, что расстройка Г пары «сигнал — фильтра отсутствует. На рис. 4.7,а показаны сигналы. Снимаемые с отводов линии задержки, а на рис. 4.7,6- результат сложения этих сигналов в сумма- .!..!. + ! торе Е (сравните этот рисунок с +++ — — +- 2 рис. 4.3). Сжатый импульс появля+ + + — ++ — + 4 ется на выходе сумматора г в мо+++ + 5 мент окончания импульса ФМС. ++ + — -+ — " Сжатый импульс подается на вход + ++ — -+ — 7 фильтра Ф, который выполняет ту же функцию, что и в фильтровом + обнаружителе сигнала, т.е. Служит + для увеличения ОтнОшения МОШНО стей сигнана и шума д.

Фильтр Ф + должен бьгть согласован с сжатым импульсом, длительность которого равна длительности дискрета импульса ФМС. Максимальное Рис- 4-7. !Рафики вл-'ооетРИРУ~ошие значение 7 достигается при полосе процесс сжатия ФМ( (а) и выходной пр~ пускания рас~ матриваемого сигнал согласованного фильтра (б) Фильтровая схема удобна в радиодальномерах с ФМС, так как задержке входного сигнала СФ соответствует такая же задержка сжатого импульса. При этом можно разрешить цели по дальности, если расстояние между ними соответствует разности задержек отраженных от них сигналов т > г„(см, соотношение (4.6)). Что касается измерения скорости, то при этом разрешающая способность и точность будут такими же, как и при использовании немодулированиых импульсов той же длительности т„, что и импульс ФМС. Поэтому чем больше г„, тем лучше будут точность и разрешающая способность при измерении скорости.