Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Заметим, что при отсутствии внутренних шумов нли других помех и случайных искажений сигналов в принципе достижима сколь угодно высокая разрешающая способность, так как, зная пара- аз метры зондирующего сигнала, можно по наблюдаемому сигналу точно восстановить характер действующего входного сигнала. Однако практически такая возможность не реализуется из-за флуктуаций сигнала и нестабильностей РЛС. В силу сказанного разрешающую способность РЛС целессюбразно'определять условно.
Можно воспользоваться часто применяемым критерием Рэлея, согласно которому разрешающая способность определяется тем минимальным интервалом, при котором суммарный сигнал, имеющий га б) Рнс. !.(7. Расиоложение двух целей с одинаковыми угловыми коордннатамн (а) и нх отметки на экране индикатора (о), отражение имиульса длительностью т~ от целей, разделенных интервалом сх /2 (в) для двух целей вид двугорбой кривой, максимумы которой характеризуют отдельные цели, переходит в одногорбую кривую, соответствующую одной цели. Рассмотрим понятия разрешающей способности импульсной РЛС по дальности и по углу.
2. Разрешающая способность РЛС по дальности — это минимальная разность расстояний до двух целей, имеющих одинаковые угловые координаты (расположенных в радиальном относительно РЛС направлении), при которой возможно раздельное наблюдение сигналов от этих целей. Две точечные цели с одинаковыми угловыми координатамн и их отметки для идеализированного случая сигналов прямоугольной формы и неискажающего приемно-индикаторного тракта изображены на рис. 1.17, а, б. До сближения целей отметки имеют вид двугорбой кривой, которая при интервале между целями Ив ( т„становится одногорбой.
Примем в качестве условия разрешения двух целей наличие впадины между ними, т. е. когда отметка еще является двугорбой. Так как согласно рис. 1.17, а, б,Ыэ = („— (,х = 43 = 2 (Рн — Р,)/с; то условие разрешения состоит в том, чтобы расстояние между целями Он — О, ) с г„/2. Ото/ода разрешающая способность по дальности, которую в данном случае можно условно назвать идеальной (так как не учитывается влияние приемника и индикатора), равна бП и д = сгн/2. (1.5.1) Как видно из рис.
1.17, в, ст„/2 — это максимальный интервал между целями, при котором они еще одновременно б) Рнс, аяа. Импульсы, отраженные от двух целей: 'а — времспнбс расположение ралнонмпульсов, б — огибагощис реаультирунн щего сигнала участвуют в формировании отраженного сигнала, так как в этом случае совпадают срез импульса отраженного от цели /(у и фронт импульса от цели Це. Рассмотрим случай, ксгда огибающая сигналов, отраженных от двух близко расположенных целей, отличается от прямоугольной. Высокочастотные колебания этих сигналов накладываются одно на другое (рис. 1.18, а). Всегда возможно случайное изменение расстояния между целями по крайней мере от 0 до М4 (например, при и. = 10 см для этого потребуется, чтобы расстояние изменилось всего лишь на 2,5 см).
Это соответствует случайному изменению разности фаз от Ьгр = О до /угр = и. На рпс, 1.18, 6 изображены огибающие результирующего сигнала для двух крайних случаев фазового сдвига сыр = 0 и сыр =и при трех значениях временного интервала между целями Ы,. Прн Лг» ) тел, где тел — длительность импульса на уровне 0,5 от максимальной амплитуды, огибающая суммарного сигнала при любой разности фаз является двугорбой. При Иа с.
те, огибающая в зависимости от разности фаз может быть двугорбой или одногорбой, как для одиночной цели. Наконец, пересечение огибающих на уровне 0,5 от максимальной амплитуды,. когда й(» ж т л, приближенно соответствует граничному случаю, при котором для А<р = 0 двугорбость только начинает исчезать. При более строгом рассмотрении, случая Ьр = О, например для гауссовской огибающей ехр 1 — 0,7 (2йт, а) 1, оказывается, что прн пересечении двух таких импульсов на уровне 0,5 (когда са(а = тел) суммарный сигнал сохраняет еще вид двугорбой кривой. Условием перехода к одногорбой кривой является равенство нулю второй производной огибающей суммарного сигнала от двух целей.
Можно показать, что прц атом йга ы — — 0,85 т,л. Таким образом, можно принять, что для импульсов с непрямоугольной огибающей согласно критерию Рэлея Евнд = .е,.а. Перейдем теперь к потенциальной, т. е. предельно достижимой, разрешающей способности 6!У, при условии отсутствия энергетических потерь. Для этого рассмотрим оптимальную обработку с помощью согласованного фильтра (СФ)» в случае зондирующего импульса с прямоугольной огибающей длительностью т„. На выходе оптимального приемника (согласованного фильтра) образуются импульсы с треугольной огибающей с длительностью основания 2т„ (см. у 4.3, п.1), Как видно из рис. 1.19, если огибающие импульсов на входе приемника соприкасаются (рис.
1.!9, а), то на выходе они пересекаются на уровне 0,5 (рис. 1.19,б) и разрешающая способность фактически определяется формулой (1.5.1), т. е. боно» = 51)нд = СУн~2. (1.5.3) Если форма огибающей импульса отличается от прямоугольной, длительность импульса на уровне 0,5 на выхо;.» согласованного фильтра (СФ) увеличивается по сраьке- » Данный вопрос рассматрнваетсв в га, 4, однако основы его уже йавестны по предыдущнм курсам. 46 нию с входной. Например, для гауссовской огибающей ехр [ — 0,7 (2Исэ а)з) происходит ее расширение до значения У2та з.
В .соответствии со сказанным выше о переходе огибающей суммарного сигнала от двух целей и одногорбой кривой имеем И, юьз —— 0,85У2 т,л ж 1,2 т „ откуда ЬОаот 1,2 (сто з/2). Более общик подход показывает, что СФ не только обеспечивает максимальную чувствительность при наличии бе- Рис. рдэ, Разрешающая спо. собность по дальности при оптимальном приеме Рне. изб. Разрешающая способность по дальности с учетом размера следа электронного луча на экране ЭЛТ лого шума, но и полностью сохраняет разрешающие сврйства сигнала, определяемые нак бсзаот стп~2 с~2 ог ир (1.5.4) Здесь ,„=2 1 3 шф/[ 1 3 (ля~†так называемая постоянная разрешения по времени; 5 ())— модуль спектра огибающей; сзг' р — — — 1!т — приведенная ширина спектра сигнала.
Таким образом, для повышения разрешающей способности по дальности необходимо сокращать длительность простых («гладких») импульсов, а в общем случае любых сигналов. Это можно расценивать нак требование расширения спектра сигнала. Реальная разрешающая способность по дальности может оказаться гораздо хуже потенциальной. В РЛС с визуальным индикатором существенное влияние оказывает ширина следа электронного луча на экране ЭЛТ. 46 На рис. 1.20 показаны два импульса на границе нх разделения без учета (рис. 1.20, а) и с учетом (рис. 1.20, б) толщины следа. Толщина следа зависит от диаметра сфокусированного пятна на экране ЭЛТ с(„. Согласно (1.1,4) этому соответствует дальность з( /М, или временной интервал 2з( /сМ. В данном случае результирующая разрешающая способность по дальности, как видно из рнс. 1.20, б, равна 60р — — 6,0„, + 6/7„ (1.5.5) где Ю„, — потенциальная разрешаю!цая способность, определяемая по формуле (1.5.3), а 60, — разрешающая способность экрана (при произвольной форме импульса и наравномепном распределении яркости в пределах пятна это равенство носит приближенный характер).
Разрешающая способность экрана на основании (1.1.4) и (1.3.1) равна 61:!з = с(п/М = '"и//шк/1зшк = ~7шк//тзЯф (1 5 5) где /е, = 1 /с(, — коэффициент использования диаметра экрана (для индикатора с линейной разверткой й, ж 0,8, для ИКО Аз ( 0 5) Если, например, т„= ! мкс, /зз = 0,4, качество фокуснровкн !14 = 500, !! „, = 4 , /7 „ = 400 км, то 6!У = !50 и, 677, 20 м; 6Взз = 2 км, так что 60 з — †!50 и + 20 и = !70 и, Юпз = !50 и + 2000 и = 2 !50 и. Иначе говоря, при крупном масштабе (мала шкала дальности) разрешающая способность близка к потенциальной. Для повышения же последней надо сократить длительность импульса (в общем случае расширить спектр).
При мелком масштабе (дальность шкалы большая) и недостаточно высоком качестве фокусировки длительность импульса мало влияет на общую разрешающую способность. Она определяется главным образом разрешающей способностью экрана. 3. Особенности повышения разрешающей способности по дальности путем укорочения импульсов. Если исключить использование сложных сигналов, о чем пойдет речь в гл.7, то для повышения потенциальной разрешающей способности требуется укорочение импульсов. Генерация очень коротких радноимпульсов определяется переходными характеристиками видеочастотной модулирующей системы и параметрами генератора СВЧ.
В настоящее время можно построить модуляторы, обеспечивающие получение видеоимпульсов длительностью вплоть до долей 47 наносекунды. Вместе с тем получение раднонмпульсов достаточно малой длительности встречает трудности. Одной нз причин является ограниченная шнрокополосность высокочастотных элементов генераторов СВЧ.
Предельная длительность импульса определяется интервалами установления н спада колебаний генератора, которые можно считать величинами одного порядка. Время установления колебаний в автогенераторах СВЧ прямо пропорционально периоду генерируемых колебаний Т, н добротности нагруженной колебательной системы. Кроме того, она является спадающей функцией начальной амплитуды колебаний (определяемой наличием ударного возбуждения, а такжетепловымн флуктуациями н дробовым эффектом) н зависит от режима автогенератора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
