Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Полином Р(тк) для регистра из трех элементов гк, поскольку г® = 1 , представляется следующимобразом:Р( тк)= 1Ф я,г* 0 а2т\ 0 аътък.Пусть я, имеют следующие значения: а\ = аъ = 1, я 2 = 0 и Р(тк) == 1 0 г‘ 0 гк3, тогда схема формирования кода {0 1 0 0 1 1 1 } конкретизируется в структуру, показанную на рис. 4.26, в которой в качестве элементов задержки гк используются триггеры (Тр).
Число разрядов регистрапри бинарном коде m = 3. Пусть начальная установка триггеров в рассматриваемом примере следующая: Тр1 и ТрЗ находятся в состоянии 0,а Тр2 - в состоянии 1. Тактовые импульсы продвигают комбинацию{010} по регистру. Начальный блок последовательности получился{0101}. Кроме бинарных кодовых последовательностей известны многофазные коды, в которых основание будет п > 2 , тогда число фаз тожебольше двух и скачок фазы А<р = 2/г/п < л. Наиболее употребительнымногофазные коды Баркера, Френка, Хаффмена и др.141Рис. 4.26.
Схема формирования семизначнойМ-последовательности {0100111}Рис. 4.24. Вид двумерной корреляционной функции сигнала,модулированного по фазе М-пос ледовательностью при N = \5В качестве примера на рис. 4.27 приведена двумерная корреляционная функция (функция неопределенности) усеченнэй М-последовательности с параметрами т = 4, N= 15.Суммируя все сказанное, следует отметить, что ФКМ-сигналыобеспечивают излучение большой энергии зондирующего сигнала дажепри ограничении пиковой мощности передатчика за счет увеличениядлительности радиоимпульса Тс= N tk и энергия в импульсе Е = РТС.При этом гарантируется выполнение требований к разрешающейспособности по дальности SR (времени запаздыванш) и скорости Sf(смещения частоты), поскольку ширина сечений острия ФНЗС вдольосей От и OQ пропорциональна соответственно А г « гки АО«1/Гс Уровень боковых лепестков, маскирующих полезные, но слабые сигналы,отраженные от целей с отличающимися координатами, зависит от У иможет быть легко уменьшен путем увеличения параметра т.Контрольные вопросы4.1.142Задан сигнал в виде суммы двух гармонических колебаний с близкими частотами щ и и2: ui{t) = Um]cos(co[t) +Um2cos(co2t ) .
Расстройка |Д*у| = |*у, -со2\4.2.43.4.4.4.5.4.6.4.7.4.8.4.9.4.10.4.11.4.12.4.13.4.14.4.15.4.16.4.17.4.18.4.19.полагается настолько малой, что u(t) можно считать узкополосным. Найдитеогибающую, полную фазу и мгновенную частоту сигнала.^1sin (ey )Определите огибающую функции щ = Uт— 1---- - и построите ее.O)0tДля обработки отраженного от цели сигнала с прямоугольной огибающейдлительностью ги = 5 мкс используется коррелятор. На сколько уменьшитсяамплитуда выходного сигнала коррелятора, если временное рассогласование между принимаемым и отраженным сигналами А/ = tR-10= 2,5 мкс?Отраженный от движущейся цели сигнал имеет прямоугольную огибающую.
На сколько уменьшится амплитуда сигнала на выходе оптимальногофильтра, если длительность импульса ги = 5 мкс, скорость движения целиУ= 300 м/с, длина волны Я = 3 см?Как зависит площадь диаграммы направленности от параметров сигнала?Что происходит с диаграммой направленности при введении внутриимпульсной частотной модуляции?Дайте определение диаграммы неопределенности, ее свойств.Чем определяется площадь диаграммы направленности, как она зависит отпараметров сигнала?Что происходит с диаграммой направленности при введении внутриимпульсной частотной модуляции?Какова диаграмма направленности сигнала, заданного в виде последовательности ^-функций?Какова диаграмма направленности сигнала, заданного в виде повторяющихся в бесконечных пределах импульсов с гауссовской огибающей?Какова диаграмма направленное! и сигнала, заданного в виде пачки гауссовских импульсов с гауссовской огибающей?Определите частоту повторения импульсов, при которой будет обеспеченооднозначное измерение дальности до цели, если Rmax = 150 км.
Найдитепределы однозначного измерения радиальной скорости.Определите частоту повторения импульсов, при которой будет обеспечиваться однозначное измерение скорости, если V = 300 м/с, / = 0,03 м. Найдите пределы однозначного измерения дальности до цели.Для импульса с гауссовской огибающей определите разрешающую способность по дальности и скорости при г„ = 5 мкс и / = 0,03 м.Сигнал с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией имеет длительность ги = 5 мкс и А / = 10 МГц. Найдите коэффициент сжатия сигнала, разрешающую способность по дальности.Постройте частотную характеристику фильтра подавления боковых лепестков Хэмминга. Постройте выходной импульс, сравните с входным.Основание кода т = 7, длительность одного дискрета тк= 0,1 мкс. Определите число знаков кода, длительность сформированной последовательности, ширину спектра, уровень боковых лепестков одиночной и периодической последовательностей.В схеме (рис.
4.18) определите период сформированной последовательности, а также кодовую последовательность, если начальная установка триггеров (011).143Контрольные задачиТиювая задачаРассчитайте параметры диаграммы направленности радиоимпульса с гауссовской огибающей для ги= 1 мкс и ги= 5 мкс, приняв уровень р= 0,5.Реиение. Учитывая, что yj-2\n(c) = ^/-21п(0,5) = 1,177, запишем уравнениедиаграммы направленности в виде(1,177г„)2 (0,374/ги)2Поэтому оси эллипса 2а и 2в равны:1) для ги= 1 мкс - 2 а = 2,354- КГ6с ;2) для ги= 5 мкс - 2в = 0,1496 МГц.Задачи д л я самостоятельного реш ения4.1. Изменится ли амплитуда прямоугольного радиоимпульса на выходе оптимального фильтра, если ее измерять в момент времени г = 0,5ги ?Ответ: Уменьшится в 2 раза.4.2. От движущейся цели приходит прямоугольный импульс.
Длительностьимпульса ти = 5 мкс , скорость движения цели V = 300 м /с, длина волныЯ = 3 см . Определите величину уменьшения амплитуды сигнала на выходе фильтра.О твет:~ = 0,984.U т max4.3. Импульс с гауссовой огибающей имеет ги = 5 мкс и Я = 0,03 м . Определите разрешающие способности по дальности SR и скорости 6Vr при использовании такого сигнала.Ответ: SR = 150 м; 8Vr = 6 -103 м/с .В [19] приведены типовые задачи и задачи для самостоятельного решения по данному разделу.Материал главы закрепляется выполнением лабораторных работ «Исследованиепараметров радиолокатора с впутриимпулъсной линейной частотной модуляцией зондирующ(го сигнала и «Исследование параметров радиолокатора с фазовой внутриимпульсной мснипуляцией зондирующего сигнала» [18].144Глава 5Дальность действия РЛС5.1.
Дальность действия РЛСв свободном пространствеОдна из основных задач при проектировании РЛС - расчет максимальной дальности обнаружения и измерения (дальности действия), когда от цели с ЭПР а принимается сигнал мощностью Р2о, который обнаруживается с заданными вероятностями правильного обнаружения Dи ложной тревоги F а его параметры, характеризующие положение идвижение объекта, измеряются с заданной точностью.Дальность действия активны х РЛСНа входе приемника активного радиолокатора действует отраженный сигнал, мощность которого (см.
рис. 2.7)р _ P\Ga\ri]Sa2T72<J20'(4*)2* 4 ’/с 1 ч( Uгде Р\ - мощность передатчика; Ga\- коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны; rj\ и rj2 - КПД антенно-фидерноготракта передатчика и приемника; Sa2 - активная площадь приемной антенны; а - ЭПР цели; R - расстояние от радиолокатора до цели.С помощью выражения (5.1) можно найти дальность действия радиолокатора в свободном пространстве как при обнаружении цели, таки при измерении ее координат и скорости.При обнаружении цели с ЭПР а в (5.1) следует Р20 заменить на(Р2тт)обн = ЛюР где Рпор - пороговая мощность, т.е.
минимальная мощность сигнала на входе приемника, при которой принятый сигнал обнаруживается с заданными D и F.В режиме измерения следует вместо Р 20 использовать значение(^ 2тт)изм, при котором погрешность измерения не превышает заданноезначение с определенной доверительной вероятностью. Как правило,(Р2тт)изм > Р пор и в режиме измерения дальность действия радиолокатора оказывается меньше, чем в режиме обнаружения цели, так как точные измерения возможны при большем отношении сигнала к шуму.145С учетом сказанного дальность действия радиолокатора при обнаружении цели (максимальная дальность обнаружения или измерения)определяется какк(5.2)ах Оили4лЛ2Рпор(5.3)’где Ga =4л-(5а/ А2], а индекс 0 означает, что обнаружение происходит всвободном пространстве.В частном случае, когда радиолокатор работает в импульсном режиме и одна и та же антенна используется как при излучении, так и приприеме сигналов, выражения (5.2) и (5.3) принимают видRm ax ОР & 12Х2а(^ п о р'Дальность действия активных РЛС с активным ответомВ активном радиолокаторе с активным ответом дальности действияответчика (Rmaxот) и запросчика (Rmax 3) рассчитываются по формуламILVР\^\\^г1отПъ^12от^''М Г Ъ_ I ^1от^Л1от^а2з^1от^72зу^(5.4)(5.5)(М УРпоР,При R > Ятахсг сигнал не может быть принят ответчиком, а приR > Rmахз - запросчиком.
Поэтому целесообразен вариант активной системы с активным ответом, у которой RMax3 = RMaxот, для чего необходимообеспечить равенство^ з - ^ п о р .з [ ^ а 1 з ^ 7 ь /^ а 2 з ^ 7 2 з ]^ 1 о т ^ п о р .о т [ ^ а 1от Л 1о т / ^ а 2 о т Л 2 о т ]?а при работе в импульсном режиме (одна приемо-передающая антеннана ответчике и одна на запросчике)^зЛюр.з = Р\lOT^nop.OT*Дальность действия пассивной РЛС по активному объектуЕсли обнаруживаемый объект оснащен радиопередатчиком (активный объект), то дальность пассивного радиолокатора равна146_ IP\GXG2t]xij2A]j (4тг)2Рпорmax0Чувствительность приемника активного радиолокатора оцениваютс помощью пороговой мощности (см.
гл. 3). При пачке когерентных радиоимпульсовk.ATL-------- =пти_Р пор =Я пор —, г А,у^пор Kk T A f L ,где qnop] - пороговое отношение сигнала к шуму по мощности в одномимпульсе, зависящее от вероятности ложной тревоги F\ и правильногообнаружения D\ в одном элементе разрешения, числа импульсов в пачкеп и модели принимаемого сигнала с помехой; п - число импульсов в/гГ =—^0,5пачке, равное при плавном обзорепространства п = —— ; ги - дли-Тптельность импульса; гп - длительность пачки импульсов; L - коэффициент потерь; кш -коэффициент шума приемника(или системы);Af « —— полоса пропускания приемника (обычно полоса УПЧ).ТиТогда дальность обнаружения активного радиолокатора будет зависеть от энергии сигналаEGxG2rj\tj2Act(4ж)ъЧпаркшкТЬгде Е = ЕП=Рхтип - энергия зондирующего сигнала.
А посколькуИ= г-п/7’п . Т0'РсрТпС1°2П1Ч2Я &^шахО ?1( 4 я ) д порк шк Т 1А если выразить коэффициенты усиления антенн через ширинулуча ДНА_ 4яБл _ 47iab _ 4 к _я 2Я2Л Я4п<р0 5 г <р0 5 в 'аbтоRтаХ°ЬЕ т]хт]2А 2(у Ф^ 5г<р15ЖоркшкТЬгде Ф - пространственная зона обзора, стер.147Часто в навигационных радиолокаторах, установленных на ЛА, используют индикатор кругового или секторного обзора, в котором яркостьизображений на экране пропорциональна мощности Р2. В этом случае дляправильного воспроизведения характера местности на экране индикатораставится условие, чтобы изображение местности одного и того же вида(sn= const) вне зависимости от R и /? при полете на постоянной высоте Ядолжно иметь одинаковую яркость на экране индикатора, т.е.
при Я == const необходимо обеспечить Р2 = const. Поскольку ^а 1 “= <7(а,/?) = G0f 2(f3) и R =P\GqTj xij 2X 1o ,s (c r/ 2 )sin 4 /?Р2 =(рис. 5.1), то на основании (5.2)f \ P ) = const.(4л -)3 Я 3 cos/?Нормируя ДНА (в максимуме G0 = 1), получаем/(/?) = cosec/?^/cosp « cosec/?.Таким образом, для наилучшей наблюдаемости земной поверхности навигационный радиолокатор должен иметь ДНА косекансной формы (рис 5.1, а).В системе УВД при обнаружении ЛА с одинаковыми <т0 и Я вверхней полусфере для улучшения наблюдаемости целей целесообразнообеспечить одинаковую яркость отметок на экране индикатора, не зависящую от R и /? при Я = const.
В этом случае ДНА должна иметь форму/(/?) = cosec/?(рис. 5.1,6).Рис. 5.1. Диаграмма направленности косекансной формы:а - РЛС на ЛА; б - РЛС на поверхности ЗемлиДальность действия пассивных РЛС по объектус радиотепловым излучениемКогда принимается сигнал, излучаемый целью, дальность обнаружения зависит от чувствительности приемников пассивной РЛС (ПРЛС)и мощности сигнала, излучаемого целью.В том случае, когда на объекте (цели) имеется передатчик, соотношения для определения /?тахо совпадают с выражением (5.4), полу148ценным для ответчика. При отсутствии на объекте аппаратуры, излучающей сигнал, можно решить задачу обнаружения этого объекта поего радиотепловому излучению.Известно, что при отличии термодинамической температуры Тт°объекта от ОК он является источником излучения (см. прил. 5).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
