Диссертация (1102680), страница 5
Текст из файла (страница 5)
СШП импульсы, излученные радаром, имеющие высокоеразрешение по времени, при отражении от подстилающей поверхности и от цели на индикаторерадара будут разнесены по дальности.1.2. Короткоимпульсные радиолокаторыСтремительное развитие твердотельной радиоэлементной базы и качественный прогрессее характеристик, таких как: ширина полосы пропускания, скорость переключения17радиочастотных ключей, чувствительность элементов и другие – привели к возможностисоздания радиотехнических средств с широкой и сверхширокой полосой частот. Сигналы сосверхширокой полосой позволяют повысить информационные возможности радиолокационныхсистем [5–6, 37–44]. Известно, что разрешающая способность по дальности преимущественноопределяется шириной полосы зондирующего сигнала [45–47], соответственно, чем шире полосачастот зондирующего сигнала, тем выше разрешающая способность. СШП сигналы, как правило,во временной области имеют малую длительность, в связи с этим радары с зондирующимиимпульсами наносекундной длительности часто называют [3, 14–18] сверхкороткоимпульснымиили наносекундными радарами.Авторы работы [16] выделяют два направления развития сверхкороткоимпульснойрадиолокации: радиолокация с зондирующими видеоимпульсами “без несущей” наносекунднойипикосекунднойдлительностямиирадиолокациярадиоимпульсаминаносекунднойдлительности с несущей в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне.
В работе [16] приводитсяподробное сравнение направлений развития сверхкороткоимпульсной радиолокации сзондирующими видео и радиоимпульсами, приведем некоторые из них. Использованиезондирующихвидеоимпульсовиз-заневысокойнаправленностиантеннинизкойчувствительности приемника приводит к малой дальности действия, соответственно, прииспользовании зондирующих радиоимпульсов возможна большая дальность действия, как и втрадиционной радиолокации. Радар с зондирующими видеоимпульсами (видеолокатор) вотличие от радара с зондирующими радиоимпульсами (радиолокатор) имеет необходимостьиспользования антенн больших размеров. Соответственно, видеолокатор имеет низкую точностьизмерения угловых координат и низкую разрешающую способность по углу, а такженевозможность использования фазированных антенных решеток.
Таким образом, радиолокаторс зондирующими видеоимпульсами имеет ряд недостатков, ограничивающих областьприменения таких систем.Наличие или отсутствие несущей частоты в зондирующем наносекундном импульсерадара влияет на разработку устройств формирования, излучения и приема сигнала, а также нахарактер распространения сигнала в среде [12, 48–49]. Необходимо учитывать изменение формывидеоимпульса при излучении, распространении, отражении и приеме.Так, в работах [50–51] предложены субоптимальный и оптимальный алгоритмыобнаружения отраженных от сложных целей сверхширокополосных сигналов.
Зондирующийнаносекундный импульс, излученный радаром, при отражении от цели, имеющей множествоблестящих точек, преобразуется в последовательность импульсов с неизвестными параметрами.18Однако период повторения импульсов остается неизменной известной величиной. На основеиспользования известного значения периода повторения импульсов в работе [43] предложенметод череспериодной корреляционной обработки, в котором в качестве опорного сигналаиспользуется сигнал, отраженный от цели в предыдущем периоде и задержанный на величинупериода повторения.Работа [51] является продолжением работы [50]. В [51] предложен алгоритм оптимальногообнаружения пачки СШП сигналов, а также рассмотрены субоптимальные алгоритмы,использующие сигналы в двух соседних периодах повторения.
Оптимальный алгоритмобнаружения учитывает информацию об известном периоде повторения ожидаемого сигнала инеизменность формы сигнала в М соседних периодах повторения. В результате, с порогомсравнивается сумма М отрезков, где ожидается полезный сигнал.Источники сигналов с наносекундной длительностью радиоимпульсов могут бытьпостроены с использованием быстро переключающихся схем, позволяющих отрабатывать оченькороткие фронты.
Другим способом генерации наносекундных радиоимпульсов может являтьсяперенос наносекундного видеоимпульса с нулевой частоты в область СВЧ частот. Два десяткалет назад создание таких источников являлось практически невыполнимой задачей [17].Технические характеристики существующих на тот момент полупроводниковых элементов(рабочая частота, недостаточная ширина полосы частот, низкое быстродействие и низкаячувствительность) не позволяли создавать источники с наносекундной длительностьюрадиоимпульса.
Однако на сегодняшний день качественный прогресс развития мировойрадиоэлектроники привел к возможности создания наносекундных источников. Современныеведущие производители радиоэлементной базы предлагают готовые высокоскоростныеширокополосные галлий-арсенидовые переключатели и смесители. В настоящий момент намировом рынке представлено современное многофункциональное СВЧ аналого-цифровоеоборудование. Некоторое из них позволяет формировать наносекундные радиоимпульсы нанесущей частоте СВЧ диапазона.Теоретическиеиэкспериментальныеисследованияосновныхсвойствсверхкороткоимпульсной радиолокации впервые были проведены в середине 80-х годовсотрудниками ЦКБ “Алмаз”, ИСЭ СО РАН и ИПФ РАН [16]. В 90-е годы был созданэкспериментальный макет твердотельной радиолокационной системы [16], излучающийзондирующие радиоимпульсы длительностью 5–7 нс с несущей частотой 10 ГГц при импульсноймощности 500 МВт и частоте повторения импульсов 50–150 Гц.
Ширина диаграммынаправленности антенн составляла 30x30. С помощью этой экспериментальной установки былипроведены измерения амплитуды отраженного сигнала и временной задержки от сфер и19уголковых отражателей с различной ЭПР, а также от реальных объектов (лес, лодка, бакен,пристань, баржа). Были проведены эксперименты по облучению движущегося вертолета, врезультате которых раздельно зафиксированы импульсы, отраженные от кабины, подъемноговинта, фюзеляжа и винта стабилизации.Применение различных типов сверхширокополосных сигналов можно найти в работах [3,6, 10, 12, 14–18, 38–41, 48–49, 52–56]. Особого внимания заслуживает работа [3], в которойописаны результаты разработки сверхкороткоимпульсного радиолокатора трехсантиметровогодиапазона с длительностью радиоимпульса 10 нс (ширина полосы частот зондирующего сигнала100–200 МГц) импульсной мощностью 45 Вт и частотой повторения 10 кГц.
Полученырадиоизображения пролетающего легкомоторного самолета АН-2, стоянки самолетов ипланеров, сцены расхождения катера и баржи на реке и другие.Радары с видеоимпульсами в настоящее время находят применение при малой дальностизондирования [10, 12, 48–49, 52–56] для нахождения мин; обнаружения объектов за оптическинепрозрачными преградами (стенами зданий), например, людей, взрывчатых устройств; вмедицине; специальной психологии и др.В свою очередь, радиолокаторы с зондирующими наносекундными радиоимпульсами изза более простой антенной системы могут быть использованы как на малых, так и на средних ибольших расстояниях [3, 14–18]. Системы с зондирующими наносекундными радиоимпульсамимогут применяться в аэропортах для контроля взлетно-посадочных полос аэродромов, дляповышения безопасности полета на малых высотах; в качестве контроля акватории водныхпортов, а также для обеспечения безопасного передвижения яхт и катеров [3, 14–18].В работе [9] представлено описание макета радиолокатора на основе генератора на диодеГанна с длительностью импульса 10 нс в трехсантиметровом диапазоне при мощности 30 Вт.Целью проводимых измерений являлась оценка уровней отраженного сигнала от эталонной целии от подстилающей поверхности, представляющей собой галечные отложения, поросшиекустарником.
В работе [57] изложены результаты разработки твердотельного генераторатрехсантиметрового диапазона с импульсами наносекундной длительности мощностью около 40Вт.В работе [58] короткоимпульсным радаром с несущей частотой 10 ГГц и длительностьюзондирующего радиоимпульса 10 нс измеряются отражающие и рассеивающие характеристикилиственного леса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
