Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Спектр когерентных радиоимпульсов прн двнженкк цели д/ г 00 тд г Рнс. 2.20. К определению спектра сигнала движущейся цели после фазового детектора изменению временного положения отметки цели, требуется достаточно большой временной сдвиг, равный, например, длительности импульса тв, что соответствует расстоянию стн/2, которое обычно несоизмеримо больше, чем Х/4.
Таким образом, отличить движущуюся цель от неподвижной в когерентно-импульсной РЛС позволяет наличие или отсутствие пульсации амплитуды вндеонмпульсов. 5. Спектр последовательности импульсов, отраженных от движущейся цели. При облучении движущейся цели частоты всех гармонических составляющих последовательности когерентных радионмпульсов !см.
(2.4 4)) сдвигаются на (/о -~ п,г,) 2пр/с. На рнс. 2.!9 сплошные линии соответствуют пр — — О, а штриховые ор С О. Практически в пределах шнрйны спектра Л/, ((/о можно считать, что доплеровский сдвиг для каждой составляющей, а следовательно, интервал между спектральными линиями не меняются 95 Рассмотрим теперь спектр видеоимпулъсов на выходе фазового детектора.
Если цель неподвижна, то последователъиость видеоимпулъсов из„(1) на выходе фазового детектора имеет постоянную амплитуду (рис. 2.20, а). Разложение такой последователъности в ряд Фурье (2.4.3) дает спектральные линии, частоты которых кратны частоте повторения Рп. Для движущейся цели, как следует из (2 4.9), последователъность импульсов изя,(/) отличается от последовательности для неподвижной цели из, (1) множителем соз 2пР„( (полагаем !р, = !р„= О, см.
рис. 2.20, б), откуда изз,(1) =из,(/) соз 2пРд(=(Аз/2+ ~я~~ А„соз 2пп Р 1) Х а ! Х соз 2пРя1=(Аз/2) соз 2пРя/+ ~ (А„/2) [соя 2й(пР + ч ! +РД(+соз2п(пЄ— Р )1). (2.4.12) В полученном спектре отсутствуют спектральные линии на частотах, кратных частоте повторения. Они оказываются сдвинутыми в обе стороны от этих значений на величину Р„(рис. 2.20, в). Для реальной пачки спектральные линии расширяются вследствие конечного числа импульсов. Кроме того, ирак. тически всегда имеется расширение, вызванное флуктуациями фазы при отражении, флуктуацнямн скорости цели и т.
д. 6. Когерентно-импульсиые РЛС с фазовым детектором на промежуточной частоте. Техническая реализация когерентно-импульсной РЛС по схеме рис. 2.15, а связана с неоправданными трудностями, вызванными использованием во всех элементах схемы высокой несущей частоты зондирующего сигнала.
Это затрудняет построение фазового детектора и не позволяет получить требуемое усиление принимаемого сигнала. Поэтому необходимо перевести работу всех указанных элементов на промежуточную частоту ПЧ. Одна из возможных схем показана на рис. 2.21, а. Здесь когерентный гетеродин (задающий генератор) работает на ПЧ / „.
Его колебания в первом смесителе смешиваются с колебаниями стабильного местного гетеродина, частота которого /„„отличается от несущей частоты зондирующего сигнала на /„,. В результате смешении образуются комбинационные частоты. После фильтрации из них выделяются за колебания, например 1 г + 1".,„, которые воздействуют на усилитель мощности (мощный усилительный клистрон). Последний, кроме того, с помощью модулятора вырабатывает зондирующие радиоимпульсы.
Отраженные импульсы, имеющие частоту г, + ~„„~г. Рп, усиливаются и попадают на второй смеситель, который с помощью местного ге- 6 гаяанаору 60онбя16яся Чапай ггяяяягяду 66имущигся цгяго б) Рис, 2.21. Когерентно-импульсные РЛС е фааовым детектором на промежуточной частоте (ПЧ) тероднна выделяет колебания Г ~ Рп. Таким образом, на фазовый детектор подаются опорное напряжение когерентного гетеродина, имеющего частоту 6„„, и отраженные импульсы с частотой )„-~- Рп. Рассмотрим фазовые соотношения.
Пусть фаза когерентного гетеродина (2.4.13) гувг = гупта + ап1пгг а фаза местного гетеродина (2.4.14) 'Рмг = гРмга + кпбмгг 97 Тогда фаза зонднРУющего сигнала гР, = гРмг + Чг„„= = 2л (7"„„+ р,„)г' -»- грмг, + гр„„,. Фаза отраженного сигнала с учетом движения цели с радиальной скоростью ор (так что Р = Р, + ор1) равна 20 '1 грс = 2п (Гмг+ Гцч) (( — ) + грмго+ 'рого — грц = с 7 = 2п Им + ~~~~-~д) ( — гро-с «р«,го+ гр,го — грц где гро = 2л Дм„+ г' ч) ° 2Рг)с.
Фаза отраженного сигнала на ПЧ ф, цч = гро — грм,=- = 2«' ()цч ~ г д)г — Ч'о + гркю грц Наконец, Разность фаз гР = гР„« — гР, „= ~2пк'дг+ + гр, + грц, что не отличается от выражения (2.4.7). Так как фазовый детектор реагирует на изменение разности фаз, вызванное движением цели, то необходимо исключить возможные флуктуации фазы из-за нестабильностей элементов РЛС.
Это относится к когерентному и местному гетеродинам. Вопрос о влиянии нестабильностей будет рассмотрен отдельно. Заметим лишь, что стабилизация частоты когерентного гетеродина, работающего на ПЧ, осуществляется гораздо проще, чем стабилизация местного гетеродина.
В связи с этим представляет интерес схема рис. 2.21, б, в которой для получения требуемых значений частот используются умножители частоты. Частота колебаний когерентного гетеродина (задающего генератора) путем умножения доводится до Г'„, ДД„„) = Го. На фазовый детектор подается опорное напряжение с частотой 1„„х Х 1„/)„„= Г„, а на смеситель напряжение с частотой Гкч (Го — )кчЦкч = )о — Г,„(аналогично можно использовать ро + ~,ч). Во всех случаях видеоимпульсы с выхода фазового детектора попадают на специальное устройство обработки сигналов, которое отделяет полезные сигналы движущихся целей от сигналов неподвижных и малоподвижных целей (пассивные помехи).
Такое устройство, являющееся селектором движущихся целей и подавителем пассивных помех, будет в дальнейшем ($ 5.5) именоваться подавителем. 7. Слепые скорости цели. Эффект «слепых» радиальных скоростей цели характерен для когерентно-импульсной РЛС и отсутствует в случае непрерывных колебаний. Поясним его с помощью рис. 2.22.
Здесь показаны зондирующие импульсы и„образованные из напряжения когерентного гетеродина, и соответствующие отраженные импульсы эв ис для случая, когда расстояние за период повторения Т, от одного облучения цели до другого изменилось на Х/2. Так как колебания ппоходят двойной путь до цели и обратно, то общий путь изменится на Х, а фаза на 2п. Как видно, фазовый сдвиг между напряжением когерентного гетеро- дина и обоими импульсами остается одинаковым. Поэтому на выходе фазового детектора оба импульса будут иметь одинаковую амплитуду, пульсация отсутствует и наличие движения обнаружить невозможно.
То же самое ппоисхо- ~м 0 и, 0 Рнс. 2.22. К понятию слепых скоростей дит при изменении расстояния за время Т, на пХI2 (и = = 1, 2, 3, ...). Соответствующая радиальная скорость цели именуется <слепой». Она равна где п = 1 соответствует первой слепой скорости, и = 2— второй и т. д. Слепым скоростям соответствуют доплеровские частоты ~д сл п~п О наличии слепых скоростей свидетельствует непосредственно выражение (2.4.! Ц для разности фаз двух соседних отраженных импульсов. Действительно, если Л~р, = = 2пг'дТ = 2па, то амплитуда видеоимпульсов (2.4.10) остается постоянной. Наличие слепых скоростей вытекаеттакже из спектрального состава импульсов. Так как для случая движущейся цепи спектральные линии импульсов на выходе фазового детектора расположены в точках яг" ~ г" л, то при г и ол= = пгп они совместятся с линиями, расположенными в точках, кратных г'и, что характерно для непульсирующих импульсов, отраженных от неподвижной цели.
Аналогичный вывод можно сделать, рассматривая спектр последо- 99 вательности радиоимпульсов на входе приемника (рис. 2.19). Это подтверждает, что слепые скорости спецнфнчны для импульсного метода. Рассмотрим теперь вопрос о слепых скоростях с точки зрения огибающей вндсонмпульсов на выходе фазового детектора когерентно-импульсной РЛС. Периодом огибающей Т„„ естественно назвать наименьший интервал между видеонмнульсзми одной амплитуды в полярности.
Лля определения зависимости частоты огибающей от доплеровской частоты зафиксируем частоту повторения и будем повышать доплеровскую частоту, проводя каждый раз огибающую пульсирующих импульсов в соответствян с определением периода. Прн этом расположение видсопмпульсов относительно доплеровских колебаний не влияет на результат. Нз рис. 2.23, а для случая Р„ = Р„/4 показан уже известный (см.
рис, 2.15, б) метод построения суммы опорного и полезного сигналов с помощью векторной диаграммы. При этом фазовый сдвиг между колебаниями соседних импульсов (формула (2.4.11)1 Ьрг = 2пГ„Т„ = я/2. Соответственно соседние импульсы могут характеризоваться положением векторов в направлении 1 (5), 2, 3, 4. На выходе фазового детектора образуется модулированная последовательность видеопмпульсов (рис. 2.23, б), причем здесь и далее используется приближенный перенос длины вектора ()н(амплитуда (/р) путем его проекции на ось ординат (сък замечание к рнс. 2.17).
В данном случае огибающая (штриховая линия на рис. 2.23, б) совпадает с колебаниями дплеровской частоты (сплошная линия на рис. 2.23, б). Для упрощения рисунка в остальных случаях суммарное высокочастотное колебание на входе фазового детектора не изображается. На рнс. 2.23, в показан случай, когда Р„ = Р,!2.
Здесь Ьгрг =- 2иГ„Т„ так что соседние импульсы характеризуются положением векторов 1 (3, б) и 2 (4), а частота огибающей, так же как и в предыдущем случае, равна доплеровской частоте. Из рис. 2.23, г видно, что прн Рд —— Р, сдвиг фаз между колебаниями соседних импульсов Ьгрг = 2иГ,Т, = 2я, и импульсы характеризуются постоянным положением векторов, т. е. постоянной амплитудой (положение 1, 2, 3, ...). Прн этом огибающая (пунктир) имеет пулевую частоту, т. е. импульсы ведут себя так же, как в случае неподвижной цели.
Данноейвление подобно стробоскопическому эффекту. Прн дальнейшем увеличении доплеровской частоты, когда, например, Р„= ЗР,!2 (рис. 2,23, д), сдвиг фаз Ьрг = = 2я ГяТ, = Зл, так что соседние импул.,сы характе- 100 ризуются положением векторов 1 (3, Б), и 2 (4). После того как частота огибающей упадет до нуля (рис. 2.23, г), она вновь возрастает до т,„= Р„/2. Из рис. 2.23 следует, что частота огибающей равна доплеровской частоте лишь при т„-ст„ тд-~тя е .-ця ! г,» и'ср-зз т-гт„ сд=г ся тл" тя с гд г),' аср„-гзх -ъ,ЯХ д)( т е г» и'тт гтл-гтя э $ гга Рис.
2.23. Сигналы иа выходе фазового детектора при различных скоростях цели сзсрт ( и. При Ърт ) и для нахождения общего выраже. ния частоты огибающей пульсирующих импульсов представим сдвиг фаз между колебаниями соседних импульсов на входе фазового детектора в виде Ьсрт = 2пй -~ сыр, где й = О, 1, 2, ..., разность фаз Лср = — )Ьрт — 2пй~ ='. и »о! (2.4.16) определяет положение вектора, характеризующего амплитуду видеоимпульсов в последующие периоды повторения. Таким образом, если периоду повторения Т, соответствует изменение фазы колебаний между соседними импульсами на Лгр, то период огибающей Т,„соответствует изменению фазы на 2п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
