Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Для этого время группового запаздывания в линии должно изменяться в диапазоне частот сигнала по определенному закону, в данном случае по линейному, в 3.15 !41 образующих 1-й из парциальных импульсов частотно-манипулированного колебания. График зависимости задержки (группового запаздывания) от частоты представлен на рис. 3.40, в. Рассмотренная схема (рис. 3.39) способна осуществлять сжатие радиоимпульса, зеркального по отношению к ее импульсной характеристике. Если от частотно-манипулированного радиоимпульса перейти к частотно-модулированному (рис.
3.41, а), то импульсная характеристика оптимального фильтра перейдет в частотно-модулированное колебание с зеркальным по отношению к сигналу законом частотной модуляции. Рассматривая в соответствии с интегралом Фурье 6-функцию как наложение радиоимпульсов различных частот, можно утверждать, что оптимальный фильтр должен осуществлять разную задержку различных групп частот. Рисунку 3.41, б соответствует меныпая задержка низких частот и большая задержка высоких, т.
е. зависимость групповой задержки от частоты Непостоянство группового времени запаздывания для различных спектральных составляющих относят к классу явления дисперсии скорости распространения. Поэтому линии задержки с переменным временем группового запаздывания называют дисперсионными.
Понятие зависящего от частоты группового запаздывания позволяет дать простую трактовку механизма сжатия при внутриимпульсной частотной модуляции. Линия с характеристикой 1,.р — — 1,р(1), показанной на рис. 3.41, в, задерживает в большей степени высокие, чем низкие частоты, Подадим на нее импульс, мгновенная частота которого изменяется от более высокой в начале до более низкой в конце импульса.
Таким образом, более высокие частоты действуют в данном случае ранее, но задерживаются в большей степени, а более низкие действуют позже, но задерживаются меньше. Это создает предпосылку для совмещения всех групп частот и образования сжатого импульса. Условием совмещения является соотношение 1„(1) + 1,,р (г) = сопз1, где 1, (~) — момент воздействия мгновенной частоты. Длительность сжатого импульса при полной компенсации фазовых сдвигов обратно пропорциональна ширине спектра частот. Подбор оптимальной характеристики времени группового запаздывания эквивалентен в соответствии с 1(9),~3.101 подбору оптимальной фазо-частотной характеристики.
Комаенсаиия фазо-частотного спектра сигнала является основной причиной временного сжатия, приводя к согласованному наложению гармонических составляющих (см. рис. 3.20) и образованию пика сжатого радиоимпульса. Подбор оптимальной амплитудно- частотной характеристики, изменяя соотношение спектральных составляющих сигнала с целью ослабления помехи, может вести лишь к сужению спектра и расширению сжатого импульса. Однако для широкополосных радиоимпульсов такое расширение существенно перекрывается сжатием за счет компенсирующего действия фазо-частотной характеристики. Дисперсия скорости распространения может быть обеспечена в линии передачи с распределенными параметрами — волноводе, если по крайней мере один из его размеров соизмерим с длиной волны. Наряду с этим могут использоваться линии задержки с сосредоточенными параметрами — фильтровые цепочки, обеспечивающие требуемые фазовые характеристики. Промежуточное положение занимают волноводные фильтры.
Различные дисперсионные задерживающие устройства дают характеристики 1,ч, (1), отличающиеся рабочей полосой частот — и перепадом времени группового запаздывания 1,,𠄄— ~,.р „„в пределах этой полосы. Наряду с нарастающим законом 1,.р(г) (рис. 3.41, в) используется спадающий. 142 $ 3.!5 Рис. 3.42. Дисперсионный ультразвуковой волновод(1); пьезоэлектрические преобразователи (2), корректирующий усилитель (3), входной и(~) и выходной ы(1) радиоимпульсы Сверхвысокочастотные дисперсионные замедляющие системы на радиоволноводах могут обеспечить очень широкие полосы Чаетот ~мак,— ~мни, НО ПРИ НЕбоЛЬШОМ ПЕрЕПаДЕ ~„рм,„,— ~,рм„и. Большие переменные временные задержки можно получить на электрических линиях задержки с распределенными или сосредоточенными параметрами в диапазоне промежуточных частот, поскольку при этом могут быть обеспечены большие замедления.
Еще большие переменные временные задержки, но при меньших полосах частот, можно обеспечить, используя у л ь т р а з в у к овые волноводы, выполненныеввиделент илицилиндрических проводов из материала, проводящего ультразвук, Толщина ленты или диаметр цилиндра при этом должны быть порядка длины ультразвуковой волны в материале звукопровода для средней частоты спектра сигнала в тракте промежуточной частоты. На рис. 3.42 схематически показан пример подобного дисперсионного ультразвукового волновода с пьезоэлектрическими преобразователями, которые преобразуют электрические колебания в ультразвуковые за счет прямого пьезоэффекта и ультразвуковые в электрические — за счет обратного. На рисунке схематически показан усилитель с корректирующей амплитудноч а с т о т н о й х а р а к т е р и с т и к о й. Если последняя корректирует лишь амплитудно-частотные искажения в ультразвуковом волноводе, на выходе получается сжатый радиоимпульс с огибающей вида — "" (см.
рис. 3.35, а). Уровень наибольших бокох о вых выбросов такого импульса составляет около 22,4. Поэтому в корректирующий усилитель могут включаться дополнительные звенья для уменьшения остатков за счет некоторой неоптимальности фильтра, ведущей к скруглению амплитудно-частотного спектра, т. е. к приближению результата оптимальной фильтрации к условиям рис. 3,35, б. При таком скруглении спектра должно одновременно наблюдаться некоторое расширение сжатого импульса. Скругление спектра может быть осуществлено в каскадах резонансного усилителя с частотной характеристикой, близкой к колокольной. Для уменьшения остатков сжатых частотно-модулированных, а 5 Зл5 143 также фазо-манипулированных сигналов используют часто так называемую весовую обработку, состоящую в компенсации боковых выбросов с помощью сигналов, снятых с отводов линии задержки.
Убедимся, что весовую обработку можно рассматривать как разновидность скругления спектра, и приведем расчетные данные об ее эффективности. Пусть прямоугольный амплитудно-частотный спектр с полосой П пропускается через полосовой фильтр с частотной характеристикой К(г)= а+2Ьсоз 2л — ' е 1""' где 1, — задержка в фильтре; а, Ь вЂ” весовые коэффициенты, Соответствующая амплитудно-частотная характеристика для а = 0,5, Ь = 0,25 изображена на рис.
3.43, а. По частотной характеристике (1) рассчитаем импульсную о(1)= ~ К(~) е' " с(г. 1 П Полагая ~„= —, а отношение — целочисленным, получим П' 1о (2) Данная импульсная характеристика реализуется с помощью сумматора, к которому подключены вход и отводы неискажающей линии задержки на 1/П и 2~П, причем суммирование ведется с весами Ь, а, Ь (рис. 3.43, б).
Устройство с импульсной характеристикой (2) называют поэтому устройством весовой обработки. При а = 0,5, Ь = 0,25 потенциально обеспечивается снижение уровня боковых лепестков до 2,4оо. Известная неоптимальность обработки приводит при этом к энергетическим потерям примерно до 1,7 дб (расчет аналогичен приведенному в ~ 3.12.) Кроме того, в связи с общим сужением спектра основной лепесток сжатого импульса расширяется примерно в 1,2 раза. Если выбрать а = 0,54 и Ь = 0,23, расчетный уровень боковых лепестков сжатого импульса снизится до 0,16",~о, потери составят 1,3 дб, но основной лепесток расширится в 1,5 раза.
Наряду с дисперсионными ультразвуковыми и электрическими линиями в качестве элементов оптимальных фильтров частотно- модулированных радиоимпульсов могут использоваться недиспергиру юи1ие линии задержки с неравномерно распределенными дискретными съемами (рис, 3.44, а). Импульсную характеристику такой линии (с учетом ее конечной полосы пропускания) аппроксимируем последовательностью коротких прямоугольных видео- импульсов единичной амплитуды длительностью Лт на интервале 144 5 3.16 Рис. 3.43.
Амплитудно-частотная характеристика (а) корректирующего устройства весовой обработки (б) 1/~ ( т„/2 (рис. 3.44, б). Вначале остановимся на случае равномерного расположения съемов, соответствующем одинаковым интервалам задержки Т, где Лт (С Т (( т„. Тогда последовательность видеоимпульсов можно считать периодйческой (с периодом Т) и описать ее спектральным разложением: Лт зги 2 .
таЛт 2та г' Лт ~ о(1) = — + ~ — з(п сов — "(» — т — — ~, (3) Т гпа Т Т 2 ~ т=-! где т характеризует момент начала одного из импульсов. При этом момент начала произвольного импульса с номером /е определяется соотношением /д — — т + /еТ(А = О, 1, 2, ...). Если параметр т будет меняться во времени, соответственно будут меняться и моменты начала импульсов 1~ = т(1д) + АТ. Таким образом, за счет подбора функции т® можно учесть неравномерность распределения дискретных съемов. Подбор функции т(/) целесообразно осуществить так, чтобы гармоники разложения (3) оказались частотно-модулированными (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
