Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Однако в радиолокации часто возникает задача обнаружения сигналов, отраженных от движущихся целей. Тогда принимаемый сигнал содержит не только неизвестное время запаздывания, но н неизвестную доплеровскую частоту. Устройство фильтровой обработки (близкое к оптимальному при Гд <1/тл) становится многоканальным по доплеровской частоте (рис. 7.21). Взаимные расстройкн АГ средних частот амплитудно- частотных характеристик согласованных фильтров (СФ) многоканального Рнс.
7.21. Многоканальное устройство фильтровой обработки сигналов с неизвестной доплеровской частотой: СФ вЂ” согласованный фильтр; Л вЂ” легекгор 384 7.б. Особенности обработки радиолокационных сигналое обнаружителя выбираются исходя из допустимых энергетических потерь и = 10!8(1 7 р (О, ЛР'! 2)) дБ на краях полосы пропускания. Для прямоугольных радиоимпульсов при ЛР' = 1! т„энергетические потери равны 4 дБ.
Необходи- мое число согласованных фильтров при этом определяется из формулы п„=1+ 2Рд т„, (7.31) 385 где à — максимально возможная доплеровская частота движущейся цели (в сантиметровом диапазоне длин волн для большинства аэродинамических целей гд „ < 100 кГц). Одиночные когерентные импульсные сигналы без внутриимпульсной модуляции встречаются в некогерентных импульсных РЛС, в доплеровских РЛС с непрерывным излучением и др.
В некогерентных импульсных РЛС обычно используют короткие когерентные радиоимпульсы (длительностью ти < 10 мкс), из которых в процессе обзора по угловым координатам образуется некогерентная пачка. В этом случае т„Г < 1, селекция по скорости нереализуема, а число каналов обработки равно 1 131, 34]. В доплеровских РЛС с непрерывным излучением импульсные сигналы образуются в процессе обзора пространства по угловым координатам. Длительность подлежащего обработке когерентного радиоимпульса определяется временем облучения цели и может составлять единицы — десятки миллисекунд.
При обработке сигналов с такими длительностями появляется возможность селекции движущихся целей по радиальной скорости, а устройство обработки становится многоканальным. Когерептные пачки радиоимпульсов. Фильтр, согласованный с пачкой радиоимпульсов, как показано в гл. 3, включает согласованный фильтр для одиночного импульса и когерентный сумматор импульсов пачки, снимаемых с линии задержки с отводами (см. рис. 3.11). Подбирая расположение отводов, их число и коэффициенты передачи, можно получить согласованную импульсную характеристику фильтра в виде пачки радиоимпульсов с заданной огибающей. Это позволяет решить задачу согласованной обработки когерентной пачки импульсов с неизвестным временем запаздывания и известной или несущественной (Г < 1!(МТ„)) доплеровской частотой.
Если доплеровская частота существенна (Г > 1фИТ„)) и неизвестна, то необходим согласованный фильтр, многоканальный по доплеровской частоте (по радиальной скорости). На рис, 7.22 показан принцип построения многоканального фильтра с нониусными линиями задержки для пачки из нечетного числа М= 7 радиоимпульсов. Фильтр пригоден для работы в диапазоне ско- 7, Информационные технологии е радиолокационных системах Нониусные лини задержки с отвода Рис.
7.22. Многоканальное устройство фильтровой обработки когерентной пачки радиоимпульсов с неизвестной доплеровской частотой ростей при произвольно большой длительности пачки (ускорение цели отсугствует). Нониусные линии задержки учитывают растяжение (р„> О) или сжатие (р„< 0) пачки при отражении от движущейся цели в (с + р„)!(с — р„) раз. Для используемых на практике длительностях пачек импульсов нониусные линии задержки можно заменить фазовращателями [35, 741. Необходимое число каналов обработки определяется из формулы (7.32) п„=1+ 2Г „МТ'„, Если г з.!7Т„, то п„=1ч-2М. (7.33) На рис. 7.23 представлено устройство корреляционно-фильтровой обработки когерентной пачки радиоимпульсов с неизвестными временем запаздывания и доплеровской частотой, использующее видеоимпульсное стробирование [34, 35].
Это приводит к двойной многоканальности обработки: по дальности и радиальной скорости. Каждый канал дальности стробируется пачкой видеоимпульсов. Длительность каждого стробирующего импульса равна тт период следования импульсов равен Т„, а длительности совокупности пачек стробирующих импульсов соответствуют ожидаемой длительности принимаемого сигнала, которая, в свою очередь, определяется временем облучения цели.
Каждый канал дальности содержит набор узкополосных фильтров (Ф) с шириной полосы пропускания -1/(МТ„), перекрывающих диапазоны доплеровских частот. Выходные напряжения каналов детектируются амплитудными детекторами (д) и могут дополнительно подаваться на некогерентный накопитель (на рис. 7.23 не показан). Выходные напряжения частотных подканалов каждого дальностного канала подаются на пороговые устройства (Пу) и сумматоры. Выходные напряжения сумматоров дальностных каналов повторно стробируются видеоимпульсами «дальности». Исходная длительность отраженных радиоимпульсов при зтом 386 7.б. Особенности обработки радиолокационных сигналов Рис.
7.23. Устройство корреляционно-фильтровой обработки когерентной пачки радиоимпульсов: к — перемножнтель; Ф вЂ” узкополосный фильтр; Д вЂ” лмплнтудный детектор; ПУ вЂ” пороговое устройство восстанавливается. Простробированные импульсы всех каналов объединяют в выходном сумматоре. Обычно видеоимпульсные последовательности любых двух смежных каналов смещены относительно друг друга на элемент разрешения обрабатываемого сигнала по времени запаздывания (дт = т„), а средние частоты любых смежных узкополосных фильтров отличаются на величину разрешающей способности по доплеровской частоте Лг''-1/(МТ„).
В этом случае число каналов обработки по дальности определяется формулой п„=г,„ lт„, если г, <Т„. Если выполняется условие т, ~ Т., то и„= Т„ /т„= Д, где Д вЂ” скважность пачки, а число каналов обработки по скорости, как и для фильтровой схемы, определяется формулами (7.32) и (7.33). Довольно часто число каналов обработки может быть меньше этих значений. Тогда в устройстве корреляционно-фильтровой обработки предусматривается дополнительный поиск по дальности и скорости. 7.6.3. Обработка частотно-модулированных раднонмпульсов Особенности обработки частотно-модулированных (ЧМ) сигналов рассмотрим на примере обработки линейно-частотно-модулированных радиоимпульсов (ЛЧМ), широко используемых в современных РЛС. 38? 7, Онформацаонные технологии в радиолокационных системах ((г) + Ф Согласованная фильтровая обработка тии О ЛЧМ радиоимпульсов проводится с использованием дисперсионных фильтров, т.
е. линейных систем, групповое запаздывание в которых зависит от частоты 131, 35, 74]. Импульсная ха- 4~, рактер исти ка согласованного фильтра пред- Л 'и =УО-— ставляет собой ЛЧМ колебание, зеркальное сигнальному (см. гл. 3). Если мгновенная час- О ти тога сигнала со временем нарастает (рис. 7.24, Рис. 7.24. Закоиь~ изменения штриховая линия), то мгновенная частота колеыгн~венной "асппь' во ОРО баний в импульсной характеристике убывает мевн: ЛЧМ сигнала (штри(рис.
7.24, сплошная линия), и наоборот. Дисперсионная характеристика согласоно фняьтра (сплошная ванного фильтра — зависимость группового ливня) запаздывания ~ч,(Я в фильтре от частоты— определяется производной от фаз очастотной характеристики фильтра. Нелинейность фазочастотной характеристики линейных сред, приводящую к зависимости группового запаздывания от частоты, в физике называют явлением дисперсии, что и определило термин «дисперсионная характеристика фильтра». Дисперсионная характеристика согласованного фильтра имеетвид 1 (7")=г +(2х) 'сйр(7')!с(7", ( 7.34) где Ор(7) — фазочастотная характеристика согласованного фильтра, гΠ— постоянная задержка в фильтре. Для больших л =т„ф„', когда агс18лм к/2, дисперснонная характеристика (7.34) в соответствии с соотношением (4.28) для ЛЧМ сигналов приобретает вид 131, 35, 741 г (У) ~О т У ХО) ~У' (7.35) Выражение (7.35) поясняет формирование импульсной характеристики согласованного с ЛЧМ сигналом фильтра под воздействием дельта- функции.
Группы гармонических составляющих дельта-функции более низких мгновенных частот задерживаются в фильтре на большее время и формируются на выходе позже, чем группы составляющих более высоких частот. Дисперсионные фильтры используют не только при обработке, но и при формировании сигналов, осуществляемом под воздействием на них коротких радио- или видеоимпульсов. 388 7.6. Особенности обработки радиолокационных сигналов Поясним механизм сжатия ЛЧМ сигналов, Группы колебаний более низких мгновенных частот (штрнховая линия на рис. 7,24) воздействуют в моменты г„, (7') раньше, но задерживаются на большее время г (7"), Группы колебаний более высоких частот воздействуют позже, но задерживаются на меньшее время.
Это обеспечивает совмещение групп радиоимпульсов с различными несущими частотами. При их синфазном наложении в момент времени 1в формируется более короткий сжатый радиоимпульс. Условие наложения (7.36) является необходимым условием синтеза фазочастотной характеристики фильтра в режиме согласования. Видоизмененные трактовки механизма сжатия рассматривались в гл. 3 и 4. Аналоговые дисперсионные фильтры часто выполняются на основе акустических линий задержки с поверхностными или объемными волнами. Акустические линии позволяют получать приемлемые задержки при малых габаритах вследствие существенно меньшей скорости распространения механических колебаний по сравнению с электромагнитными.
На основе использования поверхностных акустических (ультразвуковых) волн можно строить многоотводные линии задержки, обеспечивающие эффект искусственной дисперсии, а на основе использования объемных волн — линии задержки с естественной дисперсией (351.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
