Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Подавление ников неоднозначности функции неопределенности сигналов РСА. Это важнейшая функция антенны. Неоднозначность по азимуту обусловлена периодической структурой сигнала и устраняется выбором ширины 9 и формы ДН по азимуту. Нижняя граница оценки требуемой ширины ДН определяется условием теоремы отсчетов при заданной частоте повторения 2Ч Г„= М,„= — Оа япО„, (5.!) В случае антенны типа передней ФАР ширина ДН антенны зависит от угла наблюдения„и эти требования будут определяться формулой 2Ч Г= — 1дО.
Р ~ Н а При боковой ФАР требуемая частота повторения не зависит от угла наблюдения. Условие Г„= М'„справедливо при использовании двухканальной системы обработки (яп и соя ), т.е. на период максимальной доплеровской частоты приходится два отсчета. В одноканальных системах обра- т.е. частота повторения равна ширине спектра траекторного сигнала на уровне — 3 дБ. При заданной скорости Ч и длине волны Х ширина ДН ХГ„ 2Ч яп9„ При боковом обзоре (О„=п/2) и Оо=1/д, частота повторения Г„= 2Ч/о, или ЧТ„= д,/2, т.е. за период повторения носитель РСА перемещается на расстояние д,/2 . При использовании антенны с механическим сканированием по азимуту ширина ДН не зависит от угла наблюдения 9„.
В этом случае требования к частоте повторения с уменьшением угла наблюдения (переднебоковой обзор) также уменьшаются: 2Ч . Г = — яп9 и ~ и а Глава 5 ботки, например оптической, требование к частоте повторения увеличивается в два раза.
На рис. 5.9 показано угловое положение первого пика неоднозначности относительно ДН антенны, если основной пик находится на краю одновременной зоны обзора шириной ЛО„=О и 0„=0, что соответствует наиболее неблагоприятному случаю. Когда угловой размер СА ~)с «Оо, отношение мощностей 1 первого пика Р, к основному Р, Рис. 5.9. Пики неоднозначности ФН по азимуту Р, х1 (ЛО, -Оо/2) Р, СР(0,/г) где Сю~(0) — ДН антенны по мощности на передачу и прием. При этом, если Ю, = О, мощность сигнала первого бокового пика равна мощности основного пика, т.е. подавления не происходит.
На рис. 5.10,а дан пример ДН антенны для случая распределения поля в раскрыве %(х) =1+0,58соз(ях), а на рис. 5.10,6 — график зависимости Р,/Р, от ЛО„из которого следует, что угол неоднозначности ЛО, должен быть в два раза больше ширины ДН антенны Ос для обеспечения подавления пика неоднозначности на 35...40 дБ. О, дБ о -2о -во о д а) б) Рис. 5.10. ДН антенны: а — для случая распределения поля в раскрыве %(х) = 1+ 0,58соз(хх); б- отношение мощности первого пика неоднозначности к основному пику ФН 128 Принципы построения рСА зеилеобзоро При заданной скорости полета и угле наблюдения В„угол неоднозначности Ю, определяется выбором частоты повторения Г„зондирующего сигнала ЛО, =ХЕ„/(2УяпО„).
При этом чем выше частота повторения, тем больше подавление пиков неоднозначности по азимуту. Верхняя граница частоты повторения ограничена условием подавления пиков неоднозначности по дальности. Частота повторения определяется максимальной дальностью обзора К„ Наихудший случай, когда Кн = н макс О'(р,) О'РЧ) Р (бО (р„) 1б~Р(О) ' где Жр=Ф К„,/(2ЛД„)=Н/(2К„„, ). Вследствие ограниченного размера антенны ширина ДН Ф обычно соизмерима с величиной Жр, что не позволяет эффективно подавлять сигнал пика неоднозначности, особенно при Н «К„„, .
Поэтому часто выбирают более низкую частоту повторения из условия Г„сс/(2К„„,). В этом случае Кя„, <К„=с((2Р„) и Р Ол(~р ) К4 Ол(Д~р)К4 Р 0~(ср„) (К„+К„) 0 (0)(К„+К„) где Лср = НК„ЯК„(К„+ К„)). (5.7) 5 — 31б9 (5.5) 2К„ Объединяя требования к частоте повторения для обеспечения подавления пиков неоднозначности одновременно по азимуту и дальности, получим требование к минимальному горизонтальному размеру антенны: 4ЧК„ (5.6) с При использовании оптической системы обработки размер антенны должен быть в два раза больше. Мошность сигнала фона от участка земной поверхности, расположенного на расстоянии К, = К„+ К„, т.е. в области первого пика неоднозначности, будет уменьшаться по сравнению с сигналом основного лепестка пропорционально увеличению дальности (в четвертой степени) и усилению ДН в угломестной плоскости (см.
рис. 5.8): Р 0~((р ) К4 Сз~(ср ) К4 Р О(ср) К 0(ср) (К +К ) Глава 5 При наличии точечной цели в первом пике неоднозначности подавление сигнала цели будет определяться также и расфокусировкой выходного сигнала, поскольку опорный сигнал настроен на дальность К„, а не на К„+ К„. В этом случае подавление сигнала неоднозначности будет равно Р, 0~(йр) К» 2(Ы) Р б~(0) (К„+ К„) ХК„ Одновременное выполнение требований по уровню подавления сигналов неоднозначности по азимуту (5.4) и дальности (5.7) противоречиво, так как увеличение частоты повторения повышает эффективность подавления сигнапов неоднозначности по азимуту и уменьшает подавление по дальности. Компромисс находится путем варьирования скоростью носителя, углом наблюдения, дальностью, формой ДН антенны и размером антенны (5.6). Увеличение степени подавления пика неоднозначности по азимуту возможно путем уменьшения зоны одновременного обзора по азимуту О, < О,, что эквивалентно уменьшению одновременно обрабатываемой полосы доплеровских частот.
В отличие от наихудшего случая„показанного на рис. 5.9, крайнее положение целей в зоне обзора О„< О,/2 и соответственно положение пика неоднозначности ~О,~ >О,/2, что увели- чивает его подавление. Следует отметить резкую зависимость сигнала неоднозначности Р,/Ро по азимуту в области ЛО, = 20 . На рис. 5.10,а дан пример ДН антенны, а на рис.
5.10,б — степень подавления первого пика неоднозначности в случае расположения цели, как на рис. 5.9. Даже небольшая ошибка в положении ДН антенны по азимуту относительно направления наблюдения О„может вызвать смещение максимума ДН ближе к пику неоднозначности, что приведет к резкому росту помехового сигнала Р,/Ро . Это предъявляет серьезные требования к точности системы управления и стабилизации ДН антенны относительно вектора путевой скорости носителя (обычно не хуже 0,10, ). Значительное подавление боковых пиков по азимуту возможно при высоком разрешении, когда вследствие расфокусировки (3.13) уменьшается амплитуда и увеличивается площадь сечения по азимуту боковых пиков.
При обеспечении уровня подавления пиков неоднозначности по дальности (5.7) максимальная полоса обзора по дальности ЛК„= К„определяется размером антенны по азимуту (5.6): сд, 4Чз1пО„ 130 принципы построеиая РСА землевбзора Миоголучевые ДН. Обеспечение требуемой полосы обзора по дальности путем выбора соответствующего горизонтального размера антенны (5.8) приводит к ограничению максимально возможного размера синтезированной апертуры при полосовом обзоре Х,„, =6 К„/япО„= = ХК„/(д, в1пО„), который определяет минимально возможный размер элемента разрешения по азимуту Ы=ХК„/(2Х,„, в1пО„).
Кроме того, ширина ДН антенны Ов ограничивает максимальную ширину зоны одновременного обзора и телескопического обзора, равную О К„. Преодолеть эти ограничения и добиться разрешения Ы < дЦ2 при полосовом обзоре можно с помощью многолучевых ДН по азимуту (рис. 5.11). В этом случае размер антенны и, следовательно, ширина каждой парциальной ДН выбирается из условия (5.8) в соответствии с требуемой зоной обзора по дальности.
Общая ширина ДН О~, определяемая суммой парциальных ДН, выбирается в соответствии с требуемой максимальной разрешающей способностью и шириной зоны одновременного обзора. Разделение соседних каналов приема по азимуту обеспечивается выбором парциальных ДН с низким уровнем боковых лепестков. Рнс. 5.11, Обзор с использованием многолучевой диаграммы направленности антенны по азимуту Так как ширина суммарной ДН на передачу увеличивается кратно числу лучей, то соответственно уменьшается коэффициент усиления антенны, однако при этом увеличивается в то же число раз время когерентного накопления при синтезировании и как следствие отношение сигнал/шум не изменяется.
Когда ширина зоны обзора по дальности намного меньше максимальной дальности наблюдения и угол наблюдения ~р„в вертикальной 131 Главп 5 плоскости достаточно большой (что характерно при обзоре в ближней зоне и особенно в космических РСА), для устранения неоднозначности по дальности целесообразно использовать узкую ДН в вертикальной плоскости Ф «р„(см. рис.
5.8). В этом случае Фо выбирается так, чтобы обеспечить заданную полосу обзора по дальности ЛД на удалении К„(без учета кривизны Земли): лд„. лк„ Ф = — "з!пр = — "ф~р . О=К н=К н. н н (5.9) Частота повторения теперь выбирается из условия обеспечения однозначности по дальности в полосе обзора ЛК„, а не на максимальной дальности К„„, (5.5): с — =ЛК =ЛД сояр . и (5.10) При этом требуемый размер антенны в вертикальной плоскости д уве- личивается и равен ХК„ХК„ Д ) ЛД„.! р„ЛК„18Р„' (5.1 1) а в горизонтальной плоскости (5.б) уменьшается: 4УЛК„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
