Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Поскольку скорость ветра не постоянна по высоте, в соответствии с высотным перепадом(градиентом) этой скорости имеет место разброс скоростей противорадиолокационных отражателей.VrАVОРис. 4.60. К определению радиальной составляющей целиПолезный сигнал (сигнал, отраженный от воздушного судна) и ПП являются результатом вторичного излучения электромагнитной энергии.Основное различие сигналов заложено в частотах отраженных сигналов и обусловлено разными радиальными составляющими скоростей движения цели и источников ПП.
Различия в радиальных скоростях целей и отражателей имеются и могут быть использованы для селекции по скорости. Селекциюпо скорости (иначе по эффекту движения цели) называют СДЦ.Пусть в точке О (рис. 4.60) находится передатчик, в точке А – объект,движущийся со скоростью V . Будем полагать, что объект движется равномерно и прямолинейно с радиальной скоростью Vr (объект удаляется от РЛС).График движения изображен на рис. 4.61 а сплошной линией, а пунктиромпоказан график распространения электромагнитных колебаний.Из рис.
4.61 б видно, что происходит трансформация временного масштаба,т. е. растяжение колебаний, отраженных от цели, относительно излученныхРЛС. Для приближающейся цели (Vr < 0) происходит сжатие временногомасштаба. Наряду с трансформацией временного масштаба наблюдаетсяуменьшение амплитуды отраженного сигнала. Радиолокационные системы. Учеб.173ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМа)Дальность4.5.
ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВVr>0r00б)t0t0t0ttU(t)t0ВремяtUпр(t)tВремяРис. 4.61. Графики, поясняющие трансформацию сигнала,отраженного движущейся «блестящей» точкойВ соответствии с трансформацией масштаба времени изменяется зависимость принимаемых колебаний Uпр(t) по сравнению с излучаемыми U(t). Вслучае если излучаются гармонические колебанияU ( t ) = cos 2π f0t ,имеем следующий результат при приеме:1 − Vr c=Uпр ( t ) cos 2π f0( t − t0 ) + φ ,1 + Vr c(4.41)где φ = 2π f0t0′ , что соответствует трансформации частоты (эффект Доплера).Условимся выражение для частоты принимаемых колебаний записывать в следующем виде:fпр.=f0 − FД ,где допплеровская поправка частоты (частота Доплера) 1 − Vr c =FД f0 1 − 1 + Vr c положительна при Vr > 0 и отрицательна при Vr < 0.
При Vr << с можно полагать, что Радиолокационные системы. Учеб.174ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВFД ≈2Vr2Vf0 r .=cλ0(4.42)В принципе, для выделения сигналов движущихся целей можно использовать изменение несущей частоты, частоты повторения импульсов и длительности импульсов, которые наблюдаются при отражении зондирующего сигналаот таких объектов. Однако последние два эффекта очень малы и обнаружитьих трудно.
Практически представляется возможным зафиксировать изменение несущей частоты. Таким образом, частота Доплера является основным,хотя и не единственным, информативным параметром, с помощью которогоосуществляется СДЦ на фоне ПП.Для импульсной последовательности (рис. 4.62) происходит растяжение промежутка между соседними импульсами в (1 + 2Vr /c) раз так, что этот2Vcпромежуток получает приращение ∆T = r T .r(t)r0+VrttUзондtUотрTtT`Рис.
4.62. Пояснение трансформации периодической последовательностирадиоимпульсов, отраженных движущейся «блестящей» точкойЧисленно изменение промежутка между импульсами за счет скоростнойдеформации сигнала невелико. Например, для Т = 10-3 с, Vr = 150 м/с и с =3⋅108 м/с оно составляет 10-9 с, т. е. величину одного порядка с периодом колебаний высокой частоты. Это значит, что деформацию сигнала можно заметить лишь по изменению фазы колебаний высокой частоты. Чтобы использовать эту возможность, нужно предъявить достаточно жесткие требования кфазовой структуре высокочастотных колебаний, иначе – к их когерентности.Различают несколько видов обеспечения когерентности колебаний.1.
Истинная внутренняя когерентность достигается тем, что колеба Радиолокационные системы. Учеб.175ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВния создаются стабильным задающим генератором (ЗГ), после которогостоит усилитель мощности (УМ) с устойчивой фазовой характеристикой.2.
Эквивалентная внутренняя когерентность достигается тем, что генератор с самовозбуждением вырабатывает последовательность импульсовпостоянной несущей частоты со случайными начальными фазами. Начальнаяфаза каждого зондирующего импульса запоминается на время приема отраженных сигналов до следующего зондирования. Путем соответствующей обработки принимаемого колебания эта фаза исключается,и принимаемые колебания оказываются практически такими же, как и в случае истинной когерентности.3. Внешняя когерентность достигается тем, что информация о случайной начальной фазе зондирующего импульса извлекается из приходящихот пассивных отражателей колебаний.Принципы технической реализации эквивалентной внутренней и внешнейкогерентности подробнее рассматривается в подпараграфе 4.4.3.
Пока это небудет оговорено особо, будем полагать в дальнейшем, что имеет место истинная внутренняя когерентность.При импульсной модуляции излучаемых колебаний эффект Доплерапроявляется в сдвиге спектра частот на доплеровскую частоту и в изменениифазы излучаемых колебаний от одного периода повторения импульсов к другому относительно начальной фазы излучаемых колебаний. Названные эффекты показаны на рис. 4.63 и 4.64.FДiff0+FДiff0Рис. 4.63. Сдвиг спектра частот импульсов отраженных колебанийна доплеровскую добавкуНаличие отражений от ПП не позволяет решать задачи обнаружения иизмерения координат воздушных судов без применения систем СДЦ. Радиолокационные системы. Учеб.176ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВИмпульс отраженных колебанийλ1Aφ = 90t = t1o2WTпφ=180ot = t133WTп41WTп2φ = 270ot = t1Импульсизлучаемыхколебанийt=0φ = 0ot = t12φ = 90o3φ = 180o4φ = 270o5φ = 360oAAИмпульсколебанийот отражателяв точке Аt1AРис. 4.64.
Изменение фазы колебаний от отражателя в точке Аот одного периода повторения импульсов к другомуРис. 4.65. Вид индикаторов кругового обзора с выключенной (а)и включенной системой (б) СДЦСтатистические характеристики ПП.Первичная радиоволна наводит на поверхности объектов токи проводимости или токи смещения, которые являются источником вторичного излучения.
Вторичное излучение называется отражением, или рассеянием.Особый интерес для РЛС представляет отражение в обратном направлении(от объекта к РЛС). Большинство реальных объектов имеет сложный характер.Объекты можно разделить на сосредоточенные и распределенные. Ксосредоточенным относятся объекты, размеры которых меньше элементовразрешения. Примером являются летательные аппараты. К распределеннымобъектам относятся земная и водная поверхность, облака, дождь, снег, тумани другие, для которых соотношение размеров и элементов разрешения не вы Радиолокационные системы. Учеб.177ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВполняются. Они могут занимать несколько разрешаемых объемов. Вторичноеизлучение распределенных объектов маскирует полезные сигналы, но иногданаходит и практическое использование, например, для обнаружения дождевых и снеговых облаков, навигации самолетов вдоль земной поверхности(табл. 4.1).Распределенные объекты подразделяются, в свою очередь, на объемнораспределенные и поверхностно-распределенные.Классификация ПППричиныобразованияпомехЕстественныеИскусственныеПоверхностнораспределенныеОтражения:от земной поверхности;от морской поверхностиХарактер помехОбъемно-расСосредоточенпределенныеныеОтображения отатмосферных неОтражения отоднородностей иметеообразооптически ненаванийблюдаемых объектовОтраженияот облаков,Отражения отдиполей и ме- крупных наземталлизирова- ных сооруженийнных лентТаблица 4.1ПрочиеПомехи на n-мходе разверткиСигналы, отраженные от земныхдвижущихся целейОбъемно-распределенные объекты (помехи от метеообразований, дипольные отражатели, ионизированные образования) обычно характеризуютсяудельной эффективной поверхностью (средним значением эффективной поверхности на единицу объема).
Подобные объекты представляют собой совокупность большого числа элементарных частиц, распределенных случайнымобразом. Обычно (особенно в сантиметровом и миллиметровом диапазонахволн) имеет практическое значение только некогерентное отражение, при котором сигналы от отдельных частиц можно рассматривать как независимыеслучайные величины, к которым применим закон сложения мощностей.Маскирующее действие объемно-распределенных объектов определяется величиной эффективной поверхности σV, приходящейся на разрешаемыйобъем V:σV = n ⋅ σ = η ⋅ V ,где σ – среднее значение эффективной площади одного элементарного излучателя;η= N ⋅ σ – удельная эффективная площадь;n = N⋅V (N – число излучателей в единице объема). Радиолокационные системы.
Учеб.178ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВГидрометеоры в жидкой фазе (туман, дождь) состоят из капель сферической формы, размеры которых малы по сравнению с длиной волны λ. Дляэтого случая удельная эффективная площадьd6η≈π N 4 ,λ5(4.43)где d – средний диаметр капли.Из-за отражений от метеообразований возникают помеховые сигналы сшироким доплеровским спектром, что существенно затрудняет выделение наих фоне сигналов, отраженных от воздушных судов (рис. 4.66).r4 (м2/км3)1010Р = 150 мм/ч100 мм/ч50 мм/ч25 мм/ч12,5 мм/ч7 мм/ч2,5 мм/ч3102101110-110-212345678λ, смРис.
4.66. График зависимости удельной эффективной площадиобратного вторичного излучения дождя различной интенсивностиот длины волны (P – обазначает интенсивность осадков)Вторичное излучение гидрометеоров в твердой форме (снег, град) значительно слабее, чем в жидкой (рис. 4.66).От ионизированных образований (ионосферы, следов метеоров, полярных сияний) возможны три вида отражений:1. Полное отражение, которое наблюдается при высокой концентрации электронов 1014⋅м – 3 (электрон/м 3) и выше.2.
Частичное отражение, которое наблюдается в местах резкого пространственного изменения коэффициента преломления.3. Некогерентное рассеяние на невзаимодействующих флюктуационных скоплениях электронов.Вышеперечисленные объекты относятся к естественным ПП. Из искусственных маскирующих ПП наибольшее распространение получилидипольные противорадиолокационные отражатели. Они представляют собой пассивные полуволновые вибраторы, изготовленные из металлизированных бумажных лент, фольги или металлизированного стеклянного и Радиолокационные системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
