Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 27
Текст из файла (страница 27)
4.48. Характеристика группового запаздывания Радиолокационные системы. Учеб.161ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.3. СОГЛАСОВАННЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВГруппы более низких частот сигнала задерживаются в СФ на большеевремя, чем группы более высоких частот. Это обеспечивает совмещениегрупповых радиоимпульсов с различными несущими частотами. При их синфазном наложении образуется более короткий сжатый радиоимпульс безвнутриимпульсной модуляции вида sin x/x (рис. 4.49).
Длительность сжатогоимпульса определяется только девиацией частоты входного сигнала и не зависит от его длительности, т. е. τсж =kсж =1. Коэффициент сжатия∆fτвхτ= и = τи ∆f = n.τвых τcж1∆ftРис. 4.49. Вид сжатого импульса на выходе согласованного фильтраУсловием наложения групп частот является следующее:tвозд(f) + tгр(f) = t0,где tвозд(f) – время воздействия на вход СФ группы частоты f.Зависимость tгр(f) называют дисперсионной характеристикой, а фильтрсжатия ЧМ-радиоимпульсов – дисперсионным фильтром. Подбор оптимальной дисперсионной характеристики эквивалентен подбору оптимальной фазочастотной характеристики arg k(f) согласованного фильтра.
КомпенсацияФЧС сигнала является основной причиной временного сжатия, приводя к согласованному наложению гармонических составляющих и образованию пикасжатого радиоимпульса.Для реализации дисперсионных фильтров используются эффекты искусственной и естественной дисперсии. Широко применяется искусственная дисперсия на основе многоотводных линий задержки на ПАВ.Существенно меньшая по сравнению со скоростью света скорость распространения ПАВ позволяет получать приемлемые задержки при малых габаритах линий (рис. 4.50). Радиолокационные системы. Учеб.162ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.3.
СОГЛАСОВАННЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВВыходВходРис. 4.50. Фильтр сжатия на ПАВЗвукопровод выполняют из пьезоэлектрического кристалла (кварц,ниобат лития и т. д.) На поверхность кристалла наносят проводящие металлические входные и выходные электроды. Электрическое поле входного напряжения возбуждает акустическую волну. В выходных электродах эта волнанаводит электродвижущую силу (ЭДС). Требуемая зависимость групповогозапаздывания от частоты обеспечивается соответствующей расстановкойэлектродов. Фильтры сжатия указанной конструкции позволяют обеспечивать длительность линейного участка дисперсионной характеристики от единиц до сотен микросекунд (мкс), с полосами частот от единиц до сотен МГц,с произведениями τиΔf ≈ (10÷10 000).Разновидностями дисперсионных фильтров на ПАВ являются фильтрыотражательного типа.Для реализации линейного участка дисперсии с временной протяженностью от десятков до тысяч мкс используют также естественную дисперсию в объемных акустических волноводах в виде металлических полосок(лент), толщина которых соизмерима с длиной акустической волны в металле (рис.
4.51).Ультразвуковой волноводВыходhВходПьезоэлементПьезоэлементПоглотительРис. 4.51. Фильтр сжатия на основе ультразвукового волноводаВходной и выходной пьезоэлементы обеспечивают возбуждениеисъем акустических волн, обычно продольных. Для снижения уровня паразитных отражений боковые торцы волновода покрывают поглотителями. Чтобыослабить влияние нежелательных типов волн, способных распространяться в Радиолокационные системы. Учеб.163ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.3. СОГЛАСОВАННЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВакустическом волноводе, используют частотную селекцию на его входе ивыходе. Дисперсионная характеристика tгр(f) на рабочем типе волны имеетпрактически линейный участок. Его средняя частота f0 обратно пропорциональна толщине h, а временная протяженность пропорциональна длине волновода.Акустические фильтры волноводного типа проще многоотводных наПАВ, но при реализуемых значениях h сравнительно узкополосны, их параметры поддерживаются менее жестко, чем параметры моногоотводныхфильтров.Многоотводные фильтры на ПАВ используют для обработки не толькоЛЧМ, но и ФМ-сигналов.
Отводы располагаются при этом с постоянным шагом. Достижимые полосы и длительность обрабатываемых сигналов примерно такие же, как и при фильтрации ЛЧМ-колебаний.4.4. КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИКОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВВ каждом из вариантов оптимальной обработки при обнаружении сигналов, встречается вычисление корреляционных интегралов: либо напрямую,либо с помощью согласованного с сигналом фильтра.
Часто на практике оказывается проще для этих целей использовать одновременно операции корреляционного и фильтрового вычисления корреляционного интеграла. Такаяобработка сигналов называется корреляционно-фильтровой.Она предусматривает представление ожидаемого сигнала в виде произведения двух сигналов, один из которых используется для корреляции, а другой определяет импульсную характеристику СФ. Конкретная схема корреляционно-фильтрового обнаружителя определяется многими факторами, зависящими от решаемых РЛС задач, ее технических характеристик, вида используемого сигнала и т.
д.Рассмотрим принцип корреляционно-фильтровой обработки когерентных сигналов, характеристику их структурных схем и физические процессы,происходящие при этом.4.4.1. КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ НА ФОНЕБЕЛОГО ШУМАОптимальное обнаружение радиолокационных сигналов x(t) основанона вычислении корреляционного интеграла: Радиолокационные системы. Учеб.164ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.4. КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВz y ( t ) =∞∫ x ( t ) y ( t ) dt.−∞Это вычисление может быть произведено или непосредственно с помощью перемножителя и интегратора (корреляционный метод), или с помощью согласованного фильтра (фильтровый метод).Корреляционные схемы обеспечивают оперативную смену обрабатываемых сигналов, но многоканальны при неизвестных t3 и FД.
Причем вслучае приема сигналов со случайными параметрами каждый канал должендополнительно содержать два квадратурных канала.СФ инвариантны ко времени прихода обрабатываемых сигналов, однако исключают возможность оперативного изменения вида обрабатываемыхсигналов и сложны в реализации для случая обработки квазинепрерывных иширокополосных импульсных сигналов.Достоинства корреляционного и фильтрового обнаружителей в значительной степени могут быть реализованы в корреляционно-фильтровом обнаружителе.Принцип корреляционно-фильтровой обработки заключается в представлении ожидаемого сигнала x(t) в виде произведения двух функций: x1(t)и x2(t), т. е.
x(t) = x1(t) x2(t), и в вычислении с их помощью корреляционногоинтеграла:z y ( t ) =∞∫ y ( t ) x ( t ) x ( t ) dt.12(4.35)−∞Выбор функций x1(t) и x2(t) производится таким образом, чтобы функция x2(t) обеспечивала простоту технической реализации импульсной характеристики согласованного фильтра k2(t) = c x2(t0 – t).Этот метод обработки сводится к двум операциям:1) перемножению принимаемого сигнала y(t) с функцией x1(t) (элементкорреляционной обработки):y1(t) = y(t)x1(t);2) согласованной фильтрации полученного колебания y1(t) более простым фильтром с импульсной характеристикой:k2(t) = c x2(t0 – t).Обобщенная структурная схема корреляционно-фильтрового обнаружителя сигналов со случайными параметрами показана на рис.
4.52. Радиолокационные системы. Учеб.165ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.4. КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВy(t)Xy1(t)CФk2(t)zАДх(t)ПУА*оптz0Рис. 4.52. Структурная схема корреляционно-фильтрового обнаружителя:АД – амплитудный детектор, ПУ – пороговое устройствоПредставленная схема не требует квадратурных подканалов для приемасигналов со случайной начальной фазой по сравнению со схемой корреляционного обнаружителя.Таким образом, корреляционно-фильтровая обработка сигналов реализует элементы корреляционной и фильтровой схем обработки.
Смысл разложения ожидаемого сигнала на сомножители связан при этом с упрощениемконструкции фильтровой части схемы.4.4.2. ПРИМЕРЫ КОРРЕЛЯЦИОННО-ФИЛЬТРОВОЙ ОБРАБОТКИРассмотрим корреляционно-фильтровый обнаружитель когерентнойпачки радиоимпульсов.Представим когерентную пачку радиоимпульсов x(t) с периодом повторения T и длительностью импульсов τи в виде произведения функций x1(t)и x2(t). Функция x1(t) описывает неограниченную последовательность прямоугольных видеоимпульсов с периодом T и длительностью τи, а функция x2(t)соответствует радиоимпульсу с длительностью пачкиτc = (М – 1)T.Здесь М – число импульсов в пачке.Вычисление корреляционного интеграла∞z=∫ y ( t ) x ( t ) x ( t ) dt12(4.36)−∞можно произвести стробированием принимаемого колебания y(t) импульсасми последовательности x1(t) и фильтрацией в согласованном фильтреимпульсной характеристикой k2(t) = x2(t0 – t) тех частей сигнала y(t), которые пройдут селектор (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
