Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Найдите максимальную частоту Доплера, частоту повторения зондирующих радиоимпульсов. Обеспечивающую возможность селекциюцелей по скорости; полосу пропускания i число доплеровских фильтров.Решение. Максимальная частота Доллара определяется по величине максимальной радиальной скорости сближежя с целью и заданной длине волны/дшах = 2Кгтах/Я = ^33 кГц. Частота повторения импульсов выбирается, исходяиз теоремы Котельникова Fn > 2 /дтах =266 кГц.
Выбираем 7^= 175 кГц. Длительность пачки равна гп = (рйТ/0.ск = 11 м;.Число радиоимпульсов в пачке равно n = rnFn= 1925.Полосу пропускания доплеровскою фильтра находим по соотношению1FД/. = ---- = —^ = 135 Гц , а число фильтров в гребенке анализатора спектра равнопТпп"> = / д та х / Д /ф = " •Задачи дл я самостоятельного решения13.1. Найдите точность и разрешающую способность канала скорости РЛС, использующей некогерентные радюимпульсы длительности ги = 2 мкс ,длину волны Л - 3 см , работающе! с отношением сигнал/шум<7= 10.Дано: ги = 2 1 0 ' 6 с; Я = 0,03 м; </ = 10.Ответ: SVr = 7,5 103м/с; crv = 1,3 *Г)3 м/с .13.2. Определите частоту подставки дл 1 измерителя скорости с непрерывнымкогерентным сигналом на длине юлны Я = 3 см для обеспечения однозначного измерения доплеровской частоты с учетом ее знака, если необходима точность crv = 0,1 м/сДано: Я = 3 см; crv = 0,1 м/с; R = 300 км; л, Ггтах = 600 м/с.Ответ: Fnn = 60 кГц.В [19] приведены типовые задачи и задачи для самостоятельного решения по данному разделу.340Глава 14Радиолокаторыс синтезированнойапертурой14.1.
Синтезирование апертурыСинтезирование апертуры (СА) - метод обработки сигналов, позволяющий существенно повысить поперечную линейную разрешающую способность радиолокатора относительно направления ДНА иулучшить детальность радиолокационного изображения местности. Используется СА для получения радиолокационной карты (при картографировании), разведке ледовой обстановки и в других ситуациях. По качеству и детальности такие карты сравнимы с аэрофотоснимками, но, вотличие от последних, могут быть получены при отсутствии оптическойвидимости земной поверхности (при полете над облаками и ночью).14.2. Устройство РЛС с САДетальность радиолокационного изображения зависит от линейнойразрешающей способности радиолокатора. При использовании полярных координат (R и а) разрешающая способность по дальности (радиальная разрешающая способность) 5R определяется параметрами зондирующего сигнала, а в поперечном направлении (тангенциальная разрешающая способность) 51 - шириной ДНА радиолокатора и расстоянием до цели (рис.
14.1). Детальность радиолокационного изображенияместности тем выше, чем меньше 5R и 51, т.е. она зависит от величины(площади) элемента разрешения.Поскольку 5R = ctJ 2, задача уменьшения 5R решается при использовании зондирующих сигналов с малой длительностью импульсовили переходом к сложным сигналам (частотно-модулированным илифазоманипулированным). Уменьшение 51 требует использования узкихДНА, так как 51 = <paR пропорциональна ширине ДНА, а % = АК(Л - длина волны; da - длина антенны), которая не может быть больше341Рис. 14.1. Параметры, характеризующие детальностьрадиолокационного изображенияРис. 14.2.
Диаграммы направленностирадиолокатора бокового обзорапродольного размера (длины) летательного аппарата. Основной путьповышения тангенциальной разрешающей способности - применение врадиолокаторах метода синтезирования апертуры антенны при движении ЛА. Чаще всего РЛС с синтезированной апертурой используют врадиолокаторах бокового обзора (рис. 14.2).В радиолокаторах, у которых антенна размещена вдоль фюзеляжа,81 = ЯА//ф и она тем выше, чем больше продольный размер /ф фюзеляжа ЛА. Поскольку dф конструктивно ограничивает размер внутреннейантенны da < г/ф , то 81 = /?А//ф < /?A/da и детальность изображения в радиолокаторах с вдолъфюзеляжными антеннами улучшается, хотя зависимость от дальности сохраняется.Более радикальный путь приводит к использованию поступательного движения ЛА для синтезирования апертуры (СА) антенны в радиолокаторах (радиолокаторы с СА).34214.3.
Принцип синтезирования апертурыПусть линейная ФАР размером (апертурой) L (рис. 14.3,а) состоитиз N +1 излучателей. Суммируя принятые облучателями сигналы,можно в каждый момент времени получать диаграмму ФАР с шириной(ра = A/L . Если для обеспечения заданной сра требуется L > /ф , то можно синтезировать ФАР, последовательно перемещая один единственныйизлучатель (антенну) вдоль этой апертуры с некоторой скоростью V,принимая отраженные от цели сигналы, запоминая их, а затем совместно обрабатывая (рис. 14.3,6). При этом синтезируется апертура линейной антенны с эффективным размером Lc и ДНА шириной срс = Л/Lc ,однако увеличиваются затраты времени на синтезирование tc = LC/V иусложняется аппаратура радиолокатора.Рис.
14.3. Фазированная антенная решетка (<a)и схема синтезирования апертурь: при перемещении излучателя (б)Пусть ЛА движется на некоторой высоте с постоянной скоростьюV прямолинейно и параллельно земной поверхности (рис. 14.4).в процессе прямолинейного движения ЛА при синтезировании апертуры343Антенна, пощая ДНА шириной <ра и повернутая на 90° к линиипути, последоваьно проходит ряд положений i = - N /2;-2; -1; 0;+ 1 ; +2 ;+ А в которых принимает сигналы, отраженные от цели,находящейся в [ке М на земной поверхности.
При различных положениях антеннвазличных i ) сигналы от одной и той же точки проходят разные расания Rq'^Rq ++ AR2,...Rq + А/?^2 , что приводит кизменению фаз«х сдвигов этих сигналов, вызываемых разностью хода сигналов A/Поскольку сигнал проходит отрезок AR дважды, двигаясь по направшю к цели и от нее, то сигналы, принятые в соседнихпозициях антен) отличаются по фазе на(14.1)В зависима от того, компенсируются или нет при обработке принятых сигналовзовые набеги Д^- (образующиеся на отрезках Д/?Дразличают фокуюванные и не фокусированные РСА. В первом случаеобработка своди к перемещению антенн, запоминанию сигналов, компенсации фазовшабегов и суммированию сигналов (рис. 14.3, б), а вовтором - к тем операциям, но без компенсации фазовых набегов.14.4. Таенциальнаяразрешсщая способность РСАНефокусирнная обработка обеспечивает сложение сигналов (У,при разности фаигналов с крайних и центрального элементов апертуры <р< 90°.
Еслр = я / 2, то максимальное значение AR составит А/8 .Из рис. 14.4 с*ует, что Д эф/2 )2 + Rq =(R0 + А/8 )2 . Поэтому если/? о » А / 8 , то L:(/?oA)^2 . Таким образом, при суммировании сигналов на участке тктории, равном L^ , ширина синтезированной ДНАсоставит (рс = А/ = (А/Д0)способность SI. При этом тангенциальная разрешающая1/2^(АЛо ) 7 , а при произвольном расстоянии до це-ли Sl = U R У/2 (1. 14.5).При фокуованной обработке сигналы суммируются на участкеоблучения цели сходящейся в точке М, реальной антенной, установленной на J1А Ц L = Rq(pa = /^)А/с/а .В этом слу1 ширина синтезированной ДНА (рс = А/£.)ф = da/R0 , атангенциальная ^решающая способность Sl = R0<pc =da .Так как антенна работает прием и передачу и сигнал проходит двойное рас344Рис.
14.5. Зависимость тангенциальной разрешающей способностиот дальности в обычной РЛС (/), в РЛС СА с нефокусированной обработкой (2)и в РЛС СА с фокусированном обработкой (3)стояние AR , а синтезируется апертура после приема сигналов со всехпозиций, то разрешение улучшается в два раза и 81 = da/ 2 .Поскольку сигналы, полученные со всех позиций антенны и запомненные на интервале NTnV , при обработке складываются с учетом фазовых соотношений, то необходимо использовать когерентный сигнал.14.5. Схема радиолокаторас синтезированием апертурыОснову РСА составляют когерентно-импульсные радиолокаторы,построенные по схеме с внутренней когерентностью (рис.
14.6).Рис. 14.6. Схема радиолокатора с синтезированием апертурыКогерентный генератор (КГ) на частоте f n4 служит для формирования в однополосном модуляторе зондирующего сигнала с частотойfo+fw Источником колебаний с ч астотой ^ является генератор радиочастоты (ГРЧ). Зондирующий сигнал модулируется импульсной последовательностью с модулятора (М).
Усилитель мощности представляет345собой оконечный каскад передатчика. Обработка сигналов (запоминание, компенсация фаз, суммирование) обычно выполняется комплексными цифровыми фильтрами на низкой частоте. Поэтому в схеме предусматривают квадратурные каналы, каждый из которых начинается ссоответствующего фазового детектора. Источником опорного напряжения для фазовых детекторов служит когерентный гетеродин.Сигналы квадратурных каналов (сохраняющих информацию о фазе)подаются на устройство записи или на устройство цифровой обработки вреальном масштабе времени.
При аналоговой обработке сигналов в РЛС сСА информация с выходов квадратурных фазовых детекторов подается вспециальное устройство для записи, например в оптическое устройствозаписи на фотопленку изображения с экрана электроннолучевой трубки,модулированного по яркости свечения пятна. Обработка и воспроизведение информации происходят позднее после обработки пленки с запаздыванием во времени (не в реальном масштабе времени).При цифровой обработке сигналов результирующая информацияполучается сразу в процессе обработки в реальном масштабе времени.14.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
