Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Заметим, что на выходе сжимающего фильтра огибающая импульса имеет форму, описываемую функцией гйпх/х, и его длительность т, (измеряемая на уровне 2/я = 0,64 максимального значения) определяет предельное разрешение по времени. Это значение соответствует расстоянию т,„гс = ИА/2, разрешаемому в направлении вектора х„т.е. перпендикулярно оси ДНА.
Таким образом, при когерентной обработке разрешаемое расстояние зг»„и не зависит от дальности и ограничено величиной, равной половине размера раскры ва реальной антенны НА/2. Этот вывод, кажущийся сначала парадоксальным, становится понятным при рассмотрении разрешающей способности РЛС бокового обзора с точки зрения синтезирования раскрыва антенной решетки. Если все отраженные сигналы на расстоянии /„„„= аА1) запоминать и затем когерентно (т.е.
с учетом фазы) суммировать, то можно сформировать (синтезировать) ДНА шириной псин»с Хи/(2(сии) = Х„/(2яА/)), (8,27) причем коэффициент 2 учитывает набег фазы при прохождении сигналом расстояния с) «туда и обратно». Разрешаемое по направлению полета (перпендикулярно оси ДНА) расстояние (8.28) сх4» „„= <хсинлл = л и/(2цА) = »»А/2 Отрезок пути 1.»„и, на котором производится когерентное суммирование отраженных сигналов, определяет размер синтезированного раскрыва, так как такое суммирование аналогично приему сигнала на синфазную антенну с размером раскрыва, равным ~лил. Отсюда становится ясным, почему разрешаемое расстояние Л1), „уменьшается, т.е.
разрешение растет при уменьшении раскрыва реальной антенны ИА и не зависит от 2). Это объясняется увеличением синтезированного раскрыва /си„= а„.„„л) прямо пропорционально дальности О. Однако с увеличением /„„„растут и трудности обеспечения когерентности при обработке сигналов на более длительном интервале времени. Поэтому РЛС бокового обзора с синтезированием раскрыва имеют антенны с достаточно большой величиной с/А, что позволяет реализовать когерентную обработку и получить разрешаемое расстояние Ьд „,, приближающееся к предельному аА/2. При переходе от непрерывного сигнала к импульсному с периодом повторения Т, синтезированная антенна аналогична антЕННОй рЕШЕтКЕ, раССтОяНИя МЕжду ЭЛЕМЕНтаМИ КОтОрОй 22а = НиТ„. В РЛС бокового обзора обычно применяют импульсное излучение, поэтому такие РЛС часто называются станциями с синтезированной антенной решеткой.
С излучением каждого импульса антенна РЛС становится элементом синтезированной решетки, дальность которого от рассматриваемой точки облучаемой поверхности равна кратчайшему расстоянию да (рис. 8.19, в) только в момент, когда рассматриваемая точка оказывается на оси ДНА.
На краях синтезированной решетки расстояние будет отличаться от да на величину 02 ~ 'ин д 02 А 0 д д, 1 ь А Этой разности расстояний соответствует максимальная фазо- 2п вая задержка сигнала Ь92,„= — 2ь,„. Если в процессе полета Х„ изменявшиеся фазовые задержки ая2(2) фиксируются и учитываются при обработке, то синтезированные решетки называются фокусированнами. Система обработки сигнала в этом случае получается более сложной, поэтому интересно выяснить, к каким потерям в разрешаюшей способности приводит отказ от фокусировки, т.е. переход к нефокусированной обработке без учета фазовых сдвигов. В этом случае считают допустимой разность хода на концах синтезированного раскрыва 22 < Аи/8, что соответствует мак- 2п и симааьному фазовому сдвигу Лд< — 222 = —.
Из этого условия А„2 можно найти размер так называемого эффективного раскрыва 2.и синтезированной антенны. Из рис. 8.19, в следует а а отсюда у., =Ад„. (8.29) Таким образом, при отсутствии фокусировки ширина пи~ ДНА СИНтЕЗИРОВаННОГО РаСКРЫВа С РаЗМЕРОМ г,и РаВНа она )ни/2и н )ни 1 2Х~О 353 а соответствующее линейное разрешение АД, = а„е0в = /Х„В~/4. (З.З0) Для обработки сигналов без коррекции фазы (фокусировки) пригоден обычный экспоненциальный накопитель с линией задержки на период повторения импульсов т, = Т„т.е. рециркулятор. Теперь ясно, что названии фокусированная и нефокусированная системы появились по аналогии с оптической системой, в которой при полностью открытой диафрагме необходима фокусировка объектива (наводка на резкость), а при сильном диафрагмировании достаточная четкость (резкость) обеспечивается без фокусировки при постоянной установке объектива на бесконечность ( ). При фокусированной обработке сигнала (фокусированный раскрыв) достижимо максимальное линейное разрешение в направлении, перпендикулярном ДНА, т.е.
минимальное значение гз2), „= г(д/2 независимо от дальности 2)в, при нефокусированной обработке (нефокусированный раскрыв) г)1)„~ =,/Х„Зв /4; для реальной антенны с размером раскрыва с~д разрешаемое расстояние гзгт, = ад))в = д„0в/ггд. Зависимость разрешающей способности гз2), для этих случаев представлена на рис. 8.20. Для полной реализации потенциальных возможностей синтезированной антенны необходима обработка с внесением фазовых поправок в соответствии с положением рассматриваемой точки относительно антенны РЛС. В импульсных РЛС сигнал повторяется с периодом Тго и поправки вводятся дискретно в моменты времени г, = = !Т„(г' = О, +1, +2, ..., +А(), отсчитываемые от времени приема среднего импульса, отраженного в момент времени, когда данная точка находится на траверсе пролетающего самолета на оси ДНА йд(обычивя антенна) ° Г /2(Сиитезироввииый иефокусироввииый раскрыв) (Сиитезироввииый фокусироввииый раскрыв) Рис. 8.20.
Зависимость величины линейного разрешения в направлении, перпендикулярном оси ДНА, от дальности т) 354 РЛС. Формирование поправок существенно усложняется при отклонении траектории самолета от прямолинейной и флуктуациях его скорости. Согласованный фильтр для сигнала точечной цели при известной дальности и скорости РЛС относительно цели соответствует схеме когерентного фильтра для пачки импульсов, при этом амплитуды импульсов умножаются на весовые коэффициенты ...а,, а ь ам а, а,,... и смещаются по фазе на величину поправки ..лр и ~р ь <ро, <р ь <ры....
Такая обработка (фокусировка) требуется для каждого элемента разрешения по дальности, протяженность которого определяется шириной спектра сигнала. Параметры фильтра должны меняться при изменении скорости движения РЛС. Требования к устройству обработки задаются прежде всего временем синтезирования раскрыва, равным в фокусированных системах времени облучения Т,6,. Так, при скорости самолета г, = 200 м/с, заданном разрешении дО „, = 15 м на дальности 0 = 200 км при работе РЛС на волне Х„= 3 см требуемый размер синтезированной апертуры Е„.„„=2 Р/2д0 „= 200 м.
В этом случае 2', = Е,„„/о„. =! с. При частоте повторения импульсов г"„= ! кГц число суммируемых при обработке сигналов %, = Г„Т,6, = !О' для каждого элемента дальности, число которых в полосе обзора по дальности может превышать гп > 104. Так, в рассматриваемом примере при удовлетворении требования одинакового разрешения по дальности в перпендикулярном направлении, т.е. Ь0„,„= ц11 „„= 15 м, число элементов дальности приближается к т = О/Ь0,„= 200 10з/15 = 1,3 104.
Число уровней квантования и„ =,/Ю, определяет разрядность устройства цифровой обработки г = !ой,п„= 3,321яп„. Таким образом, общий объем обрабатываемой информации / = гтрк!,. При наличии квадратурных каналов значение / удваивается и имеет порядок ! 0".
С учетом коррекции фазы в каждом периоде повторения требуемое быстродействие обработки в подобных системах достигает 109... 1О" операций в секунду. Несмотря на относительную сложность цифровой реализации устройств обработки при синтезировании раскрыва на основе современной элементной базы она успешно осуществляется. Однако в тех случаях, когда не требуется получать четкое радиолокационное изображение в реальном масштабе времени, целесообразно использовать оптические корреляторы для обработки информации при синтезировании апертуры.
Оптические устройства давно и успешно применяются при радиолокационном картографировании с помощью РЛС бокового обзора, размещаемых на самолетах или ИСЗ. При этом в процессе полета сигналы РЛС фиксируются на фотопленке, которая после проявления непосредственно используется в оптическом устройстве обработки на Земле при возможности ее доставки на пункт 355 обработки (случай самолетной РЛС).
В случае ИСЗ записанные сигналы передаются на пункт обработки по каналу связи. Устройство записи на первичную пленку представлено упрощенной схемой на рис. 8.2!. На управляющий электрод ЭЛТ подаются сигналы с выхода ФД приемника РЛС, которые модулируют электронный луч трубки по интенсивности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
