Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 85
Текст из файла (страница 85)
(102 24) На рис. 10.14, а, б покаРис. )ол4. Изменение фазы Заны общая зависимость фазы или расстояния (а) и частоты (расстояния), частоты, а на (б), огибающие нмптльсов на рис 10 14, в, в — напряжений выходе фазовых детекторов а ходе фазоВЫХ детекторов РСА (в, г) на выходе от времени (т. е. перемещения %'() для случая непрерывных колебаний (сплошные линии). При импульсном режиме РЛС х, (() и х, (Г) являются огибающими видеоимпульсов (штриховая линия на рис. 10.14, в, г).
Биполярный видеосигнал с выхода фазового детектора поступает в устройство обработки сигналов, которое обеспечивает синтезирование апертурьг. Кроме того, в связи с необходимостью получения высокого разрешения не только в азимутальном направлении, но н по наклонной дальности, применяются широкополосные сигналы, например, 4за с частотной модуляцией.
Поэтому устроиство обработки должно осуществлять также функции сжатия импульсов. Время синтезирования, определяющее требования к устройству обработки в РСА, весьма велико. Если, например, %' = 300 м/с, 0 =- 300 км, Х = 3 ем и Ю, = 15м, то согласно (10.2,9) И,~ -— — 300 м и, следовательно, время синтезирования Т,а„— — И,ф / Ж = 1 с. Число каналов по наклонной дальности, исходя из высокой разрешающей способности по дальности и требований к полосе обзора, имеет порядок т 10' ... 104.
Если частота повторения импульсов Р„= 1000 с ', то количество суммируемых импульсов в процессе синтеза должно быть А/ = Т,а„Р„= 10'. Так как при когерентной обработке сигналов, отраженных от точечной цели, максимальная амплитуда возрастает в А/ раз, а при обработке шумоподобных сигналов от местности лишь в ~'У раз, то динамический диапазон выходного сигнала А//)/А/ = )/Й. Для оценки объема информации найдем требуемое число уровней квантования а = )/ Л/, определяющее разрядность системы обработки: г =- 1оя, и = 3,32 1яп [см. (5.7.21)1.
С учетом последовательного съема информации и наличия квадратурных каналов общий объем информации равен 2 гшд/, что при указанных выше значениях величин имеет порядок 10з бит. Для обеспечения обработки информации в темпе полета требуется высокое быстродействие. При нефокусированной антенне в каждом периоде повторения в разрешаемом участке прибавляется один импульс цели и отбрасывается первый из 'общего числа накапливаемых импульсов (что равносильно одной операции сложения и одной вычитания). Поэтому скорость работы системы обработки 2тР„=10'...
10' опер. / с. При фокусировгииой антенне операция сложония должна производиться после коррекции фазы в каждом периоде повторения, что может повысить требуемое быстродействие до 109 ... 10м опер. / с, Важным требованием является минимальная задержка в выдаче информации не только за счет пролета участка, требуемого для формирования искусственного раскрыва (т. е. единицы секунд), но главным образом за счет особенности выполнения операций в данной системе обработки. Такая задержка может составлять несколько минут и даже часов. 6. Оптическая обработка сигналов в РСА. Большую роль в развитии РСА сыграли когерентные оптические аналоговые устройства обработки.
Дело в том, что один кадр стан4зэ в) Следака гне хг 1(г ! / 1ДЛ1 н пы Паеаае ееееуе аг юржа ь Саааеееее Рсд се еаагелеююи Сегиие 1дееен леса дааае юане гг гг хг ге Рнс. 19.19, Геонетрнческне соотношеннн н запись сигнала на фото- пленке а РСА луча в плоскости земли в момент времени 1„причем ось х характеризует путевую дальность, так что моменту 1, соответствует точка х,. Затем по мере перемещения РЛС в точку х, начинает облучаться цель 14, находящаяся на дальности О„а затем и цель Цз. На рис. 10.15, в показана часть фотопленки с записью сигналов. Запись сигнала от точечной цели представляет собою чередующиеся светлые и темные линии различной длины, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам огибающей иа рис.
10.14, а (или рис. 10.14, г). Записи вдоль строк, расположенных поперек пленки, соответствуют различным дальностям. Таким образом, расстояния поперек фотопленки соответствуют наклонной дальности до точек земной поверхности, а расстояния вдоль отображают положение летательного аппарата на линии полета. Ширина фотопленки выбирается в соответствии с интервалом М = 2 (Вша 499 дартной кинопленки (24 х 36 мма) позволяет записать 1О' бит информации при числе каналов более 10', а оптический спектроанализатор (см. 9 9.3, и. 6) эквивалентен матрице из нескольких миллионов фильтров. Рисунок 10.15, а иллюстрирует геометрические соотнощения в плоскости, перпендикулярной вектору скорости летательного аппарата, а рпс.
10.15, б показывает след — Р м) I с, т. е. с шириной зоны обзора. Запись отраженного сигнала с выхода фазового детектора (рнс. 10.14,в или г), дополненного постоянной составляющей, производится на фотопленку в поперечном направлении путем фотографирования линейной развертки с яркостной модуляцней на экране ЗЛТ (рис. !0.9, б). При этом информация об амплитуде определяется яркостью, а о фазе длиной чередующихся темных и светлых линий и интервалом между ними.
Заметим, что в связи с техническими трудностями синхронизации квадратурных каналов н согласования промежуточных и окончательных результатов обработкь обычно в системах оптической обработки используется сигнал лишь одного канала. Пленка на рис. 10.15, э протягивается со скоростью, г ропорциональной скорости летательного аппарата В'. Облучение цели Ц, продолжается, пока летательныи аппарат не перейдет в точку х„т. е. 1, — ~, — время сннтезн.
рования, а х, — х, = Ва В, — синтезированная апертура (Оа — ширина луча в азнмутальной плоскости). Таким образом, продольная запись передает в определенном масштабе распределение сигналов по раскрыву синтезированной антенны. Фотохимическая обработка пленки производится сразу же (что может осуществляться за время от минут до нескольких секунд, т. е.
почги в реальном времени) лабо в теченне специального этапа обработки после проведения полета. Так как форма сигнала, принимаемого РСА от точечной цели, определяется по амплитуде квадратом ЛН, а по фазе квадратичной зависимостью от времени (линейная зависимость от времени доплеровского сдвига частоты (10.2.23), (10.2.24)1, то с точностью до постоянного амплитудного множителя н постоянного фазового сдвига э (1) = КР~ (Юцйо) е — ~'зя" махою откуда импульсная характеристика СФ д„,(1) =-яо э((о — 1) - Рэ(%1(Ро) е~-'"~' и'"~~ (10.2.25) является функцией дальности и скорости перемещения РЛС.
Прн оптической когерентной обработке в РСА пленка с первичной записью сигналов, где сохранены как амплптудные, так и фазовые соотношения, протягивается вдоль окна оптического устройства (рис. 10.16) со скоростью о Ж'. Оптическое окно облучается плоской волной когерентного пучка света, генерируемого лазером. Если на пути света в 49! оине разместить фильтр-маску с требуемым согласно (10.2,25) законом пропускания света, то с помощью оптического преобразования во временной области (см. 9 9.3, п. 6) будет производиться оптимальная фильтрация всех целей вдоль и поперек пути в рамках нефокусированной антейны. Тан наи оптимальная обработка на дистанции, соответствующей синтезированной апертуре, равносильна сжатию, то на пленке выходного изображения, которая перемещается синхронно с пленкой первичной записи, образуется радиолокационное изображение с высоким разрешением вдоль линии пути.
1 1 1 ь! ьць1 ь 1 ьь йн осеним ла ултаа1о-~вала и и- 11'-В а) 6 Рис. 1ОЛ6. Оптическая обработка сигналов в РСА Однако при оптической обработке сигналов РСА имеет место еще и самофокусировна. Лействптельно, плоская падающая световая волна, показанная на рис. 10.16, а, проходя через пленку, модулируется по амплитуде и фазе записанным сигналом, но так как фаза этого сигнала изменяется по квадратичному закону, то с другой стороны пленки образуется вогнутый сферический фронт, что означает наличие фокусировки света в некоторой точке на расстоянии аа от пленки. Размеры сфокусированного пятна определяют в соответствующем масштабе ширину диаграммы направленности РСА.
Так как лучи от различных участков пленки проходят до пятна различные пути, то фазовые сдвиги сигналов могут компенсироваться (фокусированная антенна). Для этого, исходя из равенства фазовых соотношений для ~адно и оптических волн, требуется (Рата/РоХ = =- оа1 l )ьаго (где Մ— длина световой волны), откуда 492 фокусное расстояние собирающей линзы зО = Е)о)Мл/Аса, причем М . = и / К вЂ” продольный масштаб изображения. Расстояние г, оказывается большим. Например, при Х = 3 см, Р = 50 км, М„= 10-', Х„= 5 ° 10 ' м имеем з = 30 м.
Поэтому используют цилиндрическую линзу с фокусным расстоянием Еф„, уменьшающую масштаб изображения. Тогда сфокусированное изображение будет находиться на расстоянии Ев ( Е~„, которое определяется из соотношения 1/Ее = 1/Еэ„+ 1/г,. Для исключения прямого прохождения луча лазера на изображение цели надо ввести в пространственно-временные спектры сигналов записи специальную частоту смещения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
