Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Если два сигнала отличаются по частоте на величину 1/Т„(Г~ и Гг = Г~ + 1/Т„), то в моменты времени 1 и 1+ Т„фазы сигналов отличаются точно на 2л (один период), т.е. частоты биений будут равны (строб- эффект). Например,если фазы сигналов д, =О и д =О при1=0,то при 1 = Т„~р, = 2л1;Т„, а ~р, = 2л(Г, + 1/Т„) Т„= <р, + 2л . Проетранетвенная ееяекция объе(апов при еинтезировании апертурм Рассмотрим область ФН в районе центрального пика, когда (гр-гр) е3 по углу и (г,-гр) г по дальности.
При этом изменением разности задержки зондируюшего импульса ф за время синтезирования можно пренебречь. Тогда ФН н-( +:о 3,(Р,г)=~е»р()2Щ) /ф)» (с-2-~а с~ а=о СО есть произведение ФН СА при немодулированном сигнале, которая определяет разрешение по углу, и ФН зондирующего сигнала, которая определяет разрешение по дальности. При прямолинейной СА ФН по угловой координате ~,(с) = (. 2ИЧыпв„1 . /'2ЫЪТ„Хып0„1 //'2ИЪТ„1Чз)пВ„1 — ехр ) =,'Г ~ "Т„~= ~ " "у~ Полученное выражение совпадает с (З.б) для случая немодулированного сигнала при условии, что Т, = ХТ„.
ФН по дальности является обычной ФН по задержке сигнала У,(г)=ю,(т)= /ф)ь (й-т)д1, где т=2г/с. Например, если в РСА используется импульсный зондирующий сигнал с линейной частотной модуляцией внутри импульса з($)=ехр / —, — — '<1<+ — ', 2 ~ 2 2 где /2 — индекс частотной модуляции; т, — длительность импульса с единичной амплитудой, то ФН такого сигнала по дальности +вР 2 я,(г) = — / е»р/1 — )екр -1 в =яп( — «)Д вЂ” «), -1 (2 а разрешаюшая способность по дальности лс бг=— /и, Выбирая индекс частотной модуляции и длительность импульса р т„что эквивалентно выбору ширины полосы частот модуляции и со- Глава 3 ответственно длительности «сжатого» импульса, можно обеспечить требуемое разрешение по дальности, независимо от разрешения по углу. Обычно обеспечивают бг = Ы. ФН в области первых боковых пиков неоднозначности по дальности и углу соответствует большим значениям ( г — г ) и требует учета в этом выражении не только линейных, но и квадратичных членов.
Для определенности рассмотрим прямолинейную СА, для которой с учетом квадратичных членов га(1)гр(1)1+ОЧ1ыпеа+ Ч~с~ соз О„яп О„Ч~с~ яп О„Ч212 яп О„ К„К„2К„(К„+ г) где г — отклонение по дальности; Π— отклонение по углу. В области первых боковых пиков по дальности (г+сТ„/2) ФН по дальности не изменяется, так как по-прежнему изменение линейного и квадратичных членов за время длительности импульса пренебрежимо мало. ФН по углу О существенно изменится вследствие влияния второго квадратичного члена при г = сТ„/2: 1 т, г,(в) = — ~» р~1г~[ Т, сТ„Ч т яп О„ 2 2К„(К„+сТ„/2) Угловая ширина бокового пика ФН будет равна сТ„Х,з1пЕ„ 2 К„(К„+сТ„/2) ~ %„ Х > — ~ —" (Л~р= л/4).
2~к (3.!3) Если синтезирование производится в пределах всей ширины ДН х,з1пЕ„ реальной антенны О, = Ц, = ' ", то угловая ширина бокового пика К„ ФН будет приблизительно равна ширине ДН реальной антенны бе, =е,. В области первых боковых пиков ФН по углу (О =+Ле ) изменение ФН будет незначительным. Так, квадратичный набег фазы за Т, при боковом обзоре ( О„= л/2 ) и ЛЕ = Х/ЧТ„равен Л<р =(4л/Х)(Ч Т, /К„)(ЛО) = яХ1М~/К„, и его влияние возможно только при больших апертурах: Праетранетвеннаа еелекииа ааъетпаа при еинтпиравании аперпври На рис. 3.12 представлен вид сечения центральной области ФН РСА при импульсном периодическом зондирующем сигнале.
Вследствие периодическо- г го характера ФН возможно: ст„~";."з .=-. Ки+ !) появление ложных от- а меток; 'О„ 2) неоднозначное изме- бО рение координат объекта; /::; 3) снижение динамического диапазона изображения бс и характеристик обнаружения 2ч~;,~по„ 2ЧТнйПО,. объектов на фоне местности в результате приема дополни- 2 тельных сигналов фона от участков местности, располо- Рис. 3.12.
ФН СА при импульсном женных в области боковых периодическом зондирующем сигнале пиков ФН. Для устранения этих нежелательных явлений обычно используют направленные свойства реальной антенны. Я В РСА используется импульсный периодический зондирующий сигнал. ФН такого сигнала имеет боковые пики неоднозначности по задержке, расположенные через период повторения импульсов Т„, и по частоте — через частоту повторения Е„=1/т„, что соответствует неоднозначности по дальности Лг = сТ„/2 и по азимуту М = ХК„/2УТ„яп О„.
Центральный пик ФН определяет разрешающую способность по дальности Ьт = с/2М, пропорциональную полосе частот спектра зондирующего сигнала, и по азимуту М =ХК„/2ЪЪТ„з1пО„, пропорциональную числу 1Ч импульсов в пачке траекторного сигнала. В области первого бокового пика по дальности (г = 2Лг ) ФН по дальности не изменяется, а по азимуту расширяется вследствие расфокусировки траекторного сигнала. В области первого бокового пика по азимуту ( Г = 2Ы) ФН и по даль- ! г— ности, и по азимуту изменяется незначительно при Х < —,~К„/Х . 2 3.4.
Функция неопределенности синтезированной апертуры с учетом диаграммы направленности антенны Диаграмма направленности реальной антенны влияет на многие свойства РСА. Ее характеристики определяют: Глава 3 ° вид обзора (переднебоковой, секторный, телескопический); ° размер и местоположение зоны обзора; в степень подавления областей неоднозначности ФН; ° максимальное разрешение при переднебоковом обзоре; ° энергетические и поляризационные характеристики РСА. При переднебоковом обзоре ДН антенны неподвижна относительно вектора путевой скорости носителя РСА и ее ось направлена под углом О„по азимуту, что определяет направление обзора (рис. ЗЛЗ).
Отклонение ДН по углу места задается дальностью В.„зоны обзора, а ширина ДН определяет максимально возможную одновременную ширину зоны обзора. Такой обзор обеспечивает возможность наблюдения непрерывной полосы местности по траектории носителя РСА. Скорость обзора определяется скоростью полета носителя. ДН по азимуту ограничивает максимальное значение размера синтезированной апертуры: Хе —— ОеК„и, следовательно, максимальное угловое разрешение. Рне. 3.13.
Переднебоковой обзор ФН по азимуту с учетом ДН антенны +Рв/2 е,(Г) = ) в~)р)е»р()2ррр) рр, -))о/з где 6(~3) = ехр( — 2,78р'/О,'~ — выбранная для упрошения формул форма диаграммы направленности антенны шириной 8 = к/е) . Выполняя интегрирование при р = О, получим, что Е, (С) = ехр — ' = ехр —— 48 Лроетранениенная синенькие ебъектое ири синтезировании апертура Ширина ФН и, следовательно, максимально возможное разрешение при переднебоковом обзоре Ы„= о/2 . Таким образом, при переднебоковом обзоре максимально возможное разрешение по азимуту равно половине размера реальной антенны и не зависит от направления наблюдения, если О =Х/д=сопзт. При использовании неподвижной антенны типа ФАР ширина ДН зависит от направления наблюдения. Зона обзо Секторный обзор используется для уменьшения времени обзора заданной зоны по сравнению с переднебоковым обзором при требуемой ширине зоны ЛО,в,>О .
На рис. 3.14 в качестве примера Х„хегх,г Х показан РЯд последовательных Рис. 3 14. Секторный обзор интервалов синтезирования Х„,Х„,Х„, на каждом из ко- Зонаобзо а торых формируется зона обзора шириной О . В результате того что Х, < Х , время обзо- Оо ра зоны шириной 30 меньше времени обзора этой зоны при переднебоковом обзоре. Мак- х е~- а сз симальное разрешение вслед- Рис. 3.15.
Телескопический обзор стане того, что 11 <О,, будет хуже, чем при переднебоковом обзоре, и определяется временем синтезирования Т, =О /й,„, где й — угловая скорость сканирования ДН антенны. Телескопический обзор обеспечивает непрерывное наблюдение за заданной зоной обзора путем изменения угла наблюдения О„при движении РСА по траектории (рис.
3.15). Угловая ширина зоны обзора в этом случае равна или меньше ширины ДН антенны: ЛО, <0 . Разрешающая способность определяется угловым размером апертуры, который может быть гораздо больше ширины ДН ф >О ). При непрерывном слежении за объектом в зоне обзора длительность траекторного сигнала и соответственно возможная длина синтезированной апертуры ограничены только техническими возможностями системы обработки сигнала.
Поэтому при телескопическом обзоре разрешение может быть лучше, чем Глава 3 д/2 . Время непрерывного наблюдения зоны обзора определяется требуемым разрешением. При выполнении этого условия расширение зоны обзора ЛО,б, >О возможно дополнительным секторным или переднебоковым обзором, Важным предназначением ДН реальной антенны является подавление областей неоднозначности ФН синтезированной апертуры. Прямолинейная апертура (рис. 3.16) является осью симметрии для всех плоскостей, включающих эту прямую.
Функция неопределенности в каждой из этих плоскостей будет одинаковой. В этом случае разрешаемый объем, границы которого определяются в каждой плоскости сечением ФН на уровне 0,7, будет представлять собой тело вращения относительно апертуры. Рис. 3.16. ФН прямолинейной СА в трехмерном пространстве На рис. 3.16 показаны разрешаемые объемы для двух углов наблюдения 0„=90' и О„= 45'. Сечения объемов плоскостью (Х,У) представляют собой разрешаемые площадки (на рисунке заштрихованы) на наблюдаемой плоскости (плоскость ХУ). При такой ФН объекты, расположенные в пространстве симметрично апертуре, например слева и справа, на одинаковой дальности и под одним углом, разрешаться не будут. Для разрешения симметричных областей используется ДН реальной антенны, которая выделяет только одну (левую или правую) область.
Для обеспечения наблюдения объектов, находящихся по обе стороны траектории синтезирования, в РСА используют две антенны, диаграмма направленности каждой из которых обеспечивает прием сигналов только с одной стороны. Подавление областей неоднозначности, обусловленных импульсным периодическим сигналом, показано на рис. 3.17, на котором изображены сечения областей ФН синтезированной апертуры и ДН реальной антенны в 50 Луострансниеннаа селеиииа оаъектое нри синтезировании анертурм плоскости (Х,У). Пересечение этих областей в районе К„,8„определяет разрешающую площадку ЬД,Ьс в плоскости (Х„У). Рне.
ЗЛ7. ФН СА е учетом диаграммы направленности антенны Область 1 определяется ФН СА по угловой координате при немодулированном сигнале и имеет малый размер Ы по углу и большой Ьг по дальности. Область 2 определяется ФН СА сигнала модуляции. Ее малый размер ЬД = Ьг/сояр„будет определять разрешение в плоскости (Х, т') по дальности, а большой размер ЬЕ определяет разрешение по углу за счет синтезирования на видеочастоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
