Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 144
Текст из файла (страница 144)
Согласованная фильтрация ЛЧМ колебаний. Иг) Осуществляется на основе ОПФр без введения специез ального транспаранта в частотную плоскость, как при Э ОПФ. При возбуждении ЧМ колебаниями акустического Л , ПВМС в виде прозрачной х„-~яе-~чег — е,1 чэз пластины П образуется дифракционная решетка с переРнс. 19.31 менным шагом (рис. 19.3 !). Падающие нормально поверхности пластинъ~ лучи отклоняются неодинаково и могут фокусироваться в различных дифракционных максимумах в зависимости от скорости распространения ьм длины волнъйь и частота Такустнческих колебаний. Углы отклонения О «1, соответствующие первому дифракционному максимуму, определяются в зависимости от шага решетки бь = нь((= ).ь: д,В= хо, 9 =)чУ1н,=В(1). В окрестности первого дифракционного максимума (рис.
19.31) установлен непрозрачный экран Э со щелью Щ, за которой помещен фотоумножитель ФУ, Когда акустический импульс длительностью т„заполняет пластину П, свет полностью фокусируется, кратковременно засвечивая фотоумножитель через круглую щель Щ. На выходе ФУ образуется видеоимпульс, аналогичный видеоимпульсу на выходе детектора, включенного после аналогового фильтра сжатия. Из рис. 19.31 можно найти расстояние от пластины П до экрана Э, на котором свет фокусируется: зе = 1169, (19.64) где в силу (19.64) АО = Хо617нм 1 = ната. Протяженность ле можно сократить до з, подавая прошедший через пластину П свет на цилиндрическую линзу с некоторым фокусным расстоянием з! таким что 1!л!-ь 1!ле = !й.
ш Рис. 19З6 Длина спииовой волны Хспнн = чспнн!7 определяется ее фазовой скоростью ч„тн. С почф 1ш вышением частоты в области частот! = ~фр фазовая скорость Чан чспнн может резко снижаться от Чспнн значений фазовой скорости электромагнитной ч,„ до значений фазовой скорости акустической волны чн (рис. 19.37). В областях совпадения ско! ! ростей спиновая волна чспнн = ! ! = чзм взаимодействует с сопут! ! ствующими. Через магнитное ! ! поле сказываются ее связи с электромагнитной волной, че- !, 'П рез кристаллическую решетку— механические связи с акустичес гуг ской волной.
Образуется комер биннрованная волна, вырож- Рис.!937 д ш ся в эле ромагн у для 1<~фр и в акустическую для г'< гфр. Три возможные дисперсионные зависимости 1, П, П! дзя комбинированных волн представлены на рис. 19.37 сплошными линиями, которые связаны с пересечениями вертикальных и горизонтальных штриховых линий— асимптот. Наиболее важную зависимость П можно считать: ° зависимостью фазовой скорости чф комбинированной волны от частоты7 приор = солзй ° зависимостью чф от чфр = уВо/2я, а значит и от Во при7 = сопзь Изменяя индукцию Во, преобразуют поэтому кванты электромагнитной энергии фотоны в мпгноны (кванты энергии слиновой волны) а последние — в фононы (кваиты энергии акустической волны) Возможны аналогичные обратные преобразования.
Линии задержки, осуществляющие подобные преобразования, обладают ярко выраженными дисперсионными свойствами и могут служить фильтрами сжатия с полосами частот в тысячи мегагерц. Недостаточные стабильность и динамический диапазон мешают пока их применению. 19.13. Тенденции расширения спектра частот сигналов РЭС и технологии их обнаружения 19.13.1. Общие сведения Расширение полосы частот сигналов [2.84, 2.68, 2.143] позволяет получить: ° лучшие разрешение по дальности, информативность распознавания, точность измерения, а иногда и надежность обнаружения в РЭС локации; ° повышение информативности РЭС передачи информации; 314 ° лучшие защищенность от помех (а при очень широких полосах и лучшая электромагнитная совместимость) РЭС локации и передачи информации. ° лучшую скрьпность излучения и пониженную вероятность преследования (ПВП, 1,осч РгоЬаЪйгу оГ !пгегсерг — 1.Р1) РЭС военного назначения.
° высокое поражающее действие энергетических РЭС охранного, полицейского и военного назначения. Прогресс в развитии элементной базы расширил возможности перехода ко все более широким спектрам частот (см, например, примеры разд. 2). Расширению спектра частот излучений систем радио и акустической локации, передачи информации и иитроскопии уделяется поэтому в настоящее время серьезное внимание.
Появился термин сверхширокополосные (СШП, 1!11га %)деЬалд — 1!!нВ) сигналы, толкуемый различным образом в зависимости от критериев сравнения (2.84]: 1) потенциальной разрешающей способности по дальности с~2П и размеров целей; 2) разрешающей способности по времени н(П и длительности сигнала Т(ПТ»1); 3) меры разрешающей способности по дальности с!2 П и размера антенны; 4) ширины спектра сигнала П и его центральной частоты 7». Первые три критерия связаны с абсолютной полосой частот П, четвертый критерий - с относительной П У 4~. Достоинством последнего критерия является его универсальность, серьезным недостатком — отрыв от ряда практических применений.
Так, РЛС диапазона К с широкой абсолютной полосой способны успешно решать задачи распознавания воздушных целей (разд.2.2 и 24.10, 24.16) при умеренной относительной полосе частот. Наоборот, РЭС декаметрового диапазона, даже с большим относительным значением ширины спектра, не могут разрешать элементы воздушных целей.
Учитывая неудачное введение критерия СШП Пф > 0,25 (США), Федеральная Комиссия (ГСС) США дополнила в 2002 г. (6,25а] близкий критерий П/1; > 0,2 возможностью Пс~ 500 МГц при П9о <02. Излишнее расширение полосы частот усложняет, однако, генерацию и обработку сложных сигналов, требуя перехода от ФАР к АР с временным управлением.
19.13.2. Обнаружение целей при разрешении их элементов по дальности Для узкополосных сигналов размер цели меньше интервала разрешения по дальности. Качество обнаружения зависит преимущественно от флюктуаций и вероятностных распределений ЭПР «точечной» цели. В таких случаях используют упрощенные модели флюктуаций ЭПР (см. разд. 13.2), изменяющиеся от цели к цели. С увеличением разрешающей способности по дальности может возрасти число ложных тревог за время наблюдения, что приходится компенсировать увеличением порога обнаружения. Однако для модели точечной цели порог обнаружения возрастает всего на 0,4 дБ на каждую декаду повышения разрешающей способности. В то же время для широкополосных сигналов цели становятся неточечными.
Их обнаружение предполагает некогерентное накопление сигналов, отраженных от разрешаемых элементов цели. Флюктуации ЭПР после некогерентного накопления уменьшаются, что ведет к снижению порогового сигнала при больших вероятностях обнаружения, По мере дальнейшего повышения разрешающей способности пороговый сигнал может повышаться ю-за роста потерь некогерентного накопления (рис. 16.25).
Особенности обнаружения сигналов с широкой полосой частот следует рассматривать в тесной связи с их использованием в радиолокационных измерениях (см. разд. 21.12) и раслознавании целей (см. Разд. 24.10). Оптимизации некогерентнага накоплении отраженных сигналов. Несколько осложняется из-за неопределенности продольных размеров и формы дальностного портрета возможной цели. Квазиоптимальное решение сводится к использованию нескольких, М каналов иекогерентного накопления после хвадратичного детектирования, рассчитанных на равномерное распределение интенсивностей отражаюших элементов по дальности, с логическим элементом выбора каналов «один из М».
Шкалу интервалов (масштабов) накопления рационально выбирать по закону их геометрической прогрессии (арифметической прогрессии логарифмов), что обосновывается в разд. 19.13.2 для шумовой модели сигнала. Такой прогрессией для воздушных целей могут быть, например, 4 м, 16 и, 64 м, или же прогрессия вырождается в число. Вид прогрессии уточняется путем моделирования обнаружения. Подобный «лог-масштабный обнаружитель» [2.131) показан на рис. 13.38. Этот выигрыш сопровождается при О=0,5 выигрышами же в пороговом сигнале для А1.СМ и МиГ-21 около 1 дБ и проигрышем для Ту-16 около 0,5 дБ.
1 0 о.о О.б о. ° 0.2 5 7 9 11 15 15 17 19 Оп4«!«40» 4!аа!аааау4а аБ а) 1 )з оо Об оя 02 9 П !5 И И 79 Оп!аппп» паапа«74а аБ б) ! о о.о О.б 04 02 Рвс. 19З8 Методика и результаты моделирования длв одиночных импульсов с полосами частот 80 МГц и 5 МГц. Использовалась методика моделирования (см. Разд. 8.8 и [2.131, 2.132)) для самолетов типов Ту-16, МиГ-21 и крылатой ракеты А(.КМ в секторе ракурсов -10...10' от носа при облучении одним импульсом. Пороги в каналах (рис. 19.38) в процессе моделирования обеспечивали одинаковые условные вероятности ложной тревоги Р'о=р7М во всех каналах на одинаковом интервале дальности 32 м, где Р- условная вероятность ложной тревоги обнаружителя (Р'=10 ). Вероятности оценивались по 2000 экспериментам для сектора ракурсов НО' от носа.
Кривые обнаружения для полос частот 5 МГц (узкополосный сигнал) и (80...320) МГц (широкополосные сигналы) [2.163) приведены иа рис. 19.39. Как следует из рис. 19.39, ослабляя влияние флюктуаций, расширение полосы частот с 5 МГц до 80 МГц снижает пороговые сигналы, необходимые для обеспечения вероятностей правильного обнаружения О. Выигрыш для целей среднего и малого размера при О=0,8 около 3,5 дБ и для целей большого размера около 1 дБ. 5 7 9 !1 15 !5 17 19 сап!иаап аауаааау40 аБ в) Рис. 19З9 Обнаружение одиночного (М=1) импульса (дальностного портрета) эквивалентно обнаружению флюктуирующей пачки импульсов.
Для полосы частот 80 МГц кривые (рис.19.39) свелись к зависимостям (16.61) с числом импульсов эквивалентной прямоугольной пачки «=т/М»5для Ту-16 и йпЗдля МиГ-21. Потери некогерентного накопления (рис. 16.25) 1...0.5 дБ для целей среднего и малого размера компенсируются с избытком за счет снижения флюктуациоиных потерь. Анализ некогереитиого накопления пачек импульсов с полосами частот 80 и 5 МГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
