Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

Как видно из (2.8.5), это требует изменения дальности на Ь0 = с/43/н, что полностью совпадает с формулой (2.8.4), найденной вмше спектральным методом. Существенным фактором, влияющим па счет числа импульсов, является апаразитнаяэ амплитудная модуляция зондирующего и отраженного сигналов, вызванная резонансными свойствами колебательных систем передатчика, входа приемника и антенн, вибрациями, флуктуацнямн коэффициента отраженна. Влияние паразитной модуляции можно уменьшить применением балансного смесителя. Следует отметить, что на практике проще реализовать не пилообразный, а синусоидальный (см. рис. 2.32, в) закон модуляции.

Прн этом частота биений все времн меняется. Однако можно показать, что среднее значение этой частоты такое же, как н в предыдущем случае ]формула (2.8.3)]. На рнс. 2.38, в изображен в идеализированном виде преобразованный сигнал в пределах периода модуляции Т„. Прн этом число положительных импульсов, формируемых в точках пересечения нулевой линии, пг = 3. Прн изменении расстояния 11 на величину а/4 фаза отраженного сигнала, а следовательно, и преобразованного меняется на 2п/ь 2)с/4 = и (рис. 2.38, г) и число импульсов л. изменяется от трех до четырех. Однако дальнейшее изменение расстояния на а/4 в пределах интервала дискретности Ло =- с/4Л/и вновь делает число импульсов равным трем. Имеется ряд способов устранения влияния дискретности отсчета. В частности, весьма эффективным может оказаться непосредственное измерение длительности периодов колебаний преобразованного сигнала, которые являются монотонной фунцией дальности. Следует, однако, отметить, что дискретность проявляется только в статических условиях.

При отражении от реальной цели в условинх полета происходит усреднение, устраняющее влияние дискретности. 7. Разрешающая способность и точность. Смеситель (см. рис. 2.33), в котором смешиваются опорные колебания (от передатчика) со слабым отраженным сигналом, является линейным устройством. Поэтому спектр преобразованного сигнала в случае многих целей можно рассматривать как суперпозицию спектров нескольких одиночных целей.

Так как середина огибающей спектра одиночной цели пропорциональна дальности, то результирующий спектр будет состоять из нескольких выбросов, положение максимумов которых на оси частот гво —— 4Ь/мР„0/с определяется взаимным расположением целей (рис. 2.39).

Здесь и в дальнейшем следует обратить внимание на сходство процессов, происходящих при импульсном методе во временной области (по временной оси), с процессами, 123 происходящими при непрерывном частотном методе в частотной области (по оси частот). При импульсном методе сигналы группируются в отдельные импульсы, разнесенные по времени, которое пропорционально дальности. В случае частотного метода также происходит группнрованпе, но по оси частот.

Отдельные «частотные импульсы» разнесены по частоте биений, которая пропорциональна дальности. Если Рис. 2.29. Спектр прсоб. разовапного сигнала в случае нескольких целей гаог юз адх прн импульсном методе индикация целей осуществляется весьма просто с помощью временного анализа (осциллографирование), то в частотном необходимо применить частотный анализ, а именно анализатор спектра. Рис.

2.49. Лнализатор енектра (параллельный анализ) При параллельном (одновременном) методе спектрального анализа имеется набор фильтров, перекрывающихдиапазон анализируемых частот Рба,,х — Рбамьо Если полоса каждого фильтра ЬРе, то их число не —— = (Рбе — Рбаы1а)/ЛРе, причем номер фильтра иа выходе которого появляется сигнал, позволяет судить о дальности. Структурная схема такого анализатора спектра изображена на рис.

2.40. Сигнал с выхода смесителя попадает в набор фильтров, каждый нз которых подключен к детектору и интегратору, выполненному, например, в виде интегрирующей гтС-цепи. С помощью электронного коммутатора (на рис. 2.40 он изображен как механический) каналы анализатора спектра последовательно подключаются к вертикально отклоняющим пластинам ЭЛТ. На горизонтально отклоняющие пластины этой же ЭЛТ подается пилообраз- 121 ное напряжение развертки дальности, которое одновременно управляет электронным коммутатором.

Устройство, показанное на рис. 2.40, является фактически преобразователем частота — время. При этом сигнал на экране ЭЛТ имеет такой же вид, как при импульсном методе. Оценим разрешающую способность по дальности. Две цели можно разрешить по дальности, если соответствующие нм частоты Рвм и Ра„различаются больше, чем полоса пропускания фильтров ЛРе, т. е. Ра0, — Рзм ) ЛРе.

Так как Рем —— 4Л/„РМ0,/с, Р~„= 4Л/„РМ0,/с, то условием разрешения является О, — П, ) сЛРф/4Л/„,Рм, т. е. разрешающая способность М = СДРФ/4Д/„Р„. (2.8.6) В оптимальном случае полоса фильтра ЛРф должна быть согласована с временем действия соответствующего преобразованного сигнала. Преобразованный сигнал, как следует из рис. 2.34, состоит как бы из отдельных радиоимпульсов с несущей частотой Рз,. Например, при несимметричном пилообразном законе модуляции (рис. 2.36) длительность этих импульсов можно принять равной Т„, откуда полоса пропускания согласованного фильтра ЛРе„„ж )/Т„= Р„и потенциальная разрешающая способность Ю„„ж гЛРе,0„/4Л/„,Р„= с/4Л/„(для симметричного закона ЬР„„= с/2Л/„), Потенциальная разрешающая способность совпадает с величиной дискретности отсчета дальности и минимальной дальности.

Она определяется шириной полосы частот зондирующего сигнала Л/„ и близка к потенциальной разрешающей способности по дальности в импульсном методе, если последнюю представить через полосу частот сигнала. Различие на несколько единиц в множителе связано с тем, что сравниваются полосы частот разных сигналов на разных уровнях. Сказанное подтверждает то важное положение, что разрешающая способность по дальности определяется в конечном итоге шириной спектра сигнала. Оценим точность метода.

Если средняя частота спектра основных частот биений прн измерении дальности Ра, попадает в полосу частот фильтра ЛРф, то частота Рз, принимается равной резонансной частоте этого фильтра. Примем, что значение Ра, может соответствовать с одинаковой вероятностью любому значению в пределах полосы ЛРФ.

Известно, что при равномерной плотности распределения случайной величины внутри данного интервала ее среднее квадратическое отклонение равно 1/2~3 от этого' интервала 1эз (см., например, вывод формулы (1.6.22)). Поэтому, как следует из выражения (2.8.6), 1 сарф 2 ')ГЗ 4М мрм Для упрощения спектрального анализа можно уменьшить число фильтров, ио увеличив при этом нх полосу пропускания ЛРф.

Это приведет к ухудшению разрешающей способности и точности. Следует отметить, чта для обеспечения точного соответствия между дальностью и частотой и реализации потеици- гада гбг Рнс. 2.41. Спектр преобразованного снгнала в случае движе- нии цели альной разрешающей способности необходима использовать высокую степень линейности закона модуляции. Оценка требуемой степени линейности производится следующим образом.

Из (2.8.2) следует, что относительное отклонение скорости изменения частоты Ьу77 = ЛРбо7Рбо. Если принять ЬРбо = (Рво в — Роом~в)!2лф, где лф — числа фильтров, характеризующих соответствующие дальности, то, например, при (Рбо ав — Рбомгв)/Рбо = 0,5 для лф —— = 100 получим буй = 0,25%, что достаточно трудно выполнимо.

Рассмотрим теперь влияние движения цели на спектр преобразованного сигнала. При пилообразном симметричном законе модуляции частота биений получает в течение полупериода частоты модуляции положительное, а в течение другого полупериода отрицательное приращение доплеровской частоты (рис. 2.37, б). В данном случае преобразованный сигнал состоит нз импульсов длительностью около Т )2, имеющих частоты Рбо+ Рд и Рбо — Р„. Поэтому каждой цели соответствует не одна спектральная линия со средней частотой Рб„а две, симметрично смещенные относительно Ро, (рис.

2.41, а). !23 Раздвоение спектральной линии дает принципиальную возможность отделять движущиеся цели от неподвижных, а также раздельно определять дальность и скорость. Однако при использовании несимметричного пилообразного закона с мгновенным обратным ходом (рис. 2.3.6) такая возможность отпадает, так как спектральные линии получают одностороннее доплеровское смещение (рис. 2.41, б). 2.9. НЕКОТОРЫЕ СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИМПУЛЬСНОГО И НЕПРЕРЫВНОГО МЕТОДОВ 1. Импульсный метод.

Важное достоинство импульсного метода — простота разделения прямого и отраженного импульсов, что позволяет использовать одну антенну. При этом обзор по дальности и ее измерение осуществляются одновременно простыми средствами. Импульсные РЛС нашли в настоящее время наибольшее распространение. Кроме указанных преимуществ, это иногда обусловливается еще простотой создания импульсных передатчиков, средняя мощность которых может даже превышать мощность передатчиков, работающих в непрерывном режиме. Наряду с зтнм импульсному методу свойственны недостатки. К ннм следует отнести трудности увеличения дальности за.счет повышения мощности передатчика. Дело в том, что получение очень больших мощностей в импульсе связака.с использованием громоздких импульсных модуляторов (из-за высоких напряжений предьявляются соответствующие требования к изоляции н т.

Характеристики

Список файлов книги