Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Используя о;„н од„, получаем, что согласованный пространственный фильтр для направления, определяемого направляющими косинусами и„, ию имеет согласно (9.3.21) передаточную функцию А,(о,,одд) = = г" (о;д, од,) ехр [ — 2л(о;, и„+идти„)1. (9.3.22) В соответствии с этим согласованный пространственный фильтр является многоканальным, у которого в канале каждого элемента ФАР содержится усилитель с комплексным коэффициентом передачи г";д — — гт" (о,„, одд) и фазовращатель, обеспечивающий для каждого элемента фазовый сдвиг, который от элемента к элементу отЛичается на 2л (ЫХ)и„ а, где и, „ — заданное направление. Способ ввода фазовых сдвигов, обеспечивающих пространственную селекцию в заданном направлении, нами уже рассмотрен (см.
рис. 9.2). Новым в формуле (9.3.22) является ввод требуемых амплитудных изменений. Соответствующее устройство может быть названо пространственным коррелятором. 6. Многолучевой обзор с оптической обработкой. Поиск новых методов параллельного обзора с помощью ФАР, которые, однако, не связаны с осуществлением сложных разветвленных схем, привели к оптической обработке, обладающей большой широкополосностью (быстродействием)., Задача формирования множества лучей эквивалентна получению апертурной функции, т. е. пространственного спектра функции распределения поля, возбуждаемого в раскрыве приемной антенны несколькими плоскими волнами, падающими на антенну. Для осуществления оптической обработки необходимо создать световое поле, амплитудно-фазовое распределение которого аналогично радиочастотному, после чего пространственный спектр формируется с помощью оптической линзы.
Принцип действия оптического анализатора спектра поясняется на рис. 9.9. При этом распределение гармонического сигнала з(х) по раскрыву записывается на транс- 459 . паранте ТТ, расположенном в фокальной плоскости линзы в виде участков переменной прозрачности (так как прозрачность не может быть отрицательной, то вводят дополнительное постоянное смещение уровня). Транспарант освещается плоской когерентной (монохроматической) волной света.
Рассмотрим изображение во второй фокальной плоско- сти линзы ФФ. Пучок света, г/ай прошедший транспарант, собирается в точке 0 плоскости ФФ на фокальной оси, причем в„з -а р ~ яркость определяется общим л ~4 р а ~ количеством света, прошедшим транспарант, т. е. постоянной составляющей функции з(х). Кроме того, интенсивная яркость образуется в точках А и В под углом О к оси линзы, для которых разность л фаз колебаний, возбуждаемых соседними прозрачными уча- ~ / стками транспаранта, равна э /,~ / ~ /,' / / длине световой волны Л„ (а также в точках, где эта разлм ~~ ~/~г ность кратна Л„). Дополнительные световые точки появляются только при наличии в Г(к) плоскости ТТ решетки транс- паранта (играющей роль диф- 0 к ракционной решетки), а их яркость пропорциональна пеРис. 9.9.
Оптический анализа- ременной составляющей з (х). Как видно из рис. 9.9, О з!п О = Л„/Х, ° где Х— шаг изображения на транспаранте [период функции з (х)). Расстояние до первой дополнительной светлой точки х, = = Ее з(п 0 ж /.9 (Л„/Х), где /,ф — фокусное расстояние. Ей соответствует пространственная частота (9.3.5) й = (2п/Л„) соз (и/2 — 0) (2п/Л„)О = = (2п/Лез) (Х/Сф) (9 3 23 (для обозначений (9.3.5) а = и/2 — 01. Таким образом, изображение в виде суммы гармонической функции'и постоянной составляющей в передней фокальной плоскости ТТ дает в задней фокальной плоскости 469 ФФ изображение спектральнЬ1х линий (пространственных частот и нулевой частоты), т.
е. спектр функции к (х). В более общем виде это доказывается с помощью рис. 9.10. Здесь на оси хг расположен транспарант размером г( с записью функции к (х,). Если взять произвольную точку х, на оси Ох„ то, как известно из геометрической оптики, в ней фокусируется плоская волна с фронтом у — у, перпендикулярным прямой г' х„ т. е. длина оптического пути от всех точек у — у до точки х,одинакова.
От точки х, до у-у волна проходит путь х„ згп О ж хгО, что дает запаздывание по фазе //ьег~рг4а ягягагагпаая ьагрдгга дрггратяь а гддгаярадад Рис. Э,!1. К оптической обработке в реальном времени Рис. 9.10. К пояснению оптической обработки сигнала Ю(й„) = ~ з(х) е 'пн "г(х. Яв! (2п/)ь„)х,й. Обозначим световой поток, проходящий через транспарант, как з (хт). О способе ввода фазового сдвига в функциюпрозрачности транспаранта а(х,) будет сказано ниже в связи с рис. 9.11. Комплексная амплитуда поля, создаваемого в точке ха элементом транспаранта г(х„ расположенным в точке х„равна з (хг) ехр ( — 12пхгО/)ь„), а поле, создаваемое всем транспарантом в той же точке х„она/я ределяется интегралом 1 а (х,) ехр ( — 12пх,О%с„)г(х,, где — а/2 г( — размер транспаранта.
Введем пространственную круговую частоту„которая с учетом Ожхя/Ее равна й,=(2п//„)Ож2пхя%„1е. Продолжая пределы интегрирования до бесконечности (так как вне 1-г(/2 интеграл тождественно равен нулю) и обозрачая х, = х, получаем, что записанный сигнал преобразуется в спектр пространственных частот Волее сложное двумерное изображение в виде гармонических составляющих з (х, у) соответствует точкам осей пространственных частот 1) „, й„, которые дают спектр (9.ЗЛО). Операции, подобные описанной, могут быть многократно повторены. При нечетном числе линз происходит преобразование сигнал — спектр, а при четном сигнал — спектр— сигнал. На основе этого строятся фильтры оптической обработки.
Обработка в частотной области сводится к тому, что в «частотной плоскости» (ФФ на рис, 9 9) размещается фильтр-маска с записью частотной характеристики СФ. Тогда с помощью еще одной линзы целиком воспроизводится выходной сигнал как обратное преобразование Фурье. Если же рядом с транспарантом с записью сигнала, который протягивается с определенной скоростью и, размещается маска с записью импульсной характеристики СФ я (х), то в заднем фокусе линзы формируется интеграл свертки, т. е. выходной сигнал заданного фильтра (обработка в сигнальной области) з„,„(Г) — ) з (х — и!) д (х) пх, гдез (х) — запись сигнала, так что выходной сигнал выдается последовательно по мере поступления входного. При оптической обработке радиолокационных сигналов в реальном времени трудной задачей является преобразование амплитуд и фаз сигналов элементов антенной решетки в амплитуды и фазы светового поля.
Следует особо выделить использование для этой цели эффекта изменения показателя преломления среды и при распространении в ней ультразвуковой волны. Здесь применяется светомодулятор в виде ультразвуковой линии задержки (УЛЗ) из прозрачного бруска, просвечиваемого сбоку пучком когерентного света (рис. 9З!). На входе УЛЗ ставится пьезопреобразователь, преобразующий входной сигнал з (~) (обычно ПЧ) в ультразвуковую волну, распространяющуюся вдоль линии, в конце которой имеется поглощающая нагрузка. Сжатия и разряжения при распространении ультразвуковой волны изменяют оптический коэффициент преломления, что приводит к пространственной (вдоль линии задержки) фазовой модуляции светового поля. Представляет интерес первая пространственная гармоника этого светового потока.
Ее фаза совпадает с фазой сигнала, а амплитуда пропорциональна амплитуде изменения показателя преломления, которая, в свою очередь, пропорциональна амплитуде сигнала з (Г) 462 94. ОСОБЕННОСТИ ОПРГДГЛГПИЯ УГЛА МЕСТА (ВЫСОТЫ! ЦЕЛИ 1. Общие замечания. Большинство современных РЛС являются двухкоординатными (дальность, азимут). Однако для управления воздушным движением (УВ11) в районе аэропорта требуется еще информация о высоте наблюдаемых самолетов. Переход от двухкоордннатной РЛС к трехкоординатной, особенно в случае УВЛ, связан с Гюльшим техническими трудностями.
Фактически радиолокационный высотомер )ьяя определения высоты воздушной цели (не путать с бортовым радиовысотомером) является второй РЛС. Технически проще эта задача решается в РЛС посадки, работающих в сантиметровом диапазоне води, что широко используется на практике. При построении трехкоординатной РЛС наряду с обзором в го- р ч !т д р км ризонтальной плоскости должен аькотм методом сканмбыть выполнен обзор в вертикаль рак и ~ и углу места ной плоскости. Для этой цели, как уже отмечалось, можно использовать последовательный, одновременный или смешайный виды обзора, что и определяет тот или иной метод измерения высоты. 2.
Метвд сканирования по углу места. Рассмотрим некоторое видоизменение последовательного однолучевого обзора. Воспользуемся веерообразным лучом, достаточно узким в вертикальной плоскости и более широким в горизонтальной. Если с помощью обычной двухкоординатной РЛС кругового обзора определить азимут цели и затем произвести качание данною луча в вертикальной плоскости, то это позволит по положению луча определить угол места цели (рис. 9.12). Время такого обзора определяется по формулам(9.!.7) и (9.1.8) для последовательного однолучевого секторного обзора (при условии, что индексы Р изменяются на е). При вертикальном качании узкого луча можно определить не только угол места, но и высоту Н, так как Н -0з(пе. (9.4.1) Визуальная индикация целей в координатах угол места— дальность осуществляется аналогично индикации коорди- 46З наг азимут — дальность при секторном обзоре.
Здесь можно использовать секторный индикатор с полярным растром и смещенным центром (рис. 9.1З, а), Так как обычно рабочий сектор качания ие превышаеу ЗО', то целесообразно произвести укрупнение масштаба развертки по углу места (рис. 9.13, б). Наряду с этим применяется индикатор угол места — дальность (ИУМД) с прямоугольным растром. Следует отметить, что, как правило, развертка угла места од. посторонняя (е ) О). Однако в некоторых случаях, напри- Н= виват и-салаг Линии вавдвртии Лилии рвввертвйи агату Ва е„„„ 9 Рнс. ВЛЗ. Индикатор угол места — дальность мер при расположении РЛС на возвышенном месте, могут понадобиться и отрицательные углы места.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
