Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 74
Текст из файла (страница 74)
3 следует, что операции (22), (23) могут быть сведены к сочетанию фильтровой обработки, квадратичного детектирования и суммирования. В соответствии с множителем т)*(Л вЂ” 1) в (23) импульсные характеристики фильтров (т = 1, 2, ...) должны иметь длительность, существенно меньшую длительности сигнала. Уменьшение длительности импульсной храктеристики сокращает время когерентного накопления; это восполняется некогерентным накоплением. Вариант обработки (22),-(23) представлен на рис. 6.70.
Обработка осуществляется известной схемой в виде линии задержки с отводами, в которые включены элементы весовой передачи напряжения. При отсутствии флюктуаций выводы всех этих элементов были бы поданы на общий сумматор. С учетом флюктуаций отводы объединяются групповыми сумматорами (на схеме не показаны), на выходе каждого группового сумматора ставятся показанные на схеме квадратичные детекторы, затем происходит объединение выходов групп на входе общего сумматора схемы. Все это реализует оптимальное сочетание когерентного и некогерентного накопления при фильтровой обработке. Изменение алгоритмов обработки с учетом модулирующих помех меняет структуру тел и диаграмм неопределенности.
Алгоритм оптимальной обработки определяется теперь выражением вида (16), а не 1(4), ~ 6.21. В остальном применимы изложенные в ~ 6.2 соображения. Так, можно ввести в рассмотрение расстройку приходящего сигнала на т, Р по отношению к ожидаемому и при этом выходной эффект обработки оценить без учета влияния аддитивной шумовой помехи. С точностью до множителя этот выходной эффект можно далее представить в виде функции неопределенности с учетом модулирующей помехи э 6.18 Веге Рые еи,еители 8абратачные Фетентееы Рис. б,?О.
Многоцелевая схема фильтрового типа для оптимальной обработки быстрофлюктуируюшего сигнала с частотной или фазовой модуляцией (манипуляцией) (24) где 1р(т, Р) — двумерная автокорреляционная функция без учета модулирующей помехи, При делыпаобразном спектре флюктуаций функция неопределенности ~~(т, Р) = ф'(т, Р). В противном случае пик тела, а значит, и диаграмма неопределенности, размывается.
Последнее утверждение и соответствующая ему формула (24) отражают эффект ухудшения разрешающей способности по скорости за счет флюктуаций вторичного излучения цели. В некоторых случаях возможно и ухудшение разрешающей способности по дальности, в частности для ЛЧМ сигнала большой длительности, имеющего неопределенность дальность — скорость. 9 6.19.
Влияние условий распространения на когерентные сигналы, имеющие широкую полосу частот или большую длительность В процессе распространения может изменяться фазовая стру~ тура сигнала и его огибающая. Если выходной эффект схемы о1 тимальной обработки в отсутствие влияния среды можно было ох; рактеризовать двумерной автокорреляционной функцией ~:(т, Р) [(7), 9 6.3), то с учетом влияния среды могут потребоваться взаимные корреляционные функции более сложного вида, например 406 5 6.19 1 2 где ~„„~,„„... — некоторые обобщенные параметры среды.
Если не представляется возможным измерить и учесть эти параметры, а их влияние достаточно велико, то величина пика сигнала заметно уменьшается. В качестве примера на рис. 6.71 показано искажение диаграммы неопределенности колокольного радио- импульса с постоянной мгновенной частотой и полосой частот Пи, вызванное влиянием ионизированной среды. Причиной искажения является изменение формы сигнала за счет дисперсии в среде, не учитываемое при обработке в приемном устройстве. На рис.
6.71 в качестве обобщенного выбран параметр среды П,р, определяемый приведенной ниже формулой (4). Дисперсионные искажения приводят к ухудшению разрешающей способности, точности определения координат и к уменьшению отношения сигнал/помеха. Рассмотрим эти искажения подробнее. Зададимся частотной характеристикой среды К,р(/) с учетом двукратного прохождения сигнала через нее и спектральной плот- ностью сигнала после линейной обработки й® = Ые(/)Ко ° (/) где д,(Д вЂ” спектральная плотность в отсутствие влияния среды. Рис. 6.71, Искажение диаграммы неопределенности колокольного радиоимпульса с постоянной мгновенной частотой, вызванное влиянием нонизнрованной среды 407 6.19 г 2~„(Д) =4л — ~ пй, г о (3) где величина коэффициента преломления и определяется соотно- шением ((4), ~ 5.8].
Нелинейность фазо-частотной характеристики приводит к непостоянству времени группового запаздывания от- дельных групп частот: Чи® л У Поскольку для тропосферы характеристика (3) обычно линейна (на волнах длиннее единиц сантиметров), анализ искажений представляет интерес только для ионосферы. Для диапазона УКВ эти искажения определяются выражением 2~ 80 8йинт 3 тц где Минт = Ф,дг — интегральная электронная концентрация, в свою очередь Ф, — концентрация электронов в отдельных точках трассы (см.
~ 5.8). На рис. 6.72 показана зависимость группового запаздывания в ионосфере от частоты ~. Именно этой зависимостью вызван скос диаграммы неопределенности, изображенной на рис. 6.71. Физически это означает, что импульс на выходе схемы обработки стано- витсЯ частотно-модУлиРованным. В окРестности несУщей 7о )~ ~„и, где ~„и (гц) = 9 )ГФ,(м — ') — собственная частота плазменных колебаний, обычно справедлива линейная аппроксимация графика рис. 6.72.
Это значит, что в пределах некоторой полосы частот П„изменение группового запаздывания М,р приближенно определяется выражением д~ 16~Унит Г7и Гр = сто 408 $6.! 9 Тогда принятое колебание инр(1) = ~ д (~) К, Яе' ~~ П7'. Из возможных видов искажений (амплитудно-частотных ~Кнр(~)~ + сопз( и фазо-частотных агдК, (7) = — 2~ (7) — нелинейная функция) наиболее существенное значение для УКВ имеют ф а з о-ч а с т о т н ы е, вызываемые нелинейностью фазо-частотной характеристики среды !(5), приложение 81 Искажения сигнала можно считать в ряде случаев допустимыми, если Л/гр не превышает длительности сжатого импульса ! /Пи.
Отсюда допустимая ширина спектра сигналов П = П,р, распространяющихся в ионизированной среде без больших фазовых искажений, определяется соотношением вар !0 2Л'иит (4) О /. /р Здесь П,р и /, выражены в гц, а й/ в злектрон/м2 Рис. 6.72. Зависимость групповот 7З го запаздывания от частоты ионизированной среде девы результаты численной оценки П„р в зависимости от /", и Л/ии,. Если цель находится за ионосферой, то удвоенное значение У„„, в зависимости от состояния ионосферы и угла места цели лежит в пределах 10тч —:10" (при искусственной ионизации значения Уив, могут существенно увеличиваться). График показывает, что без специального учета фазовых искажений в ионосфере можно использовать ограниченную полосу частот Пс„, тем меньшую, чем выше степень ионизаиии и ниже.
несуи(ая частота (например, для интегральной концентрации Ур, Гги гв 01 1 йЮ я,„,игч Рис. 6.73, Ширина спектра Пс колебаний, распространяющихся в ионосфере без больших дисперсионных искажений, в зависимости от несущей частоты /р для различных значений интегральной концентрации Йии, !4В зак. 1200 2Ф,,„, = 10" электронlмм и несущей частоты 1, = 1000 Мгц — не более 60 Мгц). Еще одним эффектом, существенным для сигналов большой длительности, является появление ошибки измерения радиальной скорости цели о„если не вводится поправка на реальные параметры среды. Ошибка измерения о„может наблюдаться как при ее определении п о д о п п л е р о в с к о й ч а с т о т е, так и по и зменению времени группового запаздывания.
Поправка ЛР допплеровской частоты Р„по сравнению с ве- 2в, личиной Ря0=1„— ' находится путем дифференцирования фазового запаздывания 2ф„(гч(1), е„(1), р„(1), 1) по времени, Замечая, что — = чдгаг(+ —, получим Н д1 Используя [(12), приложение 8) и пренебрегая малыми высшего порядка, найдем ч Лг = 2 ~ — ко„+(о — о„)+ — ~ си~6' о где о„= радиальная составляющая вектора скорости ч цели; о, — его проекция на луч; а = 2(п — 1) — отклонение показателя преломления среды и от единицы; а„=2(п„— 1) — значение и в районе цели.
Найденная поправка вызывается тремя причинами: 1. Отличием фазовой скорости распространения в районе цели от скорости света в вакууме (отличием коэффициента преломления п„от единицы). 2. Непрямолинейностью распространения, приводящей к конечной разности: Здесь Ле„ и Л~„ — отклонения луча в районе цели от прямой «радиолокатор — цель»; о, и о« вЂ” составляющие скорости ч, нормальные к лучу. 3.
Возможной нестационарностью показателя преломления среды и ж 1 + —. а 2' Если поправка ЛР не учитывается, допускается ошибка измерения радиальной скорости 410 $6. 19 'ц Ло„= и„— +(о,— о„)+ — — ~ ай. ац 1 д ) 2 2 д1 ) о (5) Аналогичная ошибка возможна, когда радиальная скорость определяется по изменению группового запазд ы в а н и я. Величину ее можно найти путем дифференцирования по времени выражений 1(1'), (1"), ~ 5.21]. По абсолютному значению эта ошибка совпадает с (5). По знаку она совпадает в тропосфере и противоположна в ионосфере, Численно при скорости цели о = 6 км/сек ошибка Ло„в тропосфере не превышает 10 м/сек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
