Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151795), страница 69
Текст из файла (страница 69)
характеризует модуляцию остатков постоянного уровня ~ г. Гг +1 л~ яггг пРт, огибающей спектра — парциального импульса длительп~~о постыл т,. Если п))1, то остатки на значительной части тела неопределенности имеют уровень, близкий к 1/~/и, в то время как на оси т, т. е. при Р=О, они равны 1/и. Заметим, что уровень остатков вдоль оси т можно снизить до нуля. Последнее имеет смысл при разрешении группы объектов, перемещающихся с одинаковой радиальной скоростью, Для этого достаточно манипулировать непрерывный сигнал по фазе в соответствии с М-последовательностью не на О, л, а на О, ~р, где ~р — несколько отличающееся от л значение фазы.
Соответствующая обработка в оптймальном фильтре, рассчитанном на один период пт„последовательности при п = 7, поясняется рис. 6.58. В отводах оптимального фильтра предусмотрены фазовращатели, расположение которых и создаваемый ими сдвиг фаз соответствуют выражению для комплексной амплитуды импульсной характеристики !(11), ~ 3.9), На векторной диаграмме (рис. 6.59) иллюстрируется взаимная компенсация напряжений, снимаемых с отводов линии задержки ь $6. И 385. а) и(е) и/е-тр)е~~ и/а -гор) и/г.- Зтр)е ~~ и/а-Ф'ер)е ~;" иФ-~~р)ем~ и/р -ргр) Рис.
6,58, Процесс оптимальной фильтрации сигнала, фазо-маиипулированного М-последовательностью 1манн- пуляция О, гг, где ф = п(п)] интервале между пиками. Из общего числа и 7 слагаемых (и — 1)/2 3 имеют нулевую фазу и остальные (п+ 1)/2 = 4— ненулевую, в том числе половина из них фазу +гр, другая половина фазу — гр. Нулевой уровень остатков получается, если 2 4 откуда приходим к выражению и — 1 ~Р = 1т — аГССоЗ вЂ”, и+1 386 $6.16 Рис. 6.59. Пояснение взаимной компенсации напряжений, снимаемых с отводов линии задер жки (рис. 6.58, а) в интервале между пи- ками 8е+ ф-у) -Я справедливому, как оказывается, для произвольного п = 2 — 1 при Р = О. В частности, для и = 7 оптимальное значение гр = 139', для и = 15 будет гр = 151', для и = 31 имеем ср = 160'". М-последовательности могут использоваться не только в непрерывном, но и в импульсном релсггме. Для этого, в частности, импульс может быть промодулирован одним перггодом М-последовательности, Соответствующее тело неопределенности, включая его остатки, занимает тогда ограниченную по оси т область протяженностью 2т„= 2пт,.
Протяженность основной части тела вдоль оси Е определяется удвоенной полосой Пн = 1/т,. Размеры пика тела неопределенности по осям т и Е на уровне 0,5 соответственно равны т, и 1,2/т„, поскольку в сечении Р = 0 пик имеет треугольную форму, а в сечении плоскостью т = 0 он описывается функцией ! зв' и ~ти .
Распределение остатков будет неравномерным и по оси Р, пг"та и по оси т (рис. 6.60). Среди всех кодированных М-последовательностями импульсных сигналов можно выбрать сигналы с минимальным значением максимума остатков (минимаксные сигналы). Максимумы остатков у этих сигналов имеют величину порядка 1г'1~а. Для уменьшения уровня остатков можно идти на увеличение чис- . ла элементов М-последовательности, например, до 511, 1023 и более.
Применение весовой обработки для уменьшения остатков осложняется, если приходится учитывать различные скорости целей. Построение оптимальных фильтров при большом числе элементов М-последовательности конструктивно выполнимо, но значитель. но сложнее, чем для частотно-модулированных сигналов. Чтобы оп. тимальпый фильтр мог работать в диапазоне скоростей, можно со. ставить его из элементов, рассчитанных на обработку отдельных частей сигнала, а суммирование снимаемых с них колебаний ос) ществ лять с помощью нониусных линий задержки, как на рис. 6.5, $ б.15 881 Рис, 6,60. Сечение плоскостью г = О тела неопределенности импульсного сигнала, фазо-манипулированного М-последовательностью (манипуляция О, л) [136) Временной йискриминатор гриня райипси Ф а 1- Схема Выработки ОлО~) них нащ)янгеник Рис.
6.61. Пример корреляционно8 схемы автосопровождения по дальности для импульсного фазо-манипулированного О, и сигнала (а, б, в — последовательности рис. 6.62) 388 Принятый радиосигнал а) ч) ф г) ф ) Вяорные Видеонапряжения еноднлиро данный раЕиосигнал Рис. 6.62. Пояснение работы схемы автосопровождения по дальности (рис 6.61) и принципа автосопровождения по скорости При работе по ограниченному числу целей, особенно в режиме автосопровождения, вместо фильтровых можно использовать корреляционные (корреляционно-фильтровые) схемы, Пример корреляционной схемы автосопровождения по дальности для импульсного фазо-манипулированного сигнала приведен на рис.
6.61. Как и рассмотренная ранее схема (рис. 4.18), она содержит временнои дискриминатор, интегрирующий усилитель, схему управляемой временной задержки и схему выработки опорных напряжений. Временной дискриминатор состоит из двух корреляторов и схемы вычитания, На корреляторы подаются сдвинутые во времени на тв опорные напряжения. Генерация этих напряжений осуществляется, например, с помощью схемы формирования М-последовательности, а временной сдвиг на тв — с помощью линии задержки, как показано на рис, 6.61 (другой способ формирования задержанных последовательностей отмечался в ~ 6.14).
Сигнал ошибки после интегрирования управляет задержкой импульса запуска генератора опорного напряжения. Опорное напряжение можно вырабатывать на видеочастоте. Тогда интегрирование в каждом корреляторе следует проводить на промежуточной частоте, а для перехода на видеочастоту поставить перед схемой вычитания детекторы. Дискриминационная характеристика ид(т) временного дискриминатора при отсутствии расстройки по частоте Допплера представляет собой разность двух взаимно сдвинутых на тв автокорреляционных функций и (т) р(т + — ', О) — р(т — — ', О). Режим автосопровождения по дальности дополнительно поясняется рис. 6.62, а, б, в, где показана радиочастотная последовательность О,п принятого сигнала (а) и две сдвинутые относительно нее видео- частотные последовательности опорных напряжений (б, в).
При нулевом сигнале ошибки одна из них опережает на т,/2 радиочастотную, а другая отстает. Наряду с отслеживанием дальности можно осуществить отслеживание по частоте Допплера, т. е. по скорости. Для этого достаточно демодулировать принимаемую фазо-манипулированную последовательность, сняв с генератора М-последовательности ф 6Л5 389 (рис. 6.61) колебание (рис.
6.62, г) через линию задержки на т,/2. Перемножая радиочастотное колебание (а) и видеочастотное (г), можно получить немодулированное колебание промежуточной частоты (д). Обрабатывая его с помощью частотного или фазового дискриминатора, как в ~ 6.8, можно осуществить перестройку гетеро- дина в соответствии с частотой Допплера. Следует иметь в виду, что не только в режиме импульсного, но и непрерывного излучения сигналов, модулированных М-последовательностями, время когерентного накопления ограничено. Ограничивающим фактором, о котором уже упоминалось выше, является конечная длительность времени корреляции флюктуаций отраженного сигнала (или иначе, отличная от нуля ширина спектра флюктуаций). За пределами этого времени когерентное накопление может быть дополнено некогерентным.
Сигналы, манипулированные по фазе, в том числе М-последовательностями, могут использоваться не только в радиолокации с пассивнь|м, но и с активным ответом. ф 6.16. Некоторые разновидности импульсных фазо- манипулироваиных сигналов Чтобы облегчить построениеоптимальныхфильтров, были предложены видоизмененные псевдослучайные коды (Д-коды) с числом элементов и = 2, отличающиеся тем, что фильтр с оптимальной импульсной характеристикой для этих кодов может быть построен путем использования лишь т = 1од ап линий задержки без каких- либо дополнительных отводов. Например, для и = 128 —:1024 число .- линий т = 7 —;10.
Фильтр строится из однотипных звеньев. На рис. 6.63 показано устройство одного (й-го) звена. Оно имеет по два независимых входа и выхода, линию задержки на время 2' — ' т, и две схемы алгебраического суммирования, дающие сумму и разность. Кроме фильтрации, такие звенья могут использоваться при формировании зондирующих импульсов. Пусть радиоимпульс длительностью тв (рис. 6.64, а) подается на соединенные между собой входы первого звена. Тогда на выходе сумматоров схемы рис.
6.63 (й = 1) получим по два сомкнутых им-' пульса, соответственно с одинаковыми и противоположными начальными фазами (рис. 6.64, б), которые могут быть поданы на входы второго звена. Возможны два способа соединения звеньев— без инверсии (рис. 6.65, а) и с инверсией (б). Рис. 6.64, в описывает выходные напряжения второго звена при подключении без инверсии. С инверсией или без инверсии эти напряжения подаются на третье звено*, на выходах которого получаются напряжения вида * Подбирая форму тела неопределенности, иногда меняют порядок распределения задержек по звеньям, вводя новый термин «Б-код». 390 5 616 л Автокорреляционная Функция о; з 1; 0; 1; 4 о; 1; 0; 1; 0; 5 1; 0; 11 0; 1; 0; 7 1; О! 1 ! 0; 1; 0; 1; О; 11 1; О; 1; О; 1; О; 1; О; 1; О; 1; О; !З 4 4 5 7 !1 1З Синтезируя фазо-манипулированные сигналы, надо иметь в виду следующее обстоятельство.
Отличие фазо-манипулированных сигналов от частотно-манипулированных и частотно-модулированных стирается, когда дискретный закон изменения фазы первых приближается к более плавному закону изменения последних. Пусть, например, фазо-манипулированное колебание содержит п=~' элементов в виде ~ групп (Й =1, ...., ~1) по 17 элементов (р, =1, ..., ~). Начальная фаза элемента колебания <р~„пропорциональна номеру элемента 1р»„= а7, 14, сам же коэффициент пропорциональности а7, = Ай пропорционален номеру группы (где, например, А =27т/~7).
ЗЭ2 $6.! 6 рис..6.64, г. Схема соединения звеньев, соответствующая рассмотренным преобразованиям импульсов (рис. 6.64, а, б, в, г, д), показана на рис. 6.65, а. Оказывается, что одни и те же звенья можно поочередно использовать для формирования зондирующего сигнала и фильтрации принятого. Для перехода от одного режима работы к другому достаточно произвести дополнительные инверсии съема и соединения первого звена со вторым. Работа системы звеньев после такой инверсии иллюстрируется на рис. 6.64, е, ж, з, 74, к. Легко убедиться в попарной зеркальности функции !р4(г) и 4174 (1), а также ср4(7) и — 1174 (1), что подтверждает возможность использования одних й тех же звеньев при передаче и приеме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
