Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 23
Текст из файла (страница 23)
При недостаточной изоляции фазовые шумы передатчика значительно снижают чувствитель- 121 Глава Х ность приемника. Поэтому РСА с непрерывным ЛЧМ-сигналом обычно имеют небольшую дальность действия. Я РСА представляет собой когерентно-импульсную РЛС, в которой используется информация о фазе отраженных сигналов на траектории движения носителя РЛС. В истинно когерентной РЛС все колебания формируются от одного опорного генератора. В псевдокогерентной РЛС случайная фаза между зондирующим и опорным сигналами измеряется и используется для коррекции фазы отраженных сигналов.
Нарушение когерентности приемопередающего тракта РСА обусловлено фазовыми флуктуациями опорного генератора, СКО которых не должно превышать 3...10». Модуляция зондирующего сигнала определяет характеристики РСА по обнаружению, разрешению, точности измерения координат и помехозащищенности.
В РСА используются импульсные периодические зондирующие сигналы. Сигналы без внутриимпульсной модуляции не требуют сложной системы формирования и обработки и обладают максимальной, свободной от боковых лепестков зоной ФН. Однако при высоких требованиях к разрешению по дальности (коротких импульсах) невозможно получение необходимой средней мощности излучения. В РСА обзора земной поверхности с высоким разрешением обычно используют сигналы с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией, которые обладают такой же свободной от боковых лепестков зоной, как и немодулированные импульсы.
Уменьшение уровня ближайших к основному пику боковых лепестков достигается соответствующей весовой обработкой при формировании и сжатии импульсов. Практическая реализация систем формирования и обработки ЛЧМ-импульсов представляет значительные сложности. Использование дискретных методов внутриимпульсной модуляции, например фазовой манипуляции, обеспечивает простоту формирования и обработки сигналов, особенно цифровыми методами. Однако такие сигналы имеют значительно больший интегральный уровень боковых лепестков по сравнению с ЛЧМ-сигналами, что снижает качество изображения, особенно динамический диапазон.
5.3. Антенная система Параметры антенной системы определяют многие характеристики РСА: поляризационные, энергетический потенциал, зону обзора, неоднозначность «дальность-азимут», селекцию движущихся целей, точность измерения угловых координат и помехозащищенность. В большинстве случаев с увеличением размера антенны улучшаются все характеристики РСА. Даже ограничение разрешающей способности по азимуту при боковом обзоре, равное д,/2, может быть 122 Принципа поппроения РСА землеобзоро преодолено за счет использования многолучевых ДН антенны.
Поэтому обычно используют антенну максимально большого размера, исходя из возможностей ее размещения на борту ЛА. Так. для ударных самолетов ее размер обычно не превышает 1.0...1,5 м, у истребителей — менее 1,О м. В разведывательно-ударном комплексе Джистарс используется антенна типа ФАР размером 7 м. подвешиваемая вдоль фюзеляжа. В РСА самолета В-2 используются две вдолькрыльевые ФАР, каждая размером 2 м. Энергетический потенциал РСА определяется коэффициентом усиления антенны 455А А где 1сА — коэффициент использования раскрыва антенны, равный 0,5...0,7 для зеркальных и 0,6...0,8 для волноводно-шелевых антенн; А — геометрическая плошадь раскрыва антенны; Х вЂ” длина волны РСА.
Антеннь1 бортовых РЛС обычно имеют усиление порядка 30...35 дБ. Потери в антенно-фидерной системе определяются потерями в волноводном тракте от передатчика до антенны (1,5...2 дБ), в обтекателе при прохождении волны туда и обратно (1,2...1,6 дБ) и в волноводном тракте от антенны до приемника (1,3...1,6 дБ). Шумами антенной системы по сравнению с шумом входных устройств (усилителей, преобразователей) обычно пренебрегают. Для обеспечения заданных характеристик радиолокационною изображения наиболее важными параметрами ДН антенны являются: о ширина основного лепестка ДН на уровне — 3 дБ: Оа,Фа; уровень максимального бокового лепестка Р~,„„,„,; ° интегральный уровень боковых лепестков Р, как отношение мощности всех боковых лепестков к мощности основного лепестка ДН.
Мощность основного лепестка обычно определяется в пределах его ширины, равной 30 . Тогда интегральный уровень мощности боко- вых лепестков антенны ОЭ 1,5ве Ю 1.5ае )а(е))е- 1 а(е)ее )а(е)ае)- 1 а(е)п Р ОЭ -1,5ае О -)ЛВ, ИНТ 1,50е и 13(а) 1Е а(0) Ю -1.5ае где С)(0) — нормированная ДН антенны по мощности. Глава 5 Иногда основной лепесток определяют по положению первых нулей 0(8), что близко к величине 380 .
Таблица 5.1. Параметры антенны Эти параметры ан- тенны в свою очередь на передачу иди прием дяя разя ичных весовых функций определяются размером антенны и весовой функцией распределения напряженности поля на раскрыве антенны %(х) . В табл. 5.1 представлены параметры антенны на передачу или прием для случая использования весовой функции вида %1х)=1+асоз(ях), ~х~<1 для различных значений коэффициента а . Так, при равномерном распределении (а = 0 ) ширина ДН антенны О =0,88ча,, а усиление 0 =б .
Для других распределений О и 00 отличаются коэффициентами О,=а,О и С,=альбо. Значение а = 0,852 соответствует весовой функции Хэмминга %(х) = 0,08+0,92соз(кх/2) = 0,54(1+0,852созлх) . Положение зоны обзора по азимуту относительно вектора путевой скорости носителя О„определяется направлением оси ДН антенны и может изменяться в пределах О„=+90' . Исключение, как правило, составляет передний сектор +5...+!0', где разрешение резко падает.
Антенна устанавливается на гироплатформе, что обеспечивает управление и стабилизацию положения ДН в пространстве при крене, тангаже и рыскании ЛА. Такие же задачи антенна типа ФАР выполняет электронным способом. Ширина ДН по азимуту О определяет зону одновременного обзора по азимуту на дальности К„: ЛЬ=О К„. 1. При телескопическом обзоре ДН антенны непрерывно следит за заданной зоной обзора (Л1.,ЬК) путем изменения угла О„(рис. 5.7,а): О„(!) =О„+ — япО„О, Ч$ К„ где 8„, — начальный угол наблюдения при !=О. Время слежения определяется требуемым временем ситезирования и числом обзоров (некогерентных накоплений РЛИ). 124 Принципы построения РСА землеобзоро Если по тактическим требованиям к РСА ширина зоны ЛЬ недостаточна, то используют многолучевую на прием по азиму ДН, П ту, ри формируемых одновременно лучах ширина зоны обзора М =)чО К„.
0 и Соответственно в )Ч раз возрастают требования к системе обработки по быстродействию и объему памяти, а также сложность системы формирования ДН антенны. Поэтому расширение зоны обзора чаще достигается путем дополнительного секторного либо переднебокового обзора за счет увеличения времени обзора заданной зоны. 2. П ри переднебоковом (полосоволе) обзоре угол наблюдения постоянен (О„= сопя( ) и скорость обзора равна скорости полета носителя РСА (рис. 5.7,б). Требуемая полоса зоны обзора по азимуту обеспечивается выбором времени обзора: М.= ЧТ,б,. а) Ч б) Ч в) Рис.
5.7. 3 .... Зоны телескопического (а), полосового (б) и секторного (в) обзоров 3. При секторном обзоре скорость обзора определяется угловой скоростью сканирования ДН по азимуту й, (рис. 5.7,в). Требуемая полоса обзора: Д). =9,К„= а,Т,К„. Сканирование может быть непрерывным либо дискретным с шагом по времени, равным Т, или Т,И„, где 1ׄ— число некогерентно накапливаемых изображений одного и того же участка зоны обзора. Возможно объединение режимов переднебокового или секторного обзора с телескопическим, что позволяет обеспечить постоянство амплитуды траекторного сигнала за время синтезирования.
В этом случае ДН антенны на интервале синтезирования отслеживает зону обзора М =9аК„. При переходе к следуюшему интервалу синтезирования ДН переходит на соседнюю зону обзора, возможно с перекрытием для некогерентного накопления изображений в соответствии с заданным видом обзора (секторным или переднебоковым). Положение зоны обзора по дальности определяется ДН антенны в вертикальной (угломестной) плоскости.
Дальность обзора РСА определяет угол положения ДН ~р„, отсчитываемый от горизонтальной плоскости (рис. 5.8): Д„= К„созе„(без учета кривизны Земли), а полоса обзора ЛД„= ЛК„/созе„. Н Рис. 5.8. Зона обзора по дальности Минимальная дальность обзора Д„ограничивается ухудшением разрешения по горизонтальной дальности: ЬД=Ьг(созе„и не бывает меньше высоты полета Н.
Максимальная ширина зоны обзора по дальности 4Ц, =ЯК„,.~з1п<р„определяется шириной ДН в угломестной плоскости 126 Принципи ноппроении РСА землеобюра Фо. Расширение зоны одновременного обзора ЛД„возможно за счет использования ДН специальной формы, например типа О(<р) =созес~(~р)соз' ~(~р), которая обеспечивает постоянство мощности отраженного сигнала фона при изменении дальности К„в пределах зоны обзора. В режиме радиовидения (высокого разрешения) требуемая ширина зоны обзора ЛД„«Д„обычно обеспечивается иглообразным лучом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
