Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

ч. аэродинамических (самолеты ит. д.) и космических (головки баллистических ракет, искусственные спутники), имеют размеры, значительно превышающие длину волны современныхРЛС. Выпуклые и плоские участки проводящей поверхности целей создаютобычно большое число «блестящих» точек, вторичное излучение которыхвзаимодействует друг с другом. Поэтому диаграммы обратного вторичногоизлучения реальных сосредоточенных целей, как и групповых целей, имеютмноголепестковый изрезанный характер.

Ширина лепестков пропорциональна отношению линейных размеров цели к длине волны. Вследствие этогодиаграмма обратного вторичного излучения самолета при облучении его ЗС вдиапазоне метровых волн (рис. 2.23, а) существенно отличается от диаграммы вторичного излучения, снятой в сантиметровом диапазоне волн (рис. 2.23,б).а)б)Рис.

2.23. Диаграммы обратного вторичного излучения самолета при облучении его ЗС: а– в диапазоне метровых волн, б – в сантиметровом диапазоне волнНа практике ЭПР оценивается экспериментально на моделях и в натуре.Средние значения ЭПР некоторых реальных целей для сантиметрового диапазона волн указаны в табл. 2.1. Радиолокационные системы. Учеб.53ГЛАВА 2 СИГНАЛЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЛОКАЦИИ2.2.

ЯВЛЕНИЕ ВТОРИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОВОЛНТаблица. 2.1Тип целиБомбардировщикИстребительКРГЧ БРЭПР, м25...201...50,1...0,80,001...0,1Таким образом, отражательные способности радиолокационных целейопределяются как параметрами ЭМВ (длина, угол падения и пр.), так и характеристиками цели (конфигурацией, линейными размерами, электрическими имагнитными свойствами и т. п.). Для количественной оценки этих свойств используют ЭПР цели. Наиболее существенно на ЭПР целей влияют электрические и магнитные свойства цели, характер поверхности и относительные размеры цели. Реальные цели можно представить в виде комбинации «блестящих» точек, гладких и шероховатых поверхностей и большого числа элементарных отражателей.

ЭПР таких целей имеет сложный характер, изменяется отракурса цели и оценивается статистическими характеристиками (например,средним значением). Измеряют ЭПР обычно в натурных экспериментах илина моделях.Контрольные вопросы и задачи к практическим занятиям1. В чем причина вторичного излучения радиоволн?2. Что служит препятствием для радиоволн?3. Как называют волну, падающую на объект, сам объект (препятствие)и отраженную волну?4.

Как зависит σц от rц?5. От каких основных факторов зависит σц?6. Что называют «блестящей» точкой цели?Задача 1. Наземная РЛС обнаруживает цель на дальности rц=300 км.При этом она излучает в пространство сигнал мощностью Ри=106 Вти2принимает отраженный от цели сигнал антенной с ЭПР 10 м , мощностьюРпр=10-16 Вт. Определить ЭПР цели.Задача 2. Найти количество искусственных полуволновых отражателей, необходимое для подавления РЛС, наблюдающей бомбардировщик с σц= 20 м2 при длине волны λ = 3 см; 10 см.Исходить из условия равенства суммарной эффективной отража-ющейплощади диполей и ЭПР самолета (рассмотреть случай, когда ЭПР диполямаксимальна). Радиолокационные системы.

Учеб.54ГЛАВА 2 СИГНАЛЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЛОКАЦИИКонтрольные вопросы и задачи к практическим занятиямЗадача 3. Определить ЭПР полуволнового вибратора, облучаемого подуглом 60о от нормали, если длина волны РЛС λ = 10 см.Задача 4. Найти радиус шара и сторону квадратной пластины, имеющих ЭПР σц = 12 м2 при λ = 3 см.Задача 5.

Цель представляет собой два одинаковых изотропных точечных переизлучателя, расположенных на неотражающей штанге длиной ℓ = 1м. Найти максимальное значение ЭПР такой цели, если один переизлучательимеет σ0 = 1 м2.Задача 6. Для условия задачи 5 найти значения углов θ, при которыхэта цель будет иметь наибольшую и наименьшую ЭПР при λ = 0,5 м.2.3. МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ, ШУМОВИ П ОМЕ ХРазмеры большинства радиолокационных целей (РЛЦ) значительнопревышают длину волны ЗС РЛС и имеют, как правило, сложную конфигурацию. Поскольку тип цели, расстояние до цели, её ориентация в пространстве относительно РЛС априори неизвестны, то амплитуда и начальная фазаотраженного сигнала являются случайными.

Для оптимального приема такихсигналов необходимо знать их реальные характеристикии математические модели, с помощью которых они могут быть формально описаны. Прием отраженных от целей сигналов обычно происходит на фоне воздействующих шумов и помех. Поэтому для синтеза алгоритмов оптимальной обработки сигналов важно знать модели и характеристики указанных мешающихвоздействий.2.3.1. МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВИнформацию о РЛЦ получают из принятого отраженного от цели радиолокационного сигнала. При теоретическом решении задач радиолокациитребуется математический аналог реального сигнала. В этой связи в радиолокации рассматривают ряд моделей отраженного сигнала, позволяющих втой или иной степени учитывать его параметры. Радиолокационные системы. Учеб.55ГЛАВА 2 СИГНАЛЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЛОКАЦИИ2.3. МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ, ШУМОВ И ПОМЕХМатематические модели отраженного сигнала.В зависимости от характера изменения параметров сигнала во времениразличают:а) сигналы с полностью известными параметрами:=x(t ) X (t ) cos [ ω0t + φ(t ) ] ;(2.25)б) сигналы со случайной начальной фазой:=x(t,β) X (t ) cos [ ω0t + φ(t ) + β ] ,(2.26)где β – случайная начальная фаза модулирующего множителя;в) сигналы со случайной амплитудой и начальной фазой:x(t,β ,b) =b ⋅ X (t ) cos [ ω0t + φ(t ) + β ] ,(2.27)где b, β – амплитуда и фаза случайного модулирующего множителя.

В общемслучае параметр b является функцией времени, т. е. b = b(t), поэтому его рассматривают как комплексный модулирующий множитель B (t ) = b(t )e jβ ;г) сигналы вида пачки из N флюктуирующих по амплитуде радиоимпульсов со случайными начальными фазами:x(t , β1 , β2 ,...βN , b1 , b2=,...bN )N∑b Xkk(t ) cos [ ω0t +φk (t )+βk ].k =1По характеру временной структуры отраженных сигналов различаюткогерентные и некогерентные сигналы.К когерентным сигналам относят колебания с жестко заданной структурой (жестко связанными временными элементами). В их число включаютсигналы с полностью известными параметрами, а также сигналы со случайной начальной фазой или случайной фазой и амплитудой, случайность которых не исключает взаимосвязь элементов сигнала (в т.

ч. пачка дружнофлюктуирующих импульсов с общей начальной фазой).Сигналы с независимыми амплитудно-фазовыми множителями (пачкафлюктуирующих по амплитуде радиоимпульсов со случайными начальнымифазами) считают уже некогерентными.Для математического описания случайных параметров вводят плотности вероятностей. Фаза β обычно распределена по равномерному закону впределах 0,2π, т. е. Радиолокационные системы.

Учеб.56ГЛАВА 2 СИГНАЛЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЛОКАЦИИ2.3. МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ, ШУМОВ И ПОМЕХ1 , 0 ≤ β ≤ 2π ,p (β) =  2π0 ,β < 0 , β > 2π.(2.28)Амплитудные флюктуации носят более сложный характер и для различных целей могут представляться разными законами распределения. Одним из них, охватывающим широкий класс РЛЦ, является m-рас-пределениеНакагами: 2mm b2 m−1exp ( − mb2 ), b ≥ 0,p (b) = Г(m)0,b < 0.(2.29)где Г(m) – гамма-функция (для целых m ≥ 2, 3 Г(m) = (m – 1)!); Г(1) = 1).При m = 1 получим распределение Рэлея: 2b exp ( −b2 ) , b ≥ 0 ,p (b) = b < 0.0 ,(2.30)Этот закон хорошо описывает флюктуации амплитуды сигнала, отраженного от целей, имеющих большое число «блестящих» точек примерноодинаковой интенсивности.Распределения b в активной радиолокации связаны с распределениямиЭПР цели: σц = b2σц , где σц – средняя ЭПР цели.Используя соотношение для преобразования законов распределенияодномерных случайных величинp ( σц ) = p(b)и учитывая связь b =dbdσцσц, приходим к гамма-распределению ЭПР:σцm −1К σ p ( σц ) = m  ц 2σц  σц  Радиолокационные системы.

Учеб.−meσцσц,(2.31)57ГЛАВА 2 СИГНАЛЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЛОКАЦИИ2.3. МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ, ШУМОВ И ПОМЕХгде Кm =2m.Γ (m)На рис. 2.24 представлены графики законов распределения p(b)p(σц) соответственно.p(b)21,5p(σц)m=1m=31m=3m=2m=10,50и0,5 11,522,5bm=2σц0Рис. 2.24. Законы распределения флюктуаций амплитудотраженного сигнала p(b) и ЭПР цели p(σц)При m = 1 p(σц) имеет экспоненциальное распределение. Наряду с указанными законами для описания, например, распределения b используют логарифмически нормальное распределение, распределение Джонсона и др.Если цель облучается сравнительно длительное время, то необходимоучитывать зависимость флюктуаций принимаемого сигнала от времени.

Дляэтого вводят АКФ и энергетический спектр флюктуирующего сигнала.АКФ и энергетический спектр флюктуаций отраженного сигнала.Эти характеристики показывают степень случайности флюктуаций отраженного сигнала, т. е. модулирующего множителя B (t). АКФ задается соотношениемT1τ )  lim ∫ B ( t ) ⋅B∗ ( t − τ ) dt ,RB =( τ ) M  B ( t ) ⋅ B∗ ( t − =T →∞ T0(2.32)где B (t ) , B∗ (t ) – комплексно-сопряженные значения модулирующего множителя; T – интервал усреднения.Вещественная АКФ равна Re { RB ( τ )} . Вводят также нормированнуюRB ( τ ).АКФ: ρB ( τ ) =RB ( 0 )Энергетический спектр модулирующего множителя B находится поRВ(τ): Радиолокационные системы. Учеб.58ГЛАВА 2 СИГНАЛЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЛОКАЦИИ2.3. МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ, ШУМОВ И ПОМЕХ∞SB (f ) =∫ R ( τ ) e− j 2πfτBdτ .(2.33)−∞При отражении сигнала от движущейся цели появляются флюктуацииамплитуды и фазы и происходит расширение спектра сигнала.

Поясним этона примере облучения цели монохроматическим сигналом, име-ющим однуспектральную составляющую f0 (рис. 2.25).SB(f)S(f)f0–FДmaxf1=f0–FДсрf0–FДminf0f−ΔFД∆FД22fРис. 2.25. Спектр флюктуаций при отражении сигнала от движущейся целиС учетом модуляции спектр отраженного сигнала Sотр(f) имеет среднюючастоту f1 = f0 – FДср и ширину ΔFД = FДmax – FДmin, гдеΔFД и ΔFДср =FДmax + FДmin2определяются диапазоном изменения доплеров-ских частот. Смещая спектр принимаемых колебаний на f1, получим спектрфлюктуаций SВ(f).Если в пределах полосы ΔFД в качестве примера положить SB(f) = S0 = =const, тоRB=( τ ) R=B (τ)∆ FД∞∫SB(f ) e =df S0−∞−иR=S0 ∆ FД , аB (0)2j 2πfτρ B=( τ ) ρ=B ( τ)∫∆e j 2πfτ dfFД2sin πΔFД τπΔFД τ.Кривая ρВ(τ) для рассматриваемого случая представлена на рис.

Характеристики

Список файлов книги