Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 94
Текст из файла (страница 94)
А ай (3) В свою очередь, Ра= ЙТ, ПШ, (4) где Ш вЂ” коэффициент шума приемника; Т, — расчетная температура, при которой он измеряется (обычно 300'К). Из соотношений (1) — (4) дальность действия теплорадиолока- тора г„„=уТО~( раза а Остановимся на реализации обработки, сочетающей квадратичное детектирование и интегрирование после детектора. Чтобы уменьшить влияние нестабильности коэффициента усиления приемного устройства за время интегрирования, используют коммутацию (модуляцию) входного сигнала в волноводе приемника. Период модуляции выбирается так, чтобы коэффициент усиления практически не менялся за это время.
При этом, за счет потери половины энергии сигнала, удается сравнивать среднюю мощность колебаний при открытом и закрытом входе приемника. Оптимальная обработка сигнала в этом случае сводится к квадратичному детектированию и некогерентному накоплению в течение времени, когда приемник открыт. Для определения порога может проводиться такая же операция, но с накоплением в течение времени, когда приемник закрыт. Результаты интегрирования при открытом и закрытом входе приемника сравниваются за каждый период модуляции. Для этого достаточно сопоставить значения интеграла )(l'(1)И за каждые два смежных полупериода модуляции.
Соответствующую разность можно далее накопить в течение всего времени интегрирования. Проведение подобной операции упрощается, если выходное напряжение квадратичного детектора промодулировать последовательностью положительных и отрицательных видеоимпульсов типа «меандр».
Тогда постоянная составляющая будет пропорциональна указанной выше разности напряжений. Подавая полученное напряжение на видеоусилитель с полосой пропускания, обратной времени интегрирования, выделяют видеоимпульс напряжения, соответствующий наличию излучения. Структурная схема приемного устройства изображена на рис. 8.11. Представляет интерес использование радиоизлучения ионизированных участков пространства п р и с т а р т е б а л л и с т ической ракеты и при ядерном взрыве. Спектр излучения занимает широкий диапазон частот.
При этом коротко- 5 8.5 ЫЗ Рнс. 8.1!. Структурная схема приемного устройства теплового радиолокатора волновое излучение затухает быстрее, чем д л и н н о в о л н он о е, для которого образуется волновод в пространстве между поверхностью Земли и ионосферой. Особенно малое затухание наблюдается в диапазоне сверхнизких частот (3 — 30 кгпв(). Для определения координат точки запуска ракеты или взрыва ядерного заряда может использоваться разностно-дальномерный метод пассивной локации. Важное значение имеет использование инфракрасного диапазона воля, в котором можно получить значительно более высокую разрешающую способность по угловым координатам, чем в радио- диапазоне.
Лучшая прозрачность атмосферы для инфракрасных волн, чем для видимых, позволяет увеличить дальность действия приборов инфракрасной техники по сравнению с оптическими. Основными источниками инфракрасного излучения являются нагретые. участки объектов на местности, детали аэродинамических летательных аппаратов и ракет, а такжефакелы газов двигателей. Для преобразования энергии инфракрасного излучения в электрический сигнал используются следующие физические явления, возникающие под действием лучистого потока: — возникновение электродвижущей силы (фотогальванический эффект), — изменение электрического сопротивления (внутренний фото- эффект), — эмиссия электронов (внешний фотоэффект). Роль антенны выполняет оптическая система, фокусирующая инфракрасные лучи на преобразователь энергии (детектор).
Обнаружение целей инфракрасными системами осуществляется на фоне различных помех, имеющих такую же структуру, что и полезные сигналы. Источниками мешающих излучений могут быть все тела, расположенные в зоне обнаружения инфракрасного локатора: Солнце, атмосферные образования, горные вершины и т.
д, Помехи создаются не только за счет собственного излучения тел, но и за счет рассеяния лучистой энергии других объектов, например Солнца. Спектральная плотность помех на входе приемного устройства отличается от спектральной плотности вблизи излучателя вследствие неодинакового ослабления лучистого потока по 614 ф 8.6 спектру; могут наблюдаться полосы поглощения и полосы прозрачности, обычно называемые «окнами». Для выделения сигналов на фоне помех используют спектральную и пространственную избирательность. Спектральная избирательность обеспечивается за счет применения оптических фильтров, диапазон пропускаемых частот которых выбирается из условия получения наивысшего отношения сигнал/помеха Пространственная избира Рис.
8.12, МодУлиРУюший диск тельность обеспечивается путем применения игольчатой диаграммы направленности и специальных элементов схемы приема с целью выделения точечных излучателей на фоне распределенных, но менее ярких (облаков, атмосферной пыли и т. д,). В качестве такого специального элемента используют, например, модулируюи!ий диск (или шторку) с прозрачными и непрозрачными полосами (рис. 8.12). При вращении диска на детектор попадает прерывистый поток от .точечного объекта и практически непрерывный для распределенного фона, что облегчает выделение сигнала. Обзор пространства по угловым координатам может быть механическим и электрическим. Механический обзор производится путем перемеи(ения элементов оптической системь! (рис. 8.13). Синхронизируя сканирование луча антенны и развертку индикатора, наблюдают радиационный рельеф в зоне обзора. Электрический обзор применяется в локаторах с мозаичным фотодетектором или с инфракрасным электроннолучевым преобра- Рис.
8,13, Структурная схема обзорного инфракрасного локатора; ! — аеркальвый объектив; 2 — устройство поиска; 3 — детектор; 4 †усилите; б — сиихрониаирующее устройство; б — иидикатор б15 $ 8.5 Рнс. 8.14, Инфракрасный внднксн: г — объектна, 2 в электроннолучевая трубка; 3 †зеркальный объектив; т' †детект; 5 †электронн пушка; 6— Фокусируюнгая и отклоняющая системы; 7 — входное окно; 8 — выходное окно зователем (видиконом).
Используя мозаичный преобразователь, можно формировать парииальные диаграммы направленности. Каждый элемент мозаики имеет свой интегрирующий фильтр, накапливающий энергию сигнала, принятого с одного углового направления. Фильтры поочередно подключаются коммутатором на вход индикатора, на экране которого воспроизводится тепловой рельеф. Инфракрасный видикон представляет собой электроннолучевую трубку, входное окно которой закрыто полупроводниковой (например, кремниевой) пластинкой, на которую с внешней стороны фокусируется лучистый поток, а с внутренней — электронный луч (рис. 8.14).
При развертывании электронного луча трубки по поверхности пластинки поочередно увеличивается прозрачность ее отдельных элементов, что обеспечивает поочередное считывание изображения, которое перефокусируется зеркальным объективом на фотодетектор. Таким образом, на фотодетектор в каждый момент времени попадает излучение только той цели, сфокусированное изображение которой совпадает с положением электронного пятна трубки. Напряжение с выхода детектора после усиления подается на индикатор, на экране которого изображается тепловой рельеф. В ггнфракрасных локаторах автосопровождения по угловым координатам используются модулируюи1ие диски специальной формы, позволяющие модулировать лучистый поток по амплитуде, длительности, частоте или фазе. Модулированный сигнал после обработки сравнивается с опорным напряжением, управляющим движением диска.
В результате вырабатывается сигнал ошибки, который после усиления подается на исполнительное устройство, например управляющее рулями снаряда. ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 ('к р 2.13) Корреляция вторичного излучения во времени для вращающейся системы блестящих точек, случайно распределенных по окружности Сигнал, отраженный от блестящей точки с номером и, вращающейся с угловой скоростью Й по окружности радиуса р, имеет переменное временное запаздывание И„= — сов(й(+ 0„) и переменную' начальную фазу Ф— 2р — оаИ„. Здесь 0„— угловая координата блестящей точки, отсчитываемая в центре вращения для момента времени г' относительно направления на радиолокатор; Ф вЂ” начальная фаза облучающего колебания; ар — его частота.
Тогда при отражении синусоидального сигнала от системы 1ч' равноценных блестящих точек комплексную амплитуду принимаемых колебанир с точностью до множителя можно представить в виде и (() п=1 где Ф = — ое, В силу равновероятного распределения начальной фазы об2р с лучающего колебания ср, математическое ожидание М [У(Г)] = О, Если к тому же значения О„случайны, то на протяжении отрезка времени И«К2п!й отраженный сигнал можно считать отрезком реализации стационарного случайного процесса с нулевым средним значением и корреляционной функцией )т(т) ™ [(1И+т) 11*(()). Используя (1) и выделяя из двойной суммы совокупность слагаемых с одинаковыми начальными фазами О„в обоих сомножителях, после преобразований получим и / .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
