Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 8
Текст из файла (страница 8)
При этом формируется СА с линейным размером Х„угловой размер которой (при Ц «1) Х,. ЪЧ; Р = — 'з пЕ = — 'з|пе, О к н н~ н н где ʄ— дальность наблюдения; 6„— угол наблюдения; Ч вЂ” путевая скорость; Т, — время синтезирования. Рис. 3.8. Система координат при прямолинейной СА Ут . Используя (3.2) и делая замену переменной ~) = — яп 8„, получим К„ ФН для случая разрешения по азимуту (а = О): 36 Глава 3 та сигнал смешается по частоте вследствие доплеровского эффекта прог~ порционапьно созО„, т.е. т„= — созО„. Эффект синтезирования апертуры в этом случае часто объясняют доплеровской фильтрацией траекторного сигнала. При изменении угла азимута на величину ЛО доплеровская частота изменяется на (3.8) Х Таким образом, смещение объекта по углу относительно направления наблюдения вызывает пропорциональное смещение частоты траекторного сигнала.
Соответственно разрешение по частоте траекторного сигнала Ы= 1/Т, эквивалентно разрешению по угловой координате О при условии М'„=Ы: ЬО= 2Ъ"1", яп О„ Ж„ и разрешению по азимуту Ы = ", равному (3.7). 2УТ, ил О„ Такое разрешение соответствует ширине отклика на точечную цель согласованной системы обработки траекторного сигнала. При ус2Х2 ловии работы РСА в дальней зоне, когда К„> К„= — 'яп О„, согласованная система обработки представляет собой спектроанализатор доплеровских частот, где каждому частотному фильтру соответствует свой элемент разрешения объекта по азимуту. Поэтому режим работы РСА в дальней зоне называется доилеровским обужением луча (ДОЛ). В этом режиме максимальный размер СА из условия К„> К„равен ~~в 2зш2О„ а разрешающая способность в режиме ДОЛ не может быть лучше Ек„, (3.9) В случае переднего обзора (О„= 0) разрешающая способность по углу определяется шириной ФН с учетом того, что при постоянном раз- мере СА Х, угловойразмер Р зависитоткоординаты (' (рис.3.9): Праетранетвенная ееленния ааъекннгв лри еинвлезиравании анертрры где Р = 1)Х,/К~ — угловой размер апертуры.
Рис. 3.9. Система координат при СА при переднем обзоре Ширина синтезированной ДН при наблюдении строго по направлению вектора путевой скорости (вперед) е, = ю, гД(чт,) . (3.10) Таким образом, угловое разрешение в переднем секторе (О„=О) пропорционально ЯХ,, а не Х/Х,, как при переднебоковом обзоре, что не позволяет значительно увеличивать разрешение методом синтезирования апертуры по сравнению с разрешением реальной антенны. Действительно, так как ширина ДН реальной антенны 0 = 1)/д, а СА 6,=1,3~~~Х,, то, например, при О,=З' СА должна иметь длину Х,ж10')). (при )).=Зсм Х,=ЗО и).
Следует отметить, что при использовании различных траекторий движения передаюшей и приемной антенн и объекта это ограничение может быть преодолено. Далее это будет показано на ряде примеров (полуактивное синтезирование и синтезирование по движущимся объектам). Я При перемещении носителя РЛС по прямолинейной траектории с постоянной скоростью угловой размер формируемой СА определяется временем синтезирования 1;, путевой скоростью полета носителя Ъ), дальностью наблюдения К„и углом наблюдения О„. Поэтому разрешающая способность зависит от всех этих параметров и длины волны. Разрешение по азимуту при небольших угловых размерах СА и= 2УТ, з1пО„ 39 Глава 3 Разрешение по дальности при немодулированиом сигнале в сотни раз хуже разрешения по азимуту.
При увеличении дальности наблюдения для поддержания постоянства разрешения по азимуту необходимо пропорционально увеличивать время синтезирования. При увеличении скоросги полета носителя РЛС требуемое время синтезирования уменьшается. Разрешение по азимуту при переходе от бокового обзора (0„=90') к переднему обзору (О„= О ) резко падает н для поддержания постоянства разрешения необходимо увеличивать время синтезирования обратно пропорционально яп0„. Поэтому в секторе углов +5' получить достаточно высокое разрешение по азимуту за счет синтезирования апертуры возможно только на малых дальностях.
Ширина ФН (разрешение по азимуту) в переднем секторе обзора при 0„= О в отличие от бокового обзора определяется квадратным кор- ием из отношения длины волны к интервалу синтезированиш И = !.ж„Щ9Т,) . Функция неопределенности прямолинейной СА симметрична относительно апертуры, поэтому СА не различает обьекты, находящиеся слева и справа относительно вектора путевой скорости. Эффект синтезирования апертуры при прямолинейном полете с постоянной скоростью часто объясняют доплеровской фильтрацией траекторного сигнала. При этом разрешение по частоте, равное бг = 1/Т., эквивалентно разрешению по азимугу при интервале синтезирования Т,.
В режиме ДОЛ синтезирование апертуры эквивалентно доплеровской фильтрации траекторного сигнала и разрешение по азимуту не превышает 3.3. Пространственная селекция при модулированном зондирующем сигнале Модуляция зондирующего сигнала расширяет временной спектр Я траекторного сигнала, что позволяет 1.0 ------------ повышать разрешающую способность РСА по задержке сигнала (дальности).
Г Пусть зондирующий сигнал имеет 4Г равномерный спектр частот в полосе М (рис. 3.!О). Волновые числа при Рис. 3.Ю. Спектр зондирующего этом изменяются от К вЂ” ЛК/2 до сигнала 40 Прасрираиспиеимая селекция аГръеитав и(ои сиитегираеаиии аие)отурор К +ЛК/2, где К = 2лГ /с. Преобразование Фурье от такого спектра представляет собой зондирующий сигнал Ко+ДК/2 е(Г) = / ехр()есс) др .
Ко-ДК/2 Соответственно траекторный сигнал ко+дк/г х,(г)= / ехр()2(сг-2г,(г)1)др, ко-дк/г а функция неопределенности т, ко+дк/г 2,(р)= // / е р()[(х,-р,) сгс2(хг,-его ссссрх. О Ко-ДК/2 Рассматривая фазу подынтегрального выражения, можно сделать следующие заключения. Член (1с) — 1сг) с( пропорционален скорости распространения радиоволн и, следовательно, изменяется гораздо быстрее члена (Е( — Е ) г (1), который в свою очередь пропорционален скорости перемещения антенны. В этом случае подынтегральное выражение есть квазигармоническая функция, и интеграл по времени от зтой функции отличается от нуля только при 1с( = 1с .
Тогда функция неопределенности тс Ко+ДК(2 2,(р) = / / ехр()22(~,-г,)/ Ссср. о ко-дк(2 Рассмотрим ФН по дальности при модулированном узкополосном сигнале, когда полоса частот много меньше несушей частоты. В зтом случае г - г = г соя/3 . Заменяя переменную 1 на /3, получим, что +Ро/2 Ко+ДК/2 2,(г)= / / ехр()22гсгер) Сегф= -Ро(2 Ко-ДК/2 ' 1 "г яп(ЛКг соя/3) ехр(321с г соя/3) 43. /3о ~Кг~~Р о -()о/г Так как /3о «1 и ЛК«К, а амплитудный множитель в подынтеграпьном выражении изменяется при изменении /3 в пределах (3 незначительно по сравнению с фазовым множителем и может быть вынесен за знак интеграла, то 41 Глава 3 3о(г)= — ) р()2Ы г~мО)ф.
з!п(ЛК) 1'Ъд Ро г Первый член з1п~ЛКг)/1ЛКг)описывает влияние модуляции и представляет собой ФН по дальности зондирующего сигнала без учета синтезирования, а второй член этого выражения есть известная ФН СА по дальности при немодулированном зондирующем сигнале. Таким образом, ФН синтезированной апертуры по дальности при модулированном узкополосном сигнале равна произведению ФН при немодулированном сигнале на ФН зондирующего сигнала по дапьности. Разрешающая способность по дальности определяется шириной ФН зондирующего сигнала: Ьг = с/(2М) = ст„/'2, где т„— длительность сжатого импульса сигнала с полосой М.
Таким образом, разрешение по дальности определяется ишриной спектра узкополосного зондирующего сигнала, и влиянием синтезирования аперптуры л(ажно пренебречь. Функция неопределенности по углу соответствует условию г — г = г и определяется выражением +Ро/г ко+лк/г ю,(к)= ' 1 / е~р(1гкфоыо= -РоР ко-лк/г 1 ~ ып(ЛКф) . 51п(К~ф~) ып(0,5ЛКф~) -Ро/г Последнее выражение получено в результате интегрирования по частям и пренебрежения малыми членами, учитывая, что ЛК «К . Первый сомножитель есть ФН СА при немодулированном сигнале ( ЛК = О ). Второй сомножитель определяет влияние на ФН модуляции сигнапа. Разрешение по углу СА за счет модуляции зондирующего сигнала 5 6 с юг ~К)3 гл1Р 13 обычно значительно хуже разрешения СА, определяемого несущей частотой: 2,З Мо так как ширина полосы спектра частот модуляции зондируюшего сиг- нала М «1о .
42 Лространственнаа селекииа объектов при синтезировании анертурм ФН синтезированной апертуры по угловой координате равна произведению ФН при немодулированном сигнале и ФН, обусловленной только модуляцией зондирующего сигнала. При этом разрешение по азимуту за счет модуляции при малом угловом размере апертуры и узкополосном зондирующем сигнале значительно хуже разрешения СА по азимуту при не- модулированном сигнале и хуже разрешения по дальности.
Таким образом, разрешение по азимуту определяется угловым размером СА, и влиянием модуляции зондирующего сигнала можно пренебречь. В РСА обычно используют г импульсный периодический зон- з дирующий сигнал, что обусловлено возможностью эффективной развязки передающего и прием- тв ного трактов при использовании 1 в единой приемопередающей ан- о тенны. Кроме того, ФН импульс- -2т -т '; ' т„2т, зт„ ного периодического сигнала в имеет зону, свободную от боко- ° вых лепестков, что упрощает решение многих задач, связанных с ° ° ° ° ° наблюдением объектов на фоне земной поверхности.
ФН им- ° "Ульс"ого пер"~дического сигнал~ Рис. З.11. ФН импульсного имеет периодическую структуру периодического сигнала (рис. 3.11). Неоднозначность по дальности, т.е. наличие вторичных максимумов ФН по оси т, обьясняется приходом в одно и то же время сигналов с задержкой т и т+Т„от предыдущего зондирующего сигнала, что соот- ветствует неоднозначности по дальности. Неоднозначность по частоте объясняется тем, что при импульсном режиме работы РЛС измеряет не доплеровскую частоту траекторного сигнала, а фазу каждого приходящего импульса и изменение этой фазы от импульса к импульсу, которое соответствует частоте биений. Частота биений численно равна доплеровской частоте сигнала, если набег фазы за время между соседними импульсами меньше 2п .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
