Teoria_i_tekhnika_obrabotki_radiolokatsi onnoy_informatsii_na_fone_pomekh (1021138), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Ширина сжатого радиоимпульса по уровню 0,64 при нулевой частотной расстройке равна 1!Л7', что соответстг вует сжатию в и раз. л. р Аналогичными особенностями обладает тело неопределенности л ' '; рис. 10.7 колокольного ЛЧМ ралг~в-Д 1 ~ / 1ь лг<в диоимпульса. От тела рис. 10.4 хл 1 1 ~ 1 1 ~ оно отличаетсЯ глаДкой безлепестковой структурой. Сечение Г = 0 тела также имеет ширину 1/АГ', но Рис.
10.6 на уровне ехр ( — и!4) = 0,46. Рассогласование ЛЧМ радио- импульсов по частоте (скорости) приводит согласно рис. 10.5, 10.7 к временному смещению сжатых радиоимпульсов и = — тис1А7'. 110.8) При неизвестной доплеровской частоте Р = и" .= 27со„lс возможна поэтому систематическая, пропорциональная радиальной скорости о„ошибка измерения дальности цели в момент облучения зондирующим сигналом. Для некоторого же момента времени, отличающегося на А1 = т„гсЩ от момента облУчениЯ.
цели, значение дальности измеряется без какой-либо скоростной ошибки. Если 4/йг ) О, резуль- 126 тат измерения соответствует прогнозу; если же с///с//( 0 — ретроспективе. Возможность «скоростной> ошибки дальности до цели в момент облучения зондирующим сигналом следует из структуры тела неопределенности ЛЧМ сигнала. Такая ошибка проявляется при любой разновидности когерентной обработки (корреляционной, корреляционно-фильтровой, фильтровой), сводящейся к вычислению корреляционного (весового) интеграла, Поскольку максимально воз- Рис.
10.7 можные радиальные скорости реальных целей, а значит, соответствующие доплеровские частоты априорно ограничены, то ограничены и значения «скоростной» ошибки т. В частности, при не очень больших длительностях зондирующих радиоимпульсов т„(( 1/Рд и, „„, величина скоростной ошибки существенно меньше длительности сжатого радиоимпульса и не имеет практического значения.
В случае т„) 1/г"„и,„, влияние скоростной ошибки может стать существенным. Оно устраняется обычно, если от каждой цели принимается не менее двух отраженных радиоимпульсов (см. пример 10 равд. 16.8). Приращение запаздывания между зондированиями определяет с большей или меньшей точностью радиальную скорость движения цели о„(наиболее точно на интервале наблюдения, много большем т„/«/Л/). При известной же величине о„скоростная ошибка отсутствует. При приеме лишь одного ЛЧМ радиоимпульса нли же нескольких, распределенных на недостаточном для измерения радиальной скорости временном интервале, «скоростная» ошибка приобретает существенное значение. 10.2.
Сжатие ЛЧМ радиоимпульсов в согласованных фильтрах На рис. 10.8 представлена импульсная характеристика линейного фильтра, согласованного с колокольным ЛЧМ сигналом рис. 10.1, зеркальная по отношению. к нему. Мгновенная частота колебаний нарастает у сигнала, убывает у импульсной характеристики. Особен- а ности сжатия ЛЧМ радиоимпульса в атом фильтре поясним, используя понятие группового запаздывания. Групповым называют запаздывание максимума огибающей негармонического колебания, образованного наложением группы предельно близких по частоте гармонических Рис.
10.8 127 колебаний. Величина группового запаздывания для группы с центральной частотой / определяется по частотной характеристике К (/) = ~К Д)~ ехр (/ ага К (/)) линейной системы (фильтра). В пределах группы частот / — П/2 ( т ( /+ ПI2 в силу ее узкополосности можно считать неизменной амплитудно-частотную и линейно изменяющейся фазочастотную характеристику системы ! К (р) ~ ж ~ К ф (, ага К (р) ж ага К (/) + (ч — /) — агя К ф. с1 Когда на вход системы воздействуют колебания /+П/2 ехр (/2пр/) йр = (21п пППп/) ехр (/2п//), / — П/2 выходные колебания имеют вид /+П/2 /+п/г К (р) ехр (/2пр/) йр ж К(/) ~ ехр (/ ~2п/+ — агд К()) 1р)йр х /-и/г /-и/г в'/ х ехр ~ — // — К (/)1 = К (/) (21п ПП (/ — /„р)/п (/ — /„р)) ехр (/2п//). с с/ Здесь /„р — групповое запаздывание (большее нуля в отсутствие ано- малий, препятствующих использованию указанных приближений) /, = — Ы агд К (/)/й/)/2п.
(10.9) Оно определяется, таким образом, производной по частоте от фазо- частотной характеристики системы. Приближенный метод измерения группового запаздывания вытека- ет нз определения. Измеряется запаздывание максимума огибающей при подаче на вход линейной системы узкополосного радиоимпульса со сглаженной огибающей. Измерение оправдано при отсутствии чрез- мерных искажений импульса, свидетельствующих об аномальных усло- виях его прохождения через систему. Фазочастотная характеристика согласованного с ЛЧМ колебанием фильтра связана с фазочастотным спектром (аргументом спектраль- ной плотности) сигнала ага К (/") = — агу д (/) — 2 и//2.
В выражение группового запаздывания (9) согласованного фильтра входит поэтому производная от этого аргумента /„(/) = /, + (й агд д (/)/й/)/2п. (10.10) Аргумент спектральной плотности сигнала связан с аргументом его комплексной амплитуды агд й (/) = агд 6 (/ — /2). Используя (5), при и » 1 получим / О = /р — (и 6 — 12)/П.'1 ~/ — К вЂ” 12) т,/Щ. (10Л1) Взаимосвязь (11) группового запаздывания и мгновенной частоты по- даваемых на согласованный фильтр колебаний (сплошная линия на рис. 10.9) согласуется с импульсной характеристикой рис. 10.8, яв- ляющейся откликом на дельта-функцию.
Для данного случая в ней 128 появляются вначале колебания более высоких ~ !«««««=~в+А частот, задерживаемые в фильтре на меньшее время. Понятие зависящего от частоты группового запаздывания облегчает трактовку механизма сжатия частотно-модулированных сигналов. Е«««=Гв-— лГ Характеристика группового запаздывания 2 рис. 10.9 соответствует большей задержке в фильтре огибающих групп низких частот, чем г«=г««,« «=«гр, высоких.
Мгновенные же частоты полезного Рис. !0.9 сигнала (рис. 10.9, штриховая линия) изменяются от более низких в начале 1„„„ до более высоких 1„,„, в конце импульса. Группы колебаний более низких мгновенных частот действуют, таким образом, раньше, но задерживаются в большей степени.
Группы колебаний более высоких частот действуют позднее, но задерживаются меньше. Это обеспечивает совмеи(ение колебаний всех групп частот, при наложении которых обра-' зуется более короткий сжатый радиоимпульс. Для совмещения необходимо выполнить условие Г д (2) + Г«р (/) г«где 1«ь«д момент воздействия колебаний мгновейной частоты 2.
Подбор ойтимальной характеристики Г„р (1) эквивалентен в силу (9) подбору оптимальной фазочастотной хараюперистики. Подбор оптимальной амплитудно-частотной характеристики, предусматривающий в частности ослабление помех, может вести к сужению спектра и расширению сжатого импульса. Для широкополосных сигналов такое расширение перекрывается сжатием вследствие компенсирующего действия фазочастотной характеристики. Часто дополнительно сужают амплитудно-частотный спектр, добиваясь округления по сравнению со случаем оптимальной обработки на фоне шума. В равд. 9.9 была показана возможность скругления огибающей импульсной (времеиной) характеристики фильтра для уменьшения боковых лепестков в спектральной области.
Аналогично, скругление амплитудно-частотного спектра ведет к уменьшению боковых лепестков во временной области. За счет небольшого отступления-от оптимальности обработки обеспечивается снижение уровня боковых лепестков сжатых родиоимпульсов на выходе фильтра.
Это создает предпосылку лучшего наблюдения сжатого радиоимпульса слабой цели,маскируемого боковыми лепестками сильных. Непостоянство группового времени запаздывания для различных мгновенных частот колебаний относят к классу явлений дисперсии скоРости Распространения. Фильтры сжатия частотно-модулированных радиоимпульсов называют поэтому дисперсионными фильтрами, зависимости же их группового запаздывания от частоты — дисперсионными характеристиками. Известен ряд устройств с искусственной и естественной дисперсией, используемых в качестве фильтров сжатия.
Широко применяются, например, многоотводньы ультразвуковые дисперсионные линии задержки на поверхностных волнах. Вследствие малой (по сравнению со скоростью света) скорости распространения 5 3««. 2076 199 ед ультразвука (5 — 10 км/с) их геометрические размеры малы. 3вукопровод рис. 10.10 выполняют из пьезоэлектрического монокристалла, например из кварца, ниобата или танталата лития, германата д висмута. Электродами являются металлические элементы, нанеРис. 10.10 сенные фотоспособом на рабочую поверхность звукопровода. При подаче переменного напряжения между входными электродами создается переменное электрическое поле. Под воздействием этого поля на пьезоэлектрической поверхности звукопровода возбуждается акустическая волна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
