Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 64
Текст из файла (страница 64)
$ 6.7. Тела неопределенности когерентных пачек радиоимпульсов Сигнал в виде когерентной пачки радиоимпульсов часто используется в радиолокации. В качестве примера рассмотрим пачку с прямоугольной огибающей (рис. 6.19). На этом рисунке т„— длительность каждого импульса, Т вЂ” период их повторения. Число импульсов в пачке полагаем равным М. Выясним характер поверхности тела неопределенности р(т, г") = ~ ~ ~(з) ~*(з — т) е!2 е'с(з 1 Мти ~ ограничиваясь качественным анализом соотношения (1) и рис. 6.19. Основное внимание уделим пачке без модуляции фазы или частоты несущей. Если сигналы У(1) и У(1 — т) сдвинуть на время ~ т~ -> Т, = = МТ, функция р(т, г) будет равна нулю.
То же самое произойдет, если ~ т ~ ( Т„но импульсы сдвинутых пачек не перекрываются, В пределах — Т, ( т ( Т„вдоль оси т тело неопределенности имеет ряд пиков шириной 2т„, взаимно сдвинутых на период посылки Т. При г =0 каждый пик пачки и огибающая этих пиков имеют треугольную форму (рис 6.20, а), в чем нетрудно убедиться самостоятельно. Наличие большого количества пиков функции р(т, Р) по оси т может привести к неоднозначности измерений дальности. Однако, если период посылки Т ) 1, „,„„неоднозначность устраняется. Рассмотрим поведение функции р(т, Р) по оси Р. При т = сопз1 функция р(т, Р) представляет собой модуль преобразования Фурье от произведения (/(~)(/(~ — т).
Если т = О, это произведение У'(~) рис. 6.19. К анализу интеграла свертки для когерентной пачки радиоимпульсов с постоянной мгновенной частотой колебаний 649 а/ Б/ ™ Рис. 6.20. Сечения плоскостями г = 0(а) и т = 0 (б) тела неопределенности прямоугольной когерентной пачки радиоимпульсов с постоянной мгновенной частотой колебаний совпадает с точностью до множителя с огибающей сигнала У(1) и, следовательно, функция р(О, г) описывает ее амплитудно-частотный спектр.
Известно, что спектр огибающей пачки радиоимпульсов состоит из ряда пиков, которые соответствуют частотам, кратным частоте посылки Рп = 1/Т. Ширина каждого пика по нулям определяется длительностью пачки и равна 2/Т„а ширина огибающей пиков определяется длительностью одного импульса и равна 2/т„. Таким образом, на оси 'Р при т = О функция неопределенности также состоит из целого ряда пиков (рис. 6.2О, б). То же самое будет при ! т~ = Т, ~ т ~ = 2Т и т.
д. Наличие большого числа пиков по оси г может вести к неоднозначности измерения радиальной скорости цели, если максимальная допплеровская частота больше частоты следования импульсов. Итак, тело неопределенности когерентной пачки немодулированных по частоте радиоимпульсов состоит из ряда сравнительно узких пиков, распределенных как по оси т, так и по оси г" (рис. 6.21).
Его рельеф изображен на рис. 6.22 при помощи трех градаций уровня. Поскольку объем тела неопределенности Уп = сопз(, объем каждого пика уменьшается обратно пропорционально их общему числу, но остается неоднозначность отсчета дальности и скорости цели. Эта неоднозначность может быть снята за счет априорных 350 $6Л данных () т! тма„„~Р~ ( Рма„,) или в результате последующей обработки радиолокационной информации. В частности, чтобы произвести однозначное измерение дальности всего до одной цели, вовсе не обязательно, чтобы время запаздывания было менее периода следования импульсов.
Возможно, например, использование принципа многошкальных измерений, который, как и в 5 5.18, поясним примером измерения времени с помощью часов. Заметим, что время в часах можно отсчитывать не только при наличии часовой стрелки, движущейся в 12 раз медленнее минутной, но и при наличии дополнительной стрелки, движущейся почти с такой же скоростью, как и минутная, например быстрее ее в та/„раза. Разность показаний стрелок позволяет тогда определить время в часах (хотя отсчет времени при этом несколько затрудняется). Аналогично, используя изменение частоты посылок импульсов, можно приемлемым образом определить дальность до одиночной цели, даже если период посылки значительно меньше времени запаздывания.
Ясно, однако, что такой принцип измерения трудно применить, если с заданного углового направления приходит ряд сходных между собой отраженных сигналов от различных целей, так что требуется разрешать цели по дальности. Рис. 6.21. Рельеф тела неопределенности когерентной пачки радиоимпульсов с постоянной мгновен. ной частотой колебаний 351 $ 6.7 рис, 6.22.
Диаграмма неопределенности когерентной пачки радиоимпульсов с постоянной мгновенной частотой колебаний Наряду с пачками когерентных импульсов без модуляции фазы или частоты несущей возможны когерентные пачки импул ьсов п р и н а л и ч и и такой м о д у л я ц и и. Вид тела неопределенности зависит от закона модуляции несущей, Даже если ограничиться случаем линейной частотной модуляции, и тогда следует различать две разновидности пачек: п а ч к у п е р и о д и ч е с к и с л е д у ю щ и х ч а с т о т н о-м одулированных радиоимпульсов, каждый изкоторых имеет частотную девиацию ЛГ, за время длительности импульса тн и и а ч к у в виде вырезки из длинного частотномодулированн о г о (или манипулированного) к о л е б а н и я, которая получается за счет стробирования последнего периодической последовательностью видео- импульсов.
В первом случае лишь несколько с к а ш и в а ю т с я п р я м ы е, на которых расположенызачерненные на рис. 622обл асти высокой корреляции (подобно тому, как это показано на рис. 6.17), оставаясь в п р е дел а х заштрихованных в е р т и к а л ь н ы х п о л о с. Если частотная девиация аГ достаточно велика, скос в пределах изображенного участка незначителен. Зато протяженность пиков по оси т обратна девиации Л1 за время импульса.
Во втором случае за исходную возьмем диаграмму рис, 6,17, заменяя тн на МТ. Соответственно временной структуре последовательности видеоимпульсов искомая диаграмма включает вырезки от исходной длительностью тн периода Т. Соответственно же спектру модулирующей последовательности эти вырезки «размножаютсяи вдаль оси Р с интервалом 1~Т. Протяженность пиков вдоль оси т обратна девиации за время пачки, Б. МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ ПРИ ЗОНДИРОВАНИИ ПРОСТРАНСТВА МОНОХРОМАТИЧЕСКИМИ КОЛЕБАНИЯМИ ф 6.8.
Использование непрерывного немодулированного излучения. Допплеровский радиолокатор Переходя к изучению принципов построения радиолокаторов с непрерывными и длинноимпульсными зондирующими когерентными сигналами, рассмотрим простейший радиолокатор непрерывного излучения, основанный на эффекте Допплера — Белопольского, способный обеспечить селекцию по скорости, например селекцию движущихся целей на фоне неподвижных. 352 в 6.8 и(1)=У соз2л~ г, излучаемые антенной. Пусть точечная цель движется равномерно и прямолинейно, удаляясь от радиолокатора (о, -~ О).
Тогда в соответствии с законом трансформации отраженного сигнала Я 2.9) принимаемое ко- лебание ппр (~) = (.~т пр соз 12тт (~о ~л) ~ 9~о! (1) имеет частоту, отличающуюся от частоты зондирующего сигнала на величину допплеровской поправки частоты 2о 2и, гл= го (2) а Л, Начальная фаза ~р, определяется дальностью в момент облучения цели г, = г(0) и скачком начальной фазы при отражении гр„,р: Фо = 2~тра — + Ф~~~ (3) С Принимаемое колебание (1) можно записать и иначе: ипр® =('тор соз1~~т~о ~ Ф ®) где г1~(г) =2пгдт+Ч>о = (го+ с'»г)+ гротр С (5) Г- 1 1 ! б ~д Рис. 6,23. Блок-схема простейшегодопплеровского радиолокатора 353 Если иметь очень стабильный передатчик и весьма узкополосные фильтры на высокой частоте, то оптимальная обработка могла бы быть обеспечена без какого-либо преобразования частоты или получения биений в приемнике.
Практически, однако, применяются схемы корреляционно-фильтрового типа, использующие получение биений или преобразование частоты. Блок-схема простейшего допплеровского радиолокатора показана на рис. 6.23. Передатчик генерирует непрерывные немодулированные колебания частоты ~, Рис. 6 24. К анализу биений на входе приемника доп- плеровского радиолокатора Это позволяет рассматр ривать его как колебание на частоте зондиющего сигнала,'„, но с переменной начальной фазой; закон изи о ру менения фазы ( ) опр ф Ф(1) ределяется законом изменения дальности д цели г(1) = г„ + г/„ 1.
Значения допплеровской поправки частоты л р ~ Р в п актически важных случаях лежат в т в диапазоне звуковых или ультразвуковых вы еление колебаний частоты Р„ непосредственно из и инимаемых высокочастотных колебании с помощью .„ принимаемь 1м хотя бы вследствие нестабильностей и едставляется возможным, р едатчика. Допплеровская поправка частоты частоты генератора передатч от аженного от движуще" ущейся цели сигнала может быть определена путем сравнения принятых р ых (4) и опорных (когерентных излучаемым) колебаний и,(1) =У „соз2л~, (6) на входе приемника (детектора).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
