Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 22
Текст из файла (страница 22)
У многофункциональных РЛС она обычно не превышает 3-4 км. Снижение уровней боковых лепестков ФН РСА, как максимального, так и интегрального, достигается выбором закона модуляции зондирующего сигнала и алгоритма обработки. Например, используется согласованная фильтрация и дополнительная весовая обработка. Общее правило снижения боковых лепестков заключается в сглаживании переходных процессов модуляции зондирующего сигнала как при формировании, так и при его обработке. Это приводит к уменьшению внеполосных излучений и мощности боковых лепестков функции неопределенности с учетом обработки. Например.
при простом (без внутриимпульсной модуляции) зоцаируюшем сигнале форма импульса (его частотная характеристика) и частотная характеристика системы обработки выбираются, исходя иэ заданного уровня боковых лепестков выходного сигнала. Так, если результируюшая спектральная характеристика (произведение спектра сигнала на частотную характеристику системы обработки) — прямоугольная, то максимальный уровень боковых лепестков выходного сигнала точечной цели равен - ! 3 дБ, что явно велико.
Если результирующая частотная характеристика имеет сглаженный вид, например %(Г) = 0,08+ 0,92 соз (лГ/Ы) (функция Хэмминга), то максимальный лепесток снижается до — 42,8 дБ. При этом происходит некоторое расширение ФЕ! (ухудшение раэрешаюшей способности по дальности) примерно в (,5 раза, что необходимо учитывать при задании длительности импульса. Аналогичные зависимости наблюдаются и при формировании ФН по частоте (азимуту). В этом случае пачка импульсов (траекторный сигнал) также взвешивается сглаживающей функцией, форма которой определяет уровень боковых лепестков по частоте.
Применительно к сигналам с внутриимпульсной модуляцией эти закономерности означают, что для получения более низкого уровня боковых лепестков необходимо непрерывное (плавное, без скачков) изменение параметров (фазы, частоты, амплитуды) импульса. Из таких сигналов наиболее часто используются периодические импульсные сигналы с внутриимпульсной линейной частотной модуляций. ФН таких сигналов, как и у простых импульсных сигналов, имеет вид отдельных пиков, разнесенных на Т„по задержке и на )/Т„по час- 117 Глава 5 тоте. В области центрального пика уровень боковых лепестков опреде- ляется весовой функцией обработки сигнала %(1): О'Э „/2 ),(г)= )(%(арчь (а-~)в= / %(с)ехр в е р )" в, 2 2 -ю3 -т„/2 Ю,(т) = т„81п —"— Полоса спектра такого сигнала составляет М = 1(тД2к), а разрешение — Ьт = 0,9/М .
На рис. 5.4 кривая 1 изображает ФН такого сигнала, а кривая 2— ФН для случая %(1)=0,08+0,92соз~(тц/т„), 1-т„/2<т<т„/21 (функция Хэмминга). Максимальный уровень боковых лепестков понижается с — 13,2 дБ до — 42,8 дБ, а инте! гральный с -10,3 дБ до -37 дБ, 0.9 1,33 0.8 разрешение составляет бт = — ' ол М о.б 0.5 0.4 о.з 0.2 ол о 2 5 4 )МГ ис.
8.4. Сечение ФН зоидиРУющего получить одинаковые ФН сигнала по задержке дальности и азимуту. Зондирующие сигналы с дискретным изменением параметров модуляции (манипуляции) как правило имеют значительно худшие значения уровня боковых лепестков, и их использование требует тщательного учета условий применения РСА, т.е.
характеристик функции отражения в зоне обзора т„, М . Частотная /намипуляция. Разновидностью сигналов с частотной модуляцией является импульсный сигнал с частотной манипуляцией. Каждый импульс последовательности с периодом следования Т„имеет постоянную, но различную несущую частоту. Несущая частота изменяется скачком от импульса к импульсу так, чтобы за время пачки сигнала Т„из )Ч„импульсов, равное Т„)Ч„, перебор всех частот составил пол- 118 где 1( — индекс частотной модуляции. Если %(1) =1, то потери энергии сигнала 1,34 дБ.
Такая весовая функция наиболее часто используется при обработке сигналов как по задержке, так и по частоте. Выбирая индекс частотной модуляции 1( так, чтобы яс/ рт„= /(КД2Х, 81п 0„), можно Принципы иисииюеиии РГА землеойзора ную, требуемую для получения заданного разрешения по дальности Ьг, полосу Лт', =1/(от =с/2бг. В этом случае вместо импульса с линейной частотной модуляцией используется пачка импульсов с перестройкой от импульса к импульсу так, чтобы общая полоса спектра частот пачки была равна полосе спектра импульса с линейной частотной модуляцией. Если манипуляция частоты Л$'„равна ширине спектра немодулированного импульса: М'„= 1/т„, то число импульсов 1Ч„при длительности пачки сигнала Т„1Ч„ определяет общую полосу сигнала Л(', = Х„Л('„ (рис. 5.5). Последовательность изменения (манипуляции) частоты от импульса к импульсу может быть как линейно возрастающей, как изображено на рис.
5.5, так и произвольной, лишь бы за время Т„1ч„был набран полный, без пропусков, требуемый спектр сигнала Л1,. Такой сигнал иногда называют синтезированным по частоте сигналом по аналогии с синтезированием апертуры. Здесь 1Ч„=ЛГ,/М„ определяет коэффициент сжатия импульса т„. Рис. 5.5. Спектр синтезированного по частоте сигнала На рис. 5.б изображено сечение ФН (одна четверть центрального пика) для пачки простых импульсов (1) и частотно-манипулированных по линейному закону (2). Размер сечения ФН по оси частот для пачки простых и ЧМ импульсов одинаков и обратно пропорционален длительности пачки 1/(Х„Т„) = г„/1ч„, а по оси задержки равен 1/М, .
Введение частотной манипуляции сжимает ФН в соответствии с расширением спектра. Хотя разрешение по дальности (ось т ) увеличилось, по оси эллипса сечения ФН оно осталось приблизительно таким же, как по оси т для неманипулированных импульсов, и определяется длительностью импульса. Таким образом, ФН пачки частотно-манипулированных импульсов аналогична ФН одиночного сигнала с линейной частотной модуляцией. Глава 5 Рис. 5.6. ФН синтезированного по частоте сигнала с межпериодным расширением спектра Сечение ФН пачки, состоящей из повторяющихся с периодом Т„ одинаковых пачек частотно-манипулированных импульсов («пачки пачек»), изображено заштрихованными эллипсами 3 на рис.
5.6. Здесь Р„= Р„/1Ч„= 1/҄— частота повторения пачек, а 1ч„— число пачек во всем сигнале. Разрешение по частоте такого сигнала определяется длительностью сигнала Т, = Х„Т„= 1Ч„1Ч„Т„, а разрешение по задержке — полосой частот сигнала одной пачки. Боковые пики ФН по частоте определяются частотой повторения пачек Р„, а по задержке — длительностью пачки Т„= Т„Х„.
Так как передатчик излучает импульсы с частотой повторения Р„, то вся полоса однозначности по дальности сТ„/2 разделена «слепыми» зонами запирания приемника на участки ЬК < сТ„/2. Очевидными преимуществами такого сигнала являются: ° относительно большая длительность одновременно излучаемого и принимаемого немодулированного импульса, что резко снижает требования к широкополосности приемопередающего тракта, антеннофидерных устройств и АЦП при обшей широкой полосе пач- ки сигналов; 120 Принципа лостроения РСА землеобзора ° дополнительные степени свободы в выборе частоты повторения импульсов, изменения частоты манипуляции и порядка манипуляции частоты от импульса к импульсу.
Так, используя высокую частоту повторения, тем не менее можно принимать сигналы только от одного заданного участка дальности, поскольку сигналы с задержкой на Т„и более имеют другую несущую частоту и не при- нимаются приемником; ° повышенная помехозащищенность, так как случайное изменение несущей частоты затрудняет разведку сигналов и организацию помех. К недостаткам такого сигнала следует отнести большую сложность системы и алгоритмов преобразования и обработки сигнала. Фазооая манипуляиия. Другим примером дискретной модуляции являются сигналы с фазовой манипуляцией, когда фаза внутри импульса изменяется скачком (О-я) в соответствии с выбранным кодом, например кодом Баркера. Такие сигналы удобно генерировать и обрабатывать. Разрешение по задержке определяется длительностью элемента кода, а число элементов в импульсе определяет коэффициент сжатия. Основным недостатком такого сигнала является значительный интеграпьный уровень боковых лепестков, что приводит к снижению контраста изображения земной поверхности.
Периодическая линейиая частотиая модуляция. Непрерывные зондирукндие сигналы также нашли применение в РСА. Из всех возможных непрерывных сигналов обычно используют сигналы с периодической линейной частотной модуляцией. Период модуляции, как и в случае использования импульсных сигнапов, определяется максимальной дальностью обзора и шириной спектра доплеровских частот.
Изменение несущей частоты за период модуляции определяет ширину спектра зондирующего сигнала и соответственно разрешение по дальности. Процедура сжатия сигнала по дальности в каждом периоде модуляции заключается в умножении принимаемого сигнала на опорный, в качестве которого используется зондирующий сигнал, и преобразовании Фурье.
В результате формируется линейка отсчетов сигнала по дальности с высоким разрешением в пределах заданной зоны обзора по дальности. Дальнейшая обработка пачки, полученной в соседних периодах модуляции, аналогична синтезированию апертуры при периодическом импульсном зондирующем сигнале. При большом периоде модуляции (большой дальности) необходимо учитывать доплеровское смещение частоты в процессе сжатия сигнала по дальности. Основным недостатком использования непрерывных зондирующих сигналов в РСА является необходимость использования двух антенн (приемной и передающей) с очень высокой степенью изоляции от проникновения излучаемою сигнала в приемный тракт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
