Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151795), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Огибающая биений двух частот позволяет уже в принципе измерить время запаздхвания до цели. Чтобы обеспечить оптимальную обработку в случае стабильного передатчика, достаточно иметь набор парных весьма узкополосных фильтров, рассчитанных на различные изменения частоты вследствие эффекта Допплера — Белопольского. Вместо этого можно использовать систему из двух допплеровских установок корреляционно-фильтрового типа, работающих на несколько отличающихся несущих частотах ~, и ~, = ~, + Р, (рис. 6.33).
Проанализируем работу идеализированного фильтрового и реального двухчастотного корреля ционно-фильтрового допплеровского адиолокатора. игнал, используемый в таком двухчастотном допплеровском радиолокаторе (без учета флюктуаций цели), можно записать в виде и (1) = У~ соз 2п~, 1+ Уп соз 2л~, 1. Полагая для простоты У~ = Уп = 1 и обозначая ~1+/~ 2 !о получим Рр и (~) = 2 соз 2п — 1 сов 2л~, ~, 2 Зб1 Если Р <с, Г, то величина р .
О ~р ~р Гр /2п — 1 — ~2п— У(1)=2соз2тс — ~1=е ' + е 2 мплит дой сигнала, позволяющей вычислить является комплекснои амплитуд й с в ме н ю автокорреляционную функцию тр(т, . осле п двум р у ки (1) в выражение ((6) ~ 6.31 и преобразований получим: — б Р— Р 2 ф(т Р) = созе — ~т )6(Р) ~+ 1 ) б(Р+Р )(+ — ~б(Р— р ) ~, (2) (3) Рис.
6.34. Нормированная автокорреляционная функция непрерывного двухчастотного сигнала 9 6.9 Рис. 6.33. Блок-схема двух- частотного допплеровского радиолокатора 362 Н . 6.34 изображена нормированная автокорреляционная а рис. ия сигнала р(т, Е), соответствующая выражению ий н еализированного фильтрового раочень легко пояснить с позиции ндеали из ет огибающую а. С едняя часть диаграммы характеризует оги а диолокатора. ре н ри отсутствии допплеровбиении на вых д ф р ~ о е фильт овои системы п астоте биения исческих поправок частот .
р р асто ы. П и расстроике по часто зают. Когда расстройка равна точно ~Е~, на выходе поя олебание постояннои амплитуды. нохроматическое ко еб б ний неограничен- Введение в ход р хо е асчета когерентных коле ан " рами частот является ной длительности с бесконе у чно зкими спектрами баний вертиией. С четом конечной длительности коле ани" ж.
6.34 не бу ут беск~~е~н~ уж~~~. кальные полосы надиаграмме рис.. не д Из ис. 6.34 следует, что двухчастотный допплеровскии р з рис.. с локатор, сохраняя высокие селектиру (ско ости), позволяет измерять дальность до цели. о измерен производится однозначно в (скорости), по интервале времени запаздывания: ! з макс г, Р Практически в двухчастотном допплеровском радиолокаторе дальность до цели измеряется по разности фаз напряжений допплеровских частот на выходе приемников: ° Фт (~) = 2Мз — — 'Фот с Ф, (т) = 2п~з — ' — $оз с где $ат и фаз могут учитывать различия начальных фаз принимаемых колебаний при отражении от цели. Обычно считают ~ра1 — — ф„= ф, и при этом разность фаз, измеряемая фазометром, 4стР, ~Ф=Ф вЂ” Ф, = — г ® с оказывается пропорциональной разностной частоте Рр и дальности до цели г.
Значение разностной частоты выбирается из условия однозначногоизмерения дальнс)сти, т.е. из условия, что разность фаз ЛФ не превышает 2л на дальности г = г„,„с (рис, 6.35). Это условие приводит к зависимости (рис. 6.36), полученной ранее из анализа автокорреляционной функции сигнала г < 2гмаис ~з макс (4) где г„,„, определяется энергетическими возможностями. Если слежение по скорости не производится, то полоса каждого г,ги из приемников должна быть выбрана из условия Л~„р > 2Рд „„„, гса а га Ю аюгса4Х аи г макс>»м э 6.9 363 Ь Рис.
6.35, Пояснение условия одноз- начного измерения дальности Рис. 6.36. К выбору разностной частоты в зависимости от максимальной дальности двухчастотного допплеровского радиолока- тора Рис, 6,37, Пояснение выбора полосы приемников в двух- частотном допплеровском радиолокаторе ~рис. 6.37), а это налагает дополнительные ограничения на выбор Р, Разностная частота должна быть больше Л~„~, т. е. Р. 'рр ~~ жпр. (5) Один из вариантов фазометра содержит электроннолучевую трубку с кольцевой разверткой (рис.
6.38). Напряжение допплеровской частоты с выхода одного из приемников служит для формирования двух квадратурных колебаний, создающих развертку. С выхода второго приемника напряжение используется для образования жестко связанного с ним по фазе импульса цели, подаваемого либо на центральный (амплитудная отметка), либо на управляющий (яркостная отметка) электрод трубки.
Пусть на фазометр подано сразу две пары гармонических колебаний одинаковой частоты с разностями фаз ЛФ,, ЛФ,. Фазометр выдаст разность фаз между суммарными колебаниями, т. е. ни одну из указанных разностей фаз замерить не удастся. Такйм образом недостатком двухчастотной допплеровской системы является то, что она измеряет расстояние только до одной цели, т. е. не обладает разрешающей способностью по дальности. Если необходимо обнаружить и измерить дальности до нескольких целей на каждом угловом направлении, разрешение их может быть осуществлено либо по дальности, либо по скорости. Первое достигается путем перехода от двухчастотных к многочастотным допплеровским системам или другим системам с когерентными широкополосными сигналами, а второе — например, путем перестройки фильтра допплеровской частоты.
Двухчастотные и многочастотные методы измерения расстояния до одной цели могут использоваться также в системах с активным ответом. Рис. 6.38, Использование электроннолучевой трубки с кольцевой разверткой в качестве фазометра й 6.Я 364 В. МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ ПРИ ЗОНДИРОВАНИИ ПРОСТРАНСТВА ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ БОЛЬШОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ф 6.10. Использование непрерывного и длинноимпульсного частотно-модулированного излучения Зондирующие непрерывные и длинноимпульсные частотно-модулированные колебания, как и немодулированные позволяют осуществить излучение большой средней мощности передатчика. Обогащение спектра излучаемого колебания по сравнению с немодулированным расширяет возможности получения информации, позволяя улучшить разрешающую способность по дальности и точность ее измерения.
Поскольку в системах с непрерывным излучением прямой и отраженный сигналы все время подводятся к приемному устройству, измерение расстояния может быть сведено к измерению частотного интервала между излученными и отраженными от цели колебаниями в один и тот же момент времени.
В этой связи в настоящем параграфе уточняются понятия мгноееннььх и спектральнь~х частот, рассматриваются возможные законы модуляции мгновенной частоты и дается пример простейшего одноцелевого радиолокатора с частотно-модулированным излучением. В последующих параграфах рассматриваются особенности многоцелевой частотной локации. Модуляция частоты произвольного колебания и(1) = (l соз(в,1 + ~(1)) тесно связана с модуляцией фазы — начальной ф(1) и полной со,1 + ~(1). Производную по времени от полной фазы называют мгновенной частотой колебания й — (а, 1+ ~ (1)) = а, + Л~ (1), (1) где приращение частоты Ла(1) по сравнению с а, является произ- водной начальной фазы Ав И) ='Ф'(1). (2) Интегрируя (2) в пределах от ~, до 1 и обозначая ф1,) через ~„ получим, что приращение начальной фазы по сравнению с ~р, определяется интегралом.
от приращения частоты ~ (~) = ~ Аа (з) йе+ ~,. (3) Отсюда, в частности, следует, что постоянному приращению частоты соответствует линейное изменение приращения фазы во времени, а линейному приращению частоты — квадратичное. Периодическому закону изменения частоты соответствует также периодический закон изменения фазы, а, значит, и всего частотно- % Е.1О 365 модулированного колебания в целом. Последнее в этом случае может быть представлено рядом Фурье и Щ = ~ У„сов ( — Й1.~-у„), т. е. суммой гармонических составляющих с кратными частотами. Частоты этих гармонических составляющих называются сггегсгпральными частотамгг. Для частотно-модулированного колебания с ограниченным во времени интервалом отличных от нуля значений линейчатый спектр вырождается в сплошной, т. е, спектральные линии плотно заполняют ось частот. Спектральные частоты, отличаясь от мгновенных, связаны с ними. Например, ширина спектра ЛЧМ колебания большой длительности определяется практически величиной девиации частоты, т.
е. разностью между максимальной и минимальной мгновенными частотами Л~ = ) „,„, — ~ „„. Это значит, что спектральные частоты, распределенные по всей частотной оси, имеют существенную интенсивность лишь в области, определяемой величиной девиации частоты и расположенной в районе несущей. Рассмотрим некоторые разновидности модуляции мгновенной частоты. На рис. 6.39,а изображен симметричный ггилообразяьсй закон изменения мгновенной частоты. В этом случае скорости нарастания и убывания частоты вполне одинаковы и составляют 2Л~/7. Величина девиации Л) практически составляет доли процента от несущей )',.
На рис. 6.39, б изображен несилаиетричный пилооб~~дкс Л ~мИН а) У ~ил ха Ь ~иякС Ь ~иин Рис. 6.39. Примеры различных законов модуляции частоты $6.1Ь латур Рис. 6.40. Схема корреляпионной обработки сигнала с по- следовательным анализом по времени запаздывания (4) (5) 367 и, (1) = Е/, з1 и ~фт (1), и, (~) =- (1, з1п $, (~) разный закон изменения мгновенной частоты. В этом случае скорости нарастания и убывания частоты существенно отличаются друг от друга. Спектр излучения при несимметричном законе менее изрезан, чем при симметричном, когда одни и те же мгновенные частоты дважды излучаются в течение пер: ода модуляции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
