Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151795), страница 38
Текст из файла (страница 38)
(10) Пусть огибающая сигнала и автокорреляционная функция флюктуаций описываются колокольными кривыми, т. е. (/(1)=е с и Я(т)=е — л ы/т, )' л 1т/то) где тс и тс — длительность сигнала и ширина пика автокорреляционнойфунк. ции на уровне 0,46, Тогда в силу [(10), 5 4.3[ Па=)/ л/тс, всилу же(7) — (8) — лтз/' 2 О [Н(Г)[ Зз с Формула, определяющая дисперсию флюктуационной ошибки измерения параметра в отсутствие шумовых ошибок при колокольной автокорреляционной функции с временем корреляции та и при длительности сигнала тс имеет вид (тс/тс)е 2л [1 + (тс/тю) з[ 3/2 Дисперсия шумовых ошибок находится, в свою очередь, в соответствии с выРажением [(7), 94.3[, где П, = фл,/тс.
Очевидно, я 4.10 215 дисперсия результирующей ошибки может быть тогда найдена как сумма дисперсий шумовой и флюктуационной ошибок. Если при этом приближенно учесть изменение эффективного д в [(7), ~ 4.3), пропорциональное )Г т1, где Ч вЂ” коэффициент использования энергии сигнала с учетом флюктуаций $3.21), получим 1 ~Р Роль флюктуационной составляющей результирующей ошибки (12) тем более существенна, чем больше д, т. е. чем меньше шумовая со. ставляющая. Интенсивность флюктуационной составляющей, в свою очередь, зависит от скорости флюктуаций, характеризуемой шириной пика автокорреляционной функции т, При уменьшении последней величина о, вначале нарастает, потом спадает.
Более быстрые флюктуации оказываются в ряде случаев менее опасными, чем более медленные т, = т„ так как их действие усредняется за время длительности сигнала. Как и качсство обнаружения (~ 3.21, 6.18), качество измерения при наличии модулирующих пом.х повышается в случае рационального сочетания некогерентной и когерентной обработки. ГЛАВА 5 МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ ПРИ ЗОНДИРОВАНИИ ПРОСТРАНСТВА РАДИОИМПУЛЪСАМИ МАЛОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ А. ОБЗОР ПО ДАЛЬНОСТИ И ОБЗОР ПРОСТРАНСТВА ф 5.1.
Общие особенности радиолокации при зондировании пространства радиоимпульсами малой длительности Импульсное зондирование пространства получило особенно широкое распространение в радиолокации. Практически используют импульсы различной длительности т„. Под радиоимпульсами малой длительности будем понимать такие, когда путь о„т„, проходимый произвольной целью за время импульса, существенно меньше длины волны Х. При этом оптимальная обработка импульсов может производиться без учета допплеровского смещения частоты.
Используется несколько видов зондирующих радиоимпульсов: 1. Простые (узкополосные), для которых произведение ширины их спектра П„на длительность т„порядка единицы, т. е. П„т„=1. 2. Широкополосные, для которых за счет внутриимпульсной модуляции произведение П„т„)) 1. 3. Многочастотные, спектры которых состоят из участков, имеющих существенный разнос по частоте. Достоинством узкополосных сигналов является относительная простота их генерирования и оптимальной обработки, однако при ограниченных пиковых мощностях электровакуумных приборов и фидерных трактов затруднено одновременное повышение разрешающей способности по дальности и увеличение энергии импульса. Указанная трудность устраняется при использовании широкополосных сигналов и их временного сжатия в оптимальных фильтрах, но за счет известного усложнения устройств генерирования и оптимальной обработки.
Многочастотные сигналы используются для уменьшения влияния флюктуаций цели. При достаточном разносе частот маловероятно, что замирание сигнала на одной из несущих частот будет сопровождаться замиранием на другой. Такого же эффекта можно 8В зак. 120о ап ий) Зондирующие ридиаимиумьем Рис. 5.1. Последовательность зондирующих и отраженных радиоим- пульсов при вращающейся антенне Зондирующие Рис, 5.2, Пояснение принципа измерения дальности при использовании индикатора с амплитудной отметкой ий Рис, 5,3.
Пояснение неоднозначного определения дальности до цели 218 добиться при использовании достаточно широкваолосных сигналов, когда начинают разрешаться блестящие точки цели. Аппаратура с использованием более узкополосных многочастотных сигналов в некоторых случаях, однако, технически проще, чем с использованием очень широкополосных. Излучаемые РЛС колебания при импульсном методе зондирования имеют вид последовательности радиоимпульсов длительностью т„с некоторым постоянным (или переменным) периодом следования Т и чаще всего со случайной начальной фазой колебаний от импульса к импульсу (~ 3.1?).
Отраженные от цели радиоимпульсы поступают на вход приемника с запаздыванием относительно зондирующих, которое для совмещенного радиолокатора составляет Га = 2г/с. Вследствие перемещения диаграммы направленности антенны отраженный сигнал состоит из ограниченного числа радиоимпульсов, образующих пачку (рис. 5.1). Дальность до цели г = с1,/2 определяется путем измерения времени запаздывания отраженного импульса относительно зондирующего. Такое измерение может быть осуществлено на экране индикатора с амплитудной отметкой (рис.
5.2); на вертикально отклоняющие пластины его электроннолучевой трубки поступают колебания с выхода приемника икр, а электронный луч развертывается линейно нарастающим напряжением ир горизонтально по экрану индикатора, при этом запуск развертки осуществляется в момент зондирования. Тогда вдоль развертки образуется равномерная шкала времени, в начале которой располагается зондирующий импульс. Развертку можно проградуировать в единицах дальности до цели. Для однозначного измерения дальности необходимо, чтобы период следования радиоимпульсов был больше времени запаздывания га макс = 2гмакс~с, которое соответствует максимальной дальности РЛС г а„„определяемой ее энергетическим потенциалом: Т ~ 2~макс з м1кс с Из неравенства (1) найдем условие выбора частоты следования импульсов 1 1 с Р= — ( — = ~а макс 2~макс При несоблюдении (2) отраженный сигнал может дать отметку на последующем ходе развертки, что является причиной неоднозначного определения дальности (рис.
5.3). На рис. 5.3 в качестве примера показано, что за время первого периода отметка на экране индикатора получается от цели № 1, для которой 1а1~" Т; отметка от цели № 2 (1„.7) получается вначале следующего периода развертки. Соответственно ц дальность до цели № 2, отсчитанная по 1,2 = ~„— Т, будет меньше истинной. вв* И мпульсный метод радиолокации получил преимущественное распространение благодаря следующим своим достоинствам.
Вследствие неодновременности импульсного приема и излучения наиболее просто решается проблема отделения слабых отраженных сигналов от мои~ных излучаемых. Прием ведется после прекращения работы передатчика, и в соответствии с (2) передатчик не включается, пока не возвратятся сигналы от наиболее удаленных целей в зоне действия радиолокатора.
Поэтому во многих случаях можно использовать одну и ту же коммутируемую антенну на прием и передачу. Для защиты приемника от мощных сигналов в момент излучения используются специальные схемы антенных переключателей. Сравнительно просто реализуются оптимальные условия приема, особенно для коротких радиоимпульсов без внутриимпульсной модуляции.
Последнее оказалось особенно существенным в начальном периоде развития радиолокации, когда из-за нестабильности частоты приходилось использовать широкие полосы пропускания приемных устройств. Для коротких радиоимпульсов эти полосы были практически согласованы с сигналом. Зондирующие радиоимпульсы характеризуются рядом энергетических параметров, к числу которых относятся: 1. Мгновенная активная мощность РЯ вЂ” текущая мощность излучаемых колебаний, усредненная лишь за период высокой частоты, Наибольшую мгновенную мощность Р„„„называют пиковой. Последняя характеризует необходимую электрическую прочность высокочастотного тракта передатчика. 2.
Импульсная мощность — мощность, усредненная за время длительности импульса т„, Р Ри ) Р (~) ~~~~ ~ пик Для импульсов прямоугольной формы значения импульсной и пиковой мощностей совпадают. 3. Энергия импульса Э„=~ Р~~) а=Р„.„. о 4. Средняя мощность — мощность, усредненная за период следования импульсов, Р, = — "= — ", где Я = Т/т„— скважность импульсов, Как правило, скважность импульсов велика, поэтому средние мощности могут быть в сотни или тысячи раз меньше импульсных.
Тепловой режим деталей передатчика и источников питания опре- 220 $ 5.! А оолоВык координат Рис. 5.4. Блок-схема импульсного радиолокатора деляется в основном средней мощностью и поэтому большие значения импульсной мощности можно получить при небольших габаритах радиопередающего устройства. Импульсная мощность современных радиолокаторов достигает десятков мегаватт, средняя— единиц и сотен киловатт.
Однако, как уже указывалось, возможности дальнейшего увеличения импульсной мощности ограничены. Основные узлы возможной блок-схемы импульсного радиолокатора показаны на рис. 5.4. При цифровом' съеме информации дальность до цели определяется путем подсчета числа стандартных импульсов М, следующих с достаточно высокой и стабильной частотой Р„на интервале 1а = 2»/с. При этом ~з ~с с откуда » = (с/2Р,) М, где с/2Е, = Л» — дискретность отсчета дальности. Число М выдается в двоичном коде. Один из вариантов схемы автоматического цифрового отсчета дальности в двоичном коде для большого числа целей представлен на рис. 5.5.
Основными элементами схемы являются: счетчик импульсов (счетчик дальности), генератор импульсов счета, устройство считывания (генератор импульсов считывания и вентили считывания), устройство выдачи дальности в память цифровой вычислительной машины ЦВМ (распределитель), генератор строба. Синхронно с излучением зондирующего импульса поступает импульс синхронизации на вход генератора строба.
При этом импульс строба длительностью 1, „„открывает вентиль совпадений, а счетчик подсчитывает число стандартных импульсов, поступающих с выхода генератора импульсов счета. Данные со счетчика используются после прихода отраженного от цели импульса, а именно вырабатываются импульсы считывания $ 5,1 221 Вдарю паияти ЧВМ Рис. 5,5. Схема измерения дальности при цифровом съеме информации и на выходе триггеров каждого разряда счетчика открываются вентили считывания. Сосчитанное число стандартных импульсов, пропорциональное дальности до цели, выдается в блок памяти ЦВМ. Считывание обычно производится после окончания переходных процессов в счетчике, вызванных поступлением очередного стандартного импульса.
Для этого импульсы считывания поступают на вентили считывания после поступления на счетчик очередного стандартного импульса. В моменты считывания работа счетчика не прекращается. Если после отсчета дальности до цели поступает импульс от следующей более удаленной цели, в блок памяти ЦВМ выдается большее число и т, д, В конце периода следования через время 1, „„после зондирования вырабатывается импульс «сброс»вЂ” дифференцированный импульс заднего фронта строба, который возвращает все каскады счетчика в исходное положение для нового цикла счета, Снимаемые со счетчика дальности целей данные хранятся в различных ячейках памяти ЦВМ. Наряду с описанным выше автоматическим цифровым съемом дальности до цели возможен полуавтоматический. В этом случае видеоимпульсы считывания можно получить, например, путем регулируемой временной задержки опорных видеоимпульсов, вырабатываемых в моменты зондирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
