РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (1087875), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

где f_s - несущая частота радиосигнала, V_r - радиальная скорость цели, c - скорость света в атмосфере, _s - длина волны радиосигнала.

При приближении цели к РЛС доплеровское смещение положительно (частота принимаемого сигнала больше, чем у зондирующего). При удалении цели доплеровское смещение отрицательно.

Движение и повороты цели, а также измерение времени распространения сигнала в пространстве вызывают флуктуацию сигнала, как по амплитуде, так и по частоте.

Флуктуация - медленно меняющийся процесс по сравнению с f_S . Поэтому когерентность сигнала сохраняется. Есть РЛС, которые по флуктуациям определяют характер цели (идентификация цели).

Важной технической характеристикой РЛС является разрешающая способность – возможность раздельного наблюдения двух близко расположенных объектов или частот.

Разрешающая способность по дальности определяется длительностью зондирующего импульса _s:

D = c_s / 2 .

Это выражение определяет точность, с которой определяется дальность и координаты цели.

Разрешающая способность по угловым координатам зависит от ширины диаграммы направленности .

Разрешающая способность по скорости определяется разрешающей способностью по частоте, которая зависит от длительности наблюдения импульса. Чем больше длительность импульса, тем выше разрешение по частоте. Т.е. . разрешение по частоте (скорости, доплеровского смещения).

Используя формулу (9.2) и выражение для f_pc находим разрешающую способность по скорости и точность её определения:

V_r=f_pcc/2f_s =c/(2 f_s _s) .

Последнее выражение означает, что чем выше частота и больше длительность импульса, тем точнее измеряется скорость. Однако при увеличении длительности импульса теряется разрешающая способность по дальности.

7.5. Общая характеристика зондирующих сигналов

Структура зондирующего сигнала и способ модуляции, имеют большое значение для обеспечения помехоустойчивости и разрешающей способности (по дальности и частоте).

Обнаружение объектов-целей и измерение их параметров осуществляется путем сопоставления принятого сигнала с ожидаемым, который формируется задающим генератором зондирующего сигнала (см. гл.4). Применяются также согласованные (и корреляционные) фильтры.

Виды сигналов РТС, их преимущества и области применения:

- Импульсные. Высокая мощность импульса, хорошая помехозащищенность, высокое разрешение по дальности, работа на одну антенну. Применяется в РЛС обзорного и координатного типа.

- Непрерывные (квазинепрерывные). Высокое разрешение по скорости. (Трудность в развязке приемо-передающего тракта, требуется отдельных антенн передатчика и приемника.). Используются в доплеровских измерительных системах и высотомерах.

- Комбинированный и линейно-частотно модулированный (ЛЧМ) сигналы. Высокое разрешение по дальности и скорости, возможность использования согласованных фильтров, позволяющих выделять сигналы на фоне сильных помех. Используются в РЛС с большой дальностью обнаружения.

7.6. Последовательности (пачки) импульсов в РЛС

При сканировании антенны цель не всегда находится в диаграмме направленности. Только в течение промежутка времени, когда диаграмма «накрывает» цель, на входе приемника появляется последовательность отраженных импульсов, сначала нарастающая, а, затем, убывающая по интенсивности. Эта последовательность называется пачкой импульсов, и она имеет вид, показанный на рис. 7.3.

Особенность появления не одного, а нескольких отраженных импульсов, повторяющихся с периодом равным периоду зондирования, позволяет использовать фильтры накопители и гребенчатые узкополосные фильтры, выявляющие сигналы на фоне сильных помех.

Рис. 7.3. «Накрытие» цели диаграммой и структура пачки отраженных импульсов

Принцип неопределенности связывает ширину спектра сигнала и длительность импульса.

Ширина спектральной полосы сигнала f_s связана с длительностью одиночного РЛС импульса _s следующим соотношением: f_s = 1/_s .

Его можно записать как: f_s_s= 1.

Обычно в импульсных РЛС _s= 0,5 или 1 мкс

Это соответствует разрешению по дальности с точностью, соответственно: D=75 и 150 м.

При увеличении точности по дальности падает разрешающая способность по скорости.

В некогерентных системах определяется только дальность

и углы (места и азимут).

В когерентных системах _sП = n_s пачка воспринимается как единый сигнал, и это позволяет получить более высокое разрешение по частоте (скорости) и повысить помехоустойчивость.

7.7. Особенности отражения радиоволн от целей

Интенсивность отражения зависит от геометрических размеров и конфигурации цели, физических свойств ее поверхности, длинны и поляризации падающей волны.

Эффективная площадь рассеяния - это стандартная мера, учитывающая габариты, конфигурацию цели и степень отражения радиоволн. Вместе с тем это количественная мера, используемая в расчетах, равная площади, не поглощающей и равномерно рассеивающей поверхности, которая, будучи расположенной, нормально лучу, создает в приемной антенне поле той же напряженности, что и цель.

Эффективная поверхность рассеяния самолета может изменяться. Это связано со сложным характером отражений от поверхности и наличием так называемых «блестящих точек» (на округлой поверхности) и «уголковых отражателей» (углы поверхностей под прямыми углами, от которых луч отражается точно обратно к РЛС). При маневрах самолета, его эффективная поверхность рассеяния меняется, и интенсивность отраженного сигнала меняется (флуктуирует). Эти изменения можно интерпретировать как флуктуационную помеху со спектром, представленным на рис. 9.4.

Рис. 7.4. Спектр флуктуационной помехи за счет изменения эффективной поверхности рассеяния самолета при маневрировании

7.7.1. Разрешающая способность и разрешаемый объем РЛС

Разрешающая способность РЛС – способность наблюдать раздельно две близко расположенные цели.

Разрешающая способность РЛС по дальности определяется длительностью импульса:

.

Разрешающая способность РЛС по угловым координатам определяется шириной диаграммы направленности .

Ширина диаграммы направленности параболической антенны в радианах:

, где _s- рабочая длина волны, d_A - диаметр антенны.

Для расчета в градусах используют формулу: .

Координатная ошибка составит:

Разрешаемый объем РЛС (рис. 9.5) - это объем усеченного конуса с высотой D и основанием т.е.:

D

Ц₁

А V Ц₂

Рис. 7.5. К расчету разрешаемого объема РЛС

Глава 8. Оптимальные приемники радиолокационных сигналов

Особенностью сигналов радиолокационных систем (РЛС) является наличие пачки импульсов.

Фильтрация РЛ- сигналов заключается в следующем:

а) Выделение из помехи каждого импульса (фильтрация).

б) Накопление энергии пачки импульсов (суммирование откликов фильтра).

Наряду с простыми сигналами в РЛС используются сложные линейно частотно модулированные (ЛЧМ) и фазоманипулированные (ФМ) сигналы.

8.1. Согласованная фильтрация ЛЧМ-сигналов

Линейно частотно модулированный (ЛЧМ) сигнал – это сигнал с линейным изменением частоты внутри импульса:

f_s = f_so + bt ,  t < Tи / 2

где b = 2 f_М /Tи - крутизна ЛЧМ, f_М-девиация частоты.

Вид ЛЧМ сигнала и его сжатая форма показаны на рис. 10.1.

Ширина спектра сигнала определяется девиацией частоты: 2f_S=2f_М.

АЧХ имеет равномерную спектральную плотность.

Рис. 8.1. ЛЧМ сигнал и его сжатая форма после согласованного фильтра.

Фазовый спектр имеет форму параболы, так как частоа нарастает линейно:

Для АЧХ и ФЧХ согласованного фильтра имеем:

;

.

В качестве согласованного фильтра ЛЧМ-сигнала используется дисперсионная ультразвуковая линия задержки (ДУЛЗ). При прохождении ДУЛЗ, играющей роль согласованного фильтра (СФ), обращенный сигнал (у которого частота линейно убывает в импульсе) становится сжатым. В ней на одном конце происходит преобразование радиосигнала, на промежуточной частоте 9-11 МГц, в ультразвуковые колебания, которые распространяются до противоположного конца, где происходит обратное преобразование в электрический сигнал. В дисперсионной УЛЗ ультразвуковые волны разных частот имеют разную задержку такую, которая компенсирует изменение фазы внутри импульса. В результате набега волн одной частоты на другие происходит их интерференция и сжатие импульса с увеличением амплитуды.

Для простого сигнала f_s_s= 1.

Для сложного сигнала f_s_s>>1.

При сжатии сигнала происходит перераспределение спектра из девиации частоты в спектр сжатого сигнала:

f_{s сж}_{s сж}= f_{s дев}_{s сж} =1,

откуда f_{s сж} = f_{s дев} , где f_{s сж} определяется по уровню 0,7 от максимальной амплитуды сжатого сигнала.

Длительность сжатого сигнала _sсж=1/f_{s сж} можно измерить с помощью осциллографа. Отношение

К_сж=_{s ЛЧМ} /_{s сж}

называется коэффициентом сжатия. Примерно во столько же раз происходит увеличение амплитуды импульса при сжатии. При этом помехи, проходя через согласованный фильтр в виде ДУЛЗ, сильно ослабляются, и на выходе увеличивается отношение «сигнал/шум». Соответственно с уменьшением _sсж увеличивается разрешение по дальности.

На выходе согласованного фильтра сигнал имеет следующий вид:

-задержка сигнала в СФ.

Интегрируя, получаем:

Характеристики

Список файлов книги