Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Затем с помощью обратного преобразования Фурье (БПФ ') формируются сжатые по дальности импульсы зз(г). Эти импульсы запоминаются матричным устройством памяти и затем обрабатываются фильтром сжатия по 359 г- Фильтр сжатия по дальности Фильтр сжатия по азимуту Рис. 8.23. Структурная схема цифровой обработки сигналов РЛС бокового обзора с синтезированием апертуры азимуту, действующим на основе прямого и обратного преобразований Фурье, но в другом (азимутальном) временном масштабе. Сжатые по дальности и азимуту сигналы поступают на процессор, обеспечивающий воспроизведение на экране дисплея радиолокационного изображения высокой четкости. Описанный процесс обработки сигналов последовательно в двух фильтрах сжатия иллюстрирует рис.
8.24, на котором представлено сжатие изображений двух смещенных по дальности целей Ц) и Ц2. На рис. 8.24, а показана протяженность целей по дальности и азимуту, соответствующая длительности излучаемого импульса т„ и ширине ДНА Т, = ат)/и,, На рис. 8.24, б представлена картина после фильтра сжатия по дальности ЛЧМ импульса и на рис. 8.24, в изображены отметки двух целей после фильтра сжатия по азимуту.
Сбоку условно показаны соответствующие опорные функции коррелятора, позволяющие уменьшить размеры элемента разрешения в и раз по лальности и в Л/ раз по азимуту. Коэффициент сжатия по дальности определяется девиацией частоты ЛЧМ импульса, а коэффициент сжатия по азимуту — размером синтезированной апертуры (временем интегрирования сигналов по азимуту). 360 Надо заметить, что устройство первичной построчной записи сигналов на фотопленку (см.
рис. 8.21) показано для простоты пояснения происходящих процессов. В настоящее время разработаны электронные устройства, позволяющие выполнять те же функции, но без существенной задержки и неудобств, связанных с обработкой фотоплен ки, Структурная схема современ ной когерентной РЛС со сжатием ЛЧМ импульсов и синтезированием апертуры представлена на рис. 8.25 в упрощенном виде. Однако схема позволяет пояснить функциональное назначение и взаимодействие блоков РЛС. Задающий генератор формирует колебания несугцей частоты т„, которые в передающем тракте РЛС преобразуются в мощные ЛЧМ импульсы, поступающие через антенный переключатель на излучатель антенны.
Частота повторения импульсов Г„задается синхронизатором, а их длительность т„и девиация частоты Вг определяется частотным и импульсным модуляторами. Прием отраженных сигналов производится той же антенной. Антенный переключатель блокирует вход приемника па время излучения импульсов, после окончания которых сигналы, принятые антенной, поступают на вход приемника, преобразующего их и усиливающего на промежуточной частоте2"„л до необходимого уровня. гр я Я сги Рис. 8.24. Протяженность сигналов целей по дальности и азимуту при использовании ЛЧМ сигналов; а — исходная; б — после сжатия по дальности; в — после сжатия по азимуту 36! Генератор синхронизируюгдих импульсов Антенный пере- ключатель Когерентный передатчик Заааюигий генератор ЛЧМ генератор Импульсный модулятор зя ч Приемник у' у„„в смеситель Датчик положения антенны Устройство памяти 0 Формирователь поправок Генератор импульсов дискретизации АП,П Дисплей процессор Память Рис.
8.25. Упрощенная структурная схема когерентной РЛС со сжатием ЛЧМ сигналов и синтезированием апертуры 362 После квадратурного смесителя АЦП преобразует сигналы / н Ц в цифровую форму и онн записываются в устройство памяти матричного типа. Затем в цифровом процессоре осуществляется сжатие сигналов по дальности и азимуту.
При обработке в процессор вводятся фазовые поправки н весовые коэффициенты от компьютера, вырабатывающего их с учетом эволюций перемещающейся антенны. Цифровые сигналы с выхода процессора поступают на дисплей, на экране которого и воспроизводится четкое радиолокационное изображение обозреваемого участка поверхности.
С выхода приемника сигналы могут быть записаны в устройство памяти для передачи по каналу связи на пункт сбора информации для последующей обработки. Рассмотренный вариант не является единственным. Другой разновидностью РЛС с синтезированием апертуры является РЛС, узкая ДНА которой облучает в течение времени интегрирования Т„ площадь (пятно), ограниченную шириной ДНА (рис. 8.26). Такие РЛС в США носят название ЯрогйяЫ БАК. За время Т„антенна РЛС перемещается на расстояние ос 7„, при этом ось ДНА, сохраняя направление на выбранное пятно, повернется относительно пятна на угол Ьа.
При большой дальности 0 угол Ьа обычно мал и перемещение антенны РЛС за время Т„можно принять равным паб. Это расстояние и определяет длину синтезированной апертуры в направлении полета носителя Е,„„= Ьа/3. Преимуществом такой РЛС является большая длительность облучения сравнительно небольшой площади, что обеспечивает улучшение обнаружения целей и эффективности селекции движущихся целей. Кроме того, в такой РЛС можно существенно повысить разрешающую способность по дальности, применяя сигналы в виде пачек импульсов со ступенчатым изменением частоты несущих колебаний от импульса к импульсу.
Если частота изменяется с шагом сК определяемым длительностью излучаемых импульсов ф'= 1/т„, то разрешение по дальности, достигаемое при когерентной обработке пачки из Ф„ч импульсов; дб ы —— с/2Ю„,чй/= ст„/2А'„л„. Таким образом, для получения требуемого разрешения Ьб„,„ при длительности импульсов т„необходимо обрабатывать пачку из импульсов Фч,„= ст„/йР„,„. Для получения заданного разрешения по азимуту ЬР „„необходимо для каждого элемента дальности проинтегрировать 1т', импульсов, получаемых при обработке каждой пачки Ф, = Ьаб/Ь0 „„.
Выбором М можно обеспечить равенство Ы) = дО „„что наиболее желательно для получения четкого радиолокационного изображения. Представляет большой интерес также РЛС с синтезированием апертуры инверсного типа (1пуегзе БАК). Инверсия заключается в том, что в этом варианте синтезирования апертуры цель перемещается относительно неподвижной РЛС. Конечно, при этом также можно синтезировать апертуру желаемых размеров путем накопления и когерснтной обработки накапливаемых сигналов за определенное время интегрирования Т„.
Заслуживают внимания и интерферометрические РЛС, позволяющие использовать фазовый сдвиг сигнала, отраженного каж- Рис. 8.26. Схема, поясняющая принцип действия РЛС с синтезированием апертуры с длительным облучением выбранной площади 363 дым элементом разрешения облучаемой поверхности при боковом обзоре, для селекции целей, медленно движущихся по этой поверхности. Антенная система такой РЛС состоит из двух или трех антенн, смещенных вдоль оси самолета и осуществляющих боковой обзор. Благодаря смещению антенн сигналы, отраженные элементами разрешения на облучаемой поверхности, приходят к антеннам с фазовым сдвигом, зависящим от взаимного положения антенн, рассматриваемого элемента поверхности, скоростей самолета и движущейся цели при ее наличии в данном элементе разрешения, Третья антенна позволяет создать провал в результирующей ДНА в направлении источника мешающих сигналов (в том числе и мешающих отражателей) для их подавления.
Этот принцип использован в американской РЛС )о(пг ЯТАК5 (зо(п1 Рюгене(1(апсе Тагяе1 А11ас(г Каг(аг Яузгетп), предназначенной для обнаружения и атаки целей на поле боя. РЛС имеет три смещенных вдоль оси самолета щелевых антенны с апертурой г(х = 2,5 м.
Три антенны позволяют не только обнаруживать танки, бронетранспортеры и другие цели и определять их координаты с точностью до ! м, но и подавлять мешающие сигналы, приходящие с направлений, отличающихся от направления на выбранную цель всего на «0,1'. Это существенно улучшает условия точного сопровождения целей, а также возможность селекции целей, движущихся с небольшой скоростью. В настоящее время значительные успехи достигнуты в создании РЛС разведки космического базирования.
В качестве примера рассмотрим РЛС, установленную на американском ИСЗ «Лакросс», имеющем орбиту высотой Н,= 707...767 км. РЛС излучает широкополосные сигналы с несущей частотой7„= 11,6 ГГц (Х„= 2,5 см). Антенная система представляет собой параболическое зеркалодиаметром Ид — — 15 м с облучателем в виде ФАР из 48 элементов. Такая система обеспечивает формирование ДН карандашного типа шириной ах = Ц = 0,29'. Применение ФАР в качестве облучателя позволяет формировать один или несколько лучей с электронным сканированием в пределах нескольких градусов. Узкая ДНА при электронном сканировании обеспечивает возможность телескопической съемки интересующего участка местности путем увеличения времени интегрирования Т».
Оценим время Т„, необходимое для получения элемента разрешения площадью 0,5х0,5 мз, т.е. разрешаемого расстояния дР . = 0,5 м по азимуту, и, соответственно, ширину спектра излучаемого сигнала ф'„, необходимую для получения такого же разрешения по дальности Л0„;„= 0,5 м. Предположим, что осуществляется боковой обзор с наклоном луча К = 45', При высоте орбиты ИСЗ Н,= 720 км наклонная дальность облучаемого участка !) = Н,/з(п!)„= 720 1,41 = 10з км. Для получения о!7 „„= 0,5 м необходимо синтезировать апертуру 364 размером Е,,„, > Х„0/(А)3 „„) = 25.
1О' м. При скорости ИСЗ в, = = 8 !О' м/с время пролета расстояния /.,„„составляет Т,„„= = Е„„,/в,= 3 с. Учитывая весовую обработку для снижения уровня боковых лепестков, время облучения необходимо увеличить примерно в 1,5 раза, т.е. принять Т„= 1,5Т,„„= 4,5 с. Таким должно быть время интегрирования сигналов для получения ЬО „„= 0,5 м. Для получения такого жс разрешения по дальности ширина спектра излучаемых сигналов может быть определена из выражения ЛО ы — — с/(2 зГ„з(п1)„), отсюда ф;, > с/(2Ь0 вв)пК) = 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
