Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применения (2005) (1151792), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Входящее в эту формулу выражение )С(т, й)~' опре- !,~::::: является видом сигнала и способом его обработки Автокорреляционные функции ЛЧМ и ФКМ импульсов имеют :~,."4!!:: многолепестковый характер, поэтому необходимо задавать очень ма- :~;,:;:",:дый шаг для численного интегрирования. А это ведет к чрезмерному ,', ~:,. увеличению времени счета. Чтобы вычислительные программы по',"-', ...: зволяли оперативно получать требуемые результаты, необходимо :-: Ф!;.':;:,: принять специальные меры Одна из таких мер — учет индивидуальных особенностей функ- ':~.',='; ций, входящих в подынтегральное выражение. Это позволяет комби.„,":~ф~::.:., пировать аналитические методы и классические методы численного у '.'""';- интегрирования, что приводит к сокращению объема вычислитель=";;,"' ных операций при сохранении приемлемой точности расчетов.
Дру- ':,'~., а:-.",тая мера — использование соответствующих языков программирова;! „,',.: ния. В результате оказывается возможным произвести оценку интен;:";в.":::-'сивности пассивных помех применительно к импульсным сигналам На рис. 7.5 ... 7.7 представлены оценки интенсивностей отражений ~~~.",',-.';,'.:-ЛЧМ импульса от земной поверхности. Рисунки а. б и а отличаются '~~„.:.",:,'направлениями антенного луча по углу места. Ширина главного ле- 1~"':.': пестка диаграммы направленности антенны в расчетах принималась :.,:равной Л, = 1'.
Квадрат модуля автокорреляционной функции ЛЧМ :; импульса вычислялся по формуле 14.1.2). Значения девиации частоты " и длительности импульса приведены в э 6.2. 189 10 18«7 20 о )О )89 2О о 10189 60 40 — 20 20 -4Π— 40 -60 -20 — 80 — 80 -4О б 12 18 б 12 18 б 12 18 а) и км б) г,км и) г, км Рнс. 7.5.
Зависимости отношения помеха«шум от дальности, на которую настроен канал обнаружения, при углах места луча 0,5 Л, (а), 1,101 «3, (б) и «р, (в). Кривые (сверху вниз) соответствуют коэффициентам 1018ур -- — 5 дБ, -15 дБ, -25 дБ. ЛЧМ импульс. Радиолокатор на равнине 10189 30 10 18«7 20 10189 60 7' 40 20 — — 10 о — 30 -20 — 40 — 60 -20 — 80 — 70 -40 б 22 38 б 22 38 б 22 38 а) и, км б) г, км и) и км Рис.
7.6. Отношения помеха«шум при углах места луча 0,5 2ь (а), 1,101-«3, (б) и «р«(в), Кривые (сверху вниз) соответствуют коэффициентам 10 18 ур = -5 дБ, — 15 дБ, — 25 дБ. ЛЧМ импульс. Радиолокатор на пригорке высотой 40 м с углом наклона а = 0,5' 10189 бо 10189 20 10189 10 40 -10 — 20 -40 — 50 -20 -70 -40 — 90 6 38 70 6 38 70 6 38 70 а) г,км б) г,км в) г, км Рис. 7.7. Отношения 1томехв'шум. Кривые (сверху вниз) соответствуют коэффициентам 10 18 ур = — 5 дБ, -15 дБ, — 25 дБ. ЛЧМ импульс. Радиолокатор на прит арке высотой 200 м с углом наклона а = 0,5'.
Углы месталуча: а)в,= 0,5.«3,— а; б) в„= 1,10!.«1,— а;в) ли=«р, — а 190 Результаты на рис. 7.5,а получены для угла места луча антенны, ::; '- равного половине ширины главного лепестка диаграммы направлен. ': ности. Этот угол места находится у нижнего края сектора обзора, ко: 'гда целесообразно использовать КН сигналы. Тем не менее, оценка -::: интенсивности отражений импульсных сигналов для малых углов места луча представляет несомненный интерес хотя бы потому, что . она позволяет выяснить перспективы использования импульсных = сигналов в данном случае.
Угол 1,101 «1„приведенный в подрисуночных надписях, является :, границей между главным лепестком диаграммы и областью ближних "' боковых лепестков (применительно к изображенной на рис. 7.3 диа- грамме). Рисунки, соответствующие углу места луча 1„101 «3„иллю- '«~!~~,,~:-,.'-утрируют случай, когда отражения принимаются ~олько боковыми „=" ,«Рр.,':„,,' лепестками (как ближними, так и дальними) Так как тр, является полушириной сектора, занимаемого главным ,,,':~~~«-;.„';,::; лепестком и ближними лепестками диаграммы (тр„= Б')„то рис. 7.5,в, .,' ';"~~:::::„'-"", -7.6,в, 7.7,в, соответствуют случаю, когда отражения принимаются только дальними лепестками. На рис. 7.5, и на последующих рисунках для импульсных сигна.г';.'~~.„-'-,'",:-",-,'- лов, вертикальными пунктирными линиями отмечены три дальности )га = )трг + сТ«2; )уб = Кр„-Р й,бб, Лв = )ур„.
.~::~~.:,",''..'..:В этих формулах т(р„— дальность до радиогоризонта; Лр„— — 2)1,Ь+ Ь'; — эффективный радиус Земли (с учетом рефракции); Ь = Ьр + ܄— ":ч~«!", -высота фазового центра антенны над сферической земной поверхно- 1),':.*!йи;;::-," ":стью; Ь, — высота радиолокатора; Ь, — высота пригорка, на котором ~ф™,:.;::.;: расположен радиолокатор; с — скорость света; Т вЂ” длительность тт".:"2:,'." ',ИмпУльса; Лг,бе — эффективный импУльсный интеРвал соответст- ;ф'-:: 'Вующего сигнала (см. 8 6.3) ж",;,'ф~с:,' Если из фазового центра антенны провести касательную к по- '"',~",-'-; верхности Земли, то расстояние от фазового центра до точки касания ;"~,'-,',,'3 является дальностью до радиогоризонта Дальность до радиогорнзонта является максимальной дальностью ;,,ф~::: прямой видимости участков земной поверхности. При Ь, =О (радиолокатор расположен на равнине) для ЛЧМ и .-":-'-:3:"-'.
«,"9~'::; ФКМ импульсов отмеченные дальности составляют Ма= 17,16км, ' ' ~":., )(б = 9„74 км; Рв = 9,67 км. Каналы обнаружения при приеме ЛЧМ импульса настроены на ',,нулевую доплеровскую частоту, отражения имеют также нулевую ';доплеровскую частоту. Поэтому при расчетах для ЛЧМ импульса в . 'формулу (7.1.2) всегда подставлялось й = О.
19! На рис. 7.7 кривые претерпевают резкий скачок в точке г =- /р, где /, — — расстояние между фазовым центром антенны и основанием Р пригорка (формула для Т.я приведена в з 7.2; в данном случае Х = 28,3 км). Этот эффект объясняется тем, что при настройке канала л обнаружения на дальность г<Ер помехой являются отражения от склона пригорка.
Интенсивность этой помехи зависит от синуса угла скольжения, определяемого формулой (7.2.2). Дальносги г > Т„находятся за основанием пригорка на сферической поверхности. Синус угла скольжения для сферической поверхности определяется формулой (7.2.3). При перемещении от склона пригорка к сферической поверхности происходит увеличение угла скольжения, что и приводит к наблюдаемому на графиках скачку. Пусть г — дальность, на которую настроен канал обнаружения.
Если участки земной поверхности, расположенные на дальности г, находятся в пределах прямой видимости, то при использовании ЛЧМ импульса основную часть пассивной помехи составляют отражения, принимаемые главным лепестком автокорреляционной (или взаимно корреляционной) функции. Для таких случаев формулу (7.1.2) можно упростить.
При интегрировании по главному лепестку автокорреляционной функции первые сомножители в подынгегральном выражении (7.1.2) являются медленно меняющимися функциями переменной интегрирования /1. Эти сомножители можно вынести за знак интеграла.
После интегрирования по Я получим д П /и,, ~д (~3,в„в(г))~/Р, (7.4.1) -л где Ьг„лф — эффективный импульсный интервал ЛЧМ импульса. Численные оценки показывают, что если дальность г меньше дальности до радиогоризонта Ял, на 100... 1000м, то погрешность ормулы (1) составляет несколько десятых долей децибела. При бльших г формулой (1) пользоваться нельзя. Напомним, что в ~ 6.2 для ЛЧМ импульсов допустимыми были приняты отношения помеха/шум не более — 10дБ. Предполагаем, что те дальности, для которых помеха/шум превышает — 10дБ, подлежат аппаратному или алгоритмическому бланкированию. Либо на этих дальностях в процедуре обнаружения полезных сигналов необходимо использовать завышенный пороговый уровень.
Отношения помеха/шум, представленные на рис. 7.5,а, резко уменьшаются в окрестности точки, для которой дальность настройки канала обнаружения г совпадает с дальностью до радиогоризонта /1„, Однако отношения помеха/шум не падают до нуля при дальнейшем увеличении дальности настройки канала обнаружения, так как отражения от участков земной поверхности будут воздействовать по боковым лепесткам автокорреляционной функции сигнала. Помеха полностью перестает сказываться, когда дальность настройки канала начинает превышать дальность до радиогоризонта на импульсный интервал Аг = с7/2. 192 :,:",, Отсюда следует, что при обнаружении ЛЧМ импульсов на малых ,:'углах места необходимо бланкировать интервал дальностей от 0 до ;Яц, т.е.
до дальности, соответствующей длительности импульса, 'плюс дальность до радиогоризонта. Как видно из рис. 7.5,6 и в, если главный лепесток диаграммы на'правленности не касается Земли, то достаточно бланкировать дально,сти примерно в пределах прямой видимости участков земной поверх'ности.
По результатам, представленным на рис. 7.6 и 7.7, можно сделать ;вывод, что если радиолокатор расположить на пригорке, то интервал ~~~::! бланкируемых дальностей придется увеличить. -::~~ф"„"::,;: Теперь перейдем к оценке интенсивности отрюкений для ЛЧМ ",$~";!:.;::импульсов с весовой обработкой, а также для ФКМ импульсов Весовая обработка ЛЧМ импульса приводит к снижению уровня .' ~~!,,;::боковых лепестков взаимно корреляционной функции. Именно по ;:.,~~у!',,'боковым лепесткам воздействуют отражения от земной поверхности, ;ггЗ"",':.",.:если дальность настРойки канала обнаРУжениа находитсЯ за Радиого- ' '~~~';:,"ризонтом.
На дальности, соответствующей радиогоризонту, происхо.;4;:."'-;::,дит резкое падение отношения помеха/шум до значения, определяе- -,~.'',,'"!', мого боковыми лепестками взаимно корреляционной функции сигна::.«;;!';-::::: да. Поэтому, если дальность настройки канала находится за радиого-, ''ризонтом, то отражения от земной поверхности при наличии весовой ;: обработки влияют меньше, чем при отсутствии весовой обработки. А 4. „,это значи~, что если главный лепесток диаграммы направленности ': антенны касается Земли, то при использовании весовой обработки Ф: ;:: -');:: можно сократить интервал бланкируемых дальностей. А при замене ЛЧМ импульса без весовой обработки на ФКМ им-".ф''","',::;::пульс с такой же длительностью сократить интервал бланкируемых ":;;;я~„;:.'"".;:дальностеи не удастся, так как уровень боковых лепестков автокор- 3 !,; ";:,, реляционной функции у ФКМ импульсов по порядку величины не '!".
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
