Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации (1992) (1151790), страница 12
Текст из файла (страница 12)
4). При этом в каждом канале, настроеаном па фи~ксироваггные частоту и время запаздывания сигнала, производится оптимальная обработка в соответствии с изложенными методами, т. е, корреляционная в квадратурных каналах либо фильтровая с амплитудным детектированием. Экспоненциальное преобразование и весовое суммиро ванне, о которых говорилось ранее, обычно не используются, при 56 этом каждый канал системы может оканчиваться пороговым устройством. Такая система может одновременно обнаруживать многие сигналы (соответствующие различным движущимся объектам) и, кроме того, позволяет приближенно оценивать нх параметры (время запаздывания и частоту) по номерам каналов, в которых произошло срабатывание пороговых устройств *. Отметим, что при обнаружении сигнала с неизвестным временем запаздывания многоканальная система по дальности необходима, если обработка корреляционная. Если же сигнал обрабатывается фильтровым способом, то возможно и одноканальное построение обнаружителя, поскольку фильтр, как устройство с постоянными параметрами, инвариантен относительно момента прихода сигнала.
При изменении этого момента выходной сигнал фильтра лишь смещается по времени на соответствующее значение. При корреляционной же обработке опорные колебания корреляторов должны быть сдвинуты относительно друг друга ли времени (в соответствии с разрешающей способностью по дальности) и перекрывать весь диапазон изменения дальности, что делает систему принципиально многоканальной.
Пачки радиоимпульсов. Для повышения эффективности обнаружения в ра~диолокации применяют коногократное облучение объекта зондирующими импульсами, прн этом обнаружение осуществляется по принимаемой последовательности (пачке) радио- импульсов.
Число импульсов йг в пачке сзпределяется ее длительностью т„и периодом повторения радиоимпульсов Т„(рис. 2.10). Длительность пачки т„практически совпадает со временем облучения объекта т,о„которое в режиме гзбзора зависит от ширины диаграммы на~правленности по нулевому у~ровню аз и от угловой скорости вращения луча антенны й:т ел=аз% Огибающая отраженной пачки определяется формой диаграммы на~правле~н~ностн антенны. Для упрощения а~нализа реальную пачку часто заменяют прямоугольной, имеющей ту же энергию, но меньшее число импульсов. Пачеч~ный режим работы широко используют и в радионавигации. Различают когерентную и некогерентную пачки радиоимпульсов.
Если начальные фазы высокочастотного заполнения радио- импульсов связаны между собой детерминирован~ной зависимостью, то пачка называется ногерентной; если же начальные фазы от импульса к импульсу меняются случайным образом— неногерентной. Когерентность излучаемых радиоимпульсов обес- * Методы оптимального решения задач совместного обнаружения сигналов н опенивания их параметров излагаются в гл 5 Что касается задачи обнару. жения многих сигналов, то она тесно свизана с проблемой разрешения и рас. познавания сигналов, рассматриваемой в гл 6 бг Зллдирующлг дтлрллглг О лрллглллдм илпульллг а) Рис.
2.10. Пачки принимаемых радиоимпульсов с реальной огибающей (а), с прямоугольной огибающей и дружными флуктуациами амплитуд (б), с независимыми флуктуациями амплитуд (в) Печивается соответствующим построением передатчика, например ао схеме высокоста~бильный генератор — импульсный модулятор — усилитель мощности. Однако когерентность излучаемых колебаний еще,не является достаточным условием когерентности принимаемых радиоимпульсов.
Для ее сохранения требуется, чтобы при отражении сигнала от объекта и при распространении радиоволн в среде сдвиг фаз был одинаковым для всех радиоимпульсов, при этом должно выполняться условие та ел)тгь где т, йл — интервал корреляции флуктуаций принимаемых радио- импульсов. Если в РЛС используется передатчик на магнетроне, то каждый зондирующий радионмпульс имеет «свою» начальную фазу, яе зависящую от начальных фаз других иьвпульоов, при этом иэ- 88 лучаемая пачка радиоим'пульсов некогерентна.
Однако и при таком передатчике, вообще говоря, можно получить в приемном тракте когерентную пачку, если использовать когерентный гете- родин, фазируемый радиоимпульсами магнетрона. Когерентная пачка радиоимпульсов может относиться к классу детерминированных либо квазидетерминированных сигналов, при этом возможны модели когерентной пачки с полностью известными параметрами, со случайной начальной фазой, со случай~ными начальной фазой и амплитудой, а также со случайными временем запаздывания н смещения частоты. С принци~овальной точки зрения синтез оптимальных обнару- жителей для указанных моделей когерентной пачки радноимпуль. сов ничем ~не отличается от рассмотренного синтеза обнаружителей детерминированного и квазидетерминированнопо сигналов. При этом структурные схемы оптимальных обнаружителей прежние Следует только иметь в ви~ду, что в корреляционных схемах (рис. 2.5,а, 2.8,а) в качестве опорных колебаний з(г), зу(1) и за(т) нужно использовать соответствующие пачки радноимпульсов.
В фнльтровых вариантах схем (рис. 25,б, 2.8,б) входящий в них. )К„Г)У)( Ла ф 4+да ~ (/т„ а) )кича! Рис 211. Амплитудно частотные характеристики СФ длн пачки (а) и одиночного (б) радиоимпульсов (ча га) бу лб л' лт а) б) Рис 2 12 Фильтровая (а) и фильтрацион. во-корреляционная (б) структурные схемы оптимальных обнаружителей когерентной пачки радиоимпульсов со случайной начальной фазой Рис 2 13 Структурная схема синхронного накопителя оптимальный фильтр СФ должен быть согласован с пачкой радиоимпульсов. Согласно (49) амплитудно-частотная ха~рактернстика согласованного фильтра должна совпадать с амплитудно- частотным спектром когерентной пачки радионмпульсов.
Для прямоугольной пачки радиоимпульсов с И=19, Т,=Зт. (т. — длительность импульса) амплитудно-частотная характеристика фильтра, согласованного с пачкой, показана на рис. 2.11,а. При практической реализации фильтра обычно учитывают только главный лепесток характеристики. Согласованный фильтр, как видим, имеет гребенчатую характеристику и может быть выполнен приближенно в виде выбора узкополосных фильтров с полосой на ) ровне 0,7 Л)е-1)1т'Тв. Число этих фильтров пе — — 2!т,Р,=2Т (т,=2Я, т. е. при высокой скважности импульсов (',) требуется большое число узкополосных фильтров.
Кроме того, необходима высокая добротность фильтров (пропорционально длительности пачки) н предъявляются жесткие требования к взаимной стабильности центральных частот фильтров. Согласованный фильтр для пачки когерентных радиоимпульсов можно представить в виде последе~нательного соединения согласованного фильтра для одиночного радноимпульса СФ, (его амплитудно-частотная характеристика показана на рис.
2.1!,б) и синхронного накопителя СН (рис. 2.12,а). Последний выполняется в виде линии задержки с отводами (рис. 2.13). Весовые коэффициенты б, пропорциональны амплитудам импульсов пачки. Если огибающая пачки прямоугольная, то весовые коэффициенты одинаковы и их вводить не нужно. На рис. 2.14 показаны времен- 60 адМ р Рис. 214 Временные диаграммы фильтровой обработки когерентной пачки радионмпульсов с синхронным накоплением на радиочастоте нйе диаграммы, поясняющие процесс фильтрации (з,йп — сигнал на выходе СФ,), синхронного накопления (зв(1) — сигнал на выходе СН) и детектирования (лл(1) — сигнал на выходе амплитудного детектора АД) когерентной пачки прямоугольных радиоимпульсов с одинаковыми амплитудами (без шумов) в схеме на рис.
2.12,а. Техническая реализация синхронного накопителя на радиочастоте довольно сложна из-за жестких требований к стабильности параметров линии задержки н точности расположения отводов. 61 Более приемлема схема о~бнаружителя с двумя квадратурными каналами (рис. 2.12,б), в которой синхропное накопление осуществляется на видеочастоте благодаря синхронному детектированию радиосигнала в квадратурных каналах с помощью фазовых детекторов (ФД).
Прн этом потери информации не происходит. Частота в0 опорных колебаний совпадает с частотой заполнения радиоимпульсов на выходе СФ„а фаза ~, должна изменяться от одного периода следования импульсов к другому в соответствии с набегом фазы принимаемых импульсов за,время Т„ В схеме на рнс. 2.12,б осуществляется фильтровая и затем корреляционная (по начальной фазе) обработка сигнала.
Возможно иное сочетание корреляционной и фильтровой обработчики. Для пояснения этого представим когерентную пачку з(1), состоящую из М радиоимпульсов длительности т„с периодом повторения Т, в виде произведения радиоимпульса з,(1) длительности Т=(У вЂ” 1)Т,+т и периодической последователыности видеоимпульсов з„г(1) (рис. 2.15,а — в). В результате корреляционный интеграл г т г э'(()з (1) гЫ = )' р(()з в (1) з (1) Ш = )' у н (() з (() й.
о о о Отсюда видно, что оптимальная обработка своди~тся к умножению принимаемого процесса у(1) на последовательность видео- импульсов з„р(1), иначе говоря, к стробированию процесса у(1), после чего полученное колебание п„р(1) пропускается через фильтр с импульсной характеристикой й(1) =з,(Т вЂ” 1), т. е, согласованный с сигналом з,(1). Такую обработку называют корреляциовно-фильтровой (рис. 2.1'6). Согласованный фильтр можно приближенно реализовать в вниде резонансного контура с полосой пропускания, обратно пропорциональной длительности пачки: А~-ЦТ. Импульсы у„р(1) растягиваются узкополосным контуром н когерентно суммируются (см.
рис. 2.15,г,д), при этом шумы в промежутках между импульсами не накапливаются из-за операции стробирования. В корреляционно-фильтровой схеме в отличие от схемы на рис. 2.12,б накопление происходит не на видеочастоте, а на радиочас. тоте. При этом отпадает надобность в квадратурных каналах и в довольно сложных накопителях с многоотводными линиями задержки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
