Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Другая разновидность этой же схемы приведена на рис. 3.27, б. В обоих случаях считается, что время задержки составляет целое число периодов колебаний высокой частоты. Получаемая при подаче на вход 6- функции импульсная характеристика образуется в результате вычитания двух свободных колебаний — незадержанного и задержанного на та. При большой добротности контура длительность пере- й ЗЛ2 ш,г., шг(г-г/ шг/г Гг/ Рис. 3.29.
Результат оптимальной фильтрации когерентной пачки радиоимпульсов с прямоугольной огибающей ходного процесса в нем много больше т„. В результате вычита. ния получается импульсная характеристика в виде радио- импульса длительностью т„, близкого к прямоугольному. Частотная характеристика фильтра (рис. 3.27, а, б) в случае предельно большой добротности контура соответствует спектру вида гйп х/х.
При воздействии на вход фильтра прямоугольного радиоимпульса на выходе получается ромбовидный радиоимпульс. В этом случае на контуре высокой добротности происходит линейное нарастание амплитуды напряжения в течение длительности импульса и весьма медленное затухание колебаний после его окончания. В результате вычитания двух переходных процессов, незадержанного и задержанного, на выходе получается ромбовидный радиоимпульс длительностью 2т„(рис.
3.28). Оптимальная фильтрация прямоугольной п а ч к и прямоугольных радиоимпульсов может быть осуществлена путем посл е д овательного включения двух фильтров: фильтра, оптимального для одиночного прямоугольного радиоимпульса, например, как на рис. 3.27, и когерентного сумматора импульсов пачки, аналогичного звену формирования частотной характеристики Ка(/) на рис.
3.23, б (9 3.11). В результате оптимальной фильтрации на выходе получится последовательность (2М вЂ” 1) ромбовидных радиоимпульсов с общей ромбовидной огибающей (рис. 3.29). Если, не изменяя схемы когерентного накопления, оптимальный фильтр для прямоугольного радиоимпульса заменить квазиоптимальным, то изменится форма огибающей отдельных импульсов при сохранении формы огибающей пачки.
йзл2 131 $3.13. Широкополосные радиоимпульсы и понятие об эффекте сжатия Импульсный сигнал называется широкополосным, если произведение егодлительности на ширину спектра частот П„тн = и )) 1. Широкополосность обычно достигается путем внутриимпульсной модуляции фазы (частоты) колебаний. Широкополосный раднонмпульс имеет ширину спектра в и раз большую, чем импульс той же длительности т„без внутриимпульсной модуляции.
Ширина его спектра соответствует импульсу без внутриимпульсной модуляции существенно меньшей длительности т„lп. Из формулы ((11), 5 3.101 следует, что импульс на выходе оптимального фильтра определяется амплитудно-частотным спектром сигнала. Это значит, что широкополосный радиоимпульс преобразуется в своем оптимальном фильтре в импульс пикой же длительности, что и импульсы длительности т„)п при воздействии на свой оптимальный фильтр. Иначе говоря, широкополосные радиоимпульсы сжимаются в оптимальных фильтрах, причем тем сильнее, чем больше произведение П„т„= и.
Если два перекрывающихся сдвинутых широкополосных радио- импульса воздействуют на соответствующий оптимальный фильтр (рис. 3.30), каждый из них в силу применимости принципа супер- позиции к линейным системам сжимается независимо, т. е. имеется возможность разрешения сигналов от целей, импульсы которых перекрываются. Это позволяет наращивать длительности импульсов без ухудшения разрешающей способности по дальности. Увеличение длительности импульса является средством увеличения его энергии при пиковой мощности, ограниченной обычно условиями генерации и пробоя в фидерных трактах.
Наряду с увеличением энергетики можно повышать в значительных пределах разрешающую способность по дальности, используя весьма широкополосные сигналы. В связи с практической целесообразностью использования широкополосных сигналов следует более подробно рассмотреть пути расширения спектра, а затем изучить физические процессы при сжатии в оптимальных фильтрах.
Олтмчаль- нмй Стилалтв — с„ сн Рнс. З.ЗО, Разрешение нрн сжатии широкополосных радаонм. пульсов в оптимальном фильтре й ЗЛЗ а/ б/ Рис. 3.31, Фазо-манипулированный радиоимпульс (а) в его условное изображение (б) В качестве средства расширения спектра радиоимпульсов может использоваться фазовая манипуляция. Она состоит в том, что импульс длительностью т„разбивается на определенное число и более коротких сомкнутых между собой парциальных радиоимпульсов и в кансдый из этих импульсов вводится соответствующий фазовый сдвиг Ь1р. Фазовые сдвиги, вводимые в парциальные радиоимпульсы, могут быть кратны (или некратны) одному и тому же фазовому сдвигу, например, 2и(т, где лг — целое число.
При пг ) 2 фазовая манипуляция называется многофазной, а при гп = 2 протиеофазной, так как, по существу, возможны лишь два различающихся значения Л1р (О или и), а комплексный множитель С = е(ае принимает два значения (1 или — 1). На рис. 3.31 представлен манипулированиый по фазе О, и импульс и его условное обозначение, отображающее лишь знаки множителей С» = егае» для парциальных элементов импульса (й = О, 1, 2, ...). Спектр фаза-манипулированного радиоимпульса можно представить как наложение спектров сдвинутых парциальных импульсов или, с учетом теоремы запаздывания, л †! й'(1)=йеЧ) 2л С е-(зп(»", »-о где йе()) соответствует спектру первого из парциальных радиоим.
пульсов. В случае, когда С» = ! для всех и, фаза-манипулированный радиоимпульс переходит в длинный немодулированный радио- импульс. Модуль суммы соответствует, как и в $ 3.11, выражению вида ~ . ' ~, а результирующий амплитудно-частотный спектр Мп пгте становится существенно уже спектра парциального радиоимпульса. На рис. 3.32 пунктиром показаны амплитудно-частотные спектры импульса длительностью т, и немодулированного импульса такой же энергии длительностью т„= пт,. Сплошной линией показан амплитудно-частотный спектр при значениях С„, соответствующих коду +++ — + —. Ширина спектра фаза-манипулированиого 133 Ю*гФ )) ) — г„-лтг ! ! т/тр Рис.
3,32. Амплитудно-частотные спектры радиоимпульсов: фазо-манипулнрованного (сплошная кривая), парпиального длительностью те и немодулированного длительностью ятр (пунктир) (гг'с) -4 га 1"- пу ф Рис. З.ЗЗ. Частотно манипулированный радноимпульс (а) и закон изменения частоты (о) в импульсе Унлкс Рис. 3.34. Закон изменение частоты )(Г) (а), амплитудно- частотный спектр (сплошная линия) и его аппроксимация (пунктир) при линейной частотной модуляции радиоимпульса (б) ) — ти а) е Выводы существенно не меняются, если аппроксимация спектра ие вводится (слк 4 6.6). $ ЗЛЗ !36 импульса длительностью т„имеет при этом тот же порядок, что и ширина спектра парциального импульса длительностью т,.
Другим способом расширения спектра импульса является использование частотной манипуляции. На рис. 3.33 показан составной импульс длительностью т„, полученный путем состыковывания (например, с точностью до фазы) более коротких импульсов длительностью т,. Частота колебаний от импульса к импульсу меняется скачком, так что результирующий спектр складывается из взаимно смещенных парциальных спектров. Возможности расширения результирующего спектра при этом увеличиваются. Наряду со ступенчатым изменением частоты, как это показано на рис.
3.33, возможно плаеное (например, линейное) изменение частоты (рнс.3.34, а). Радиоимпульс называется при этом частотно-модулированным, в частности линейно частотно-модулированным (ЛЧМ). Амплитудно-частотный спектр такого импульса показан на рис. 3.34, б. Анализ сжатого импульса особенно прост, если амплитудно- частотный спектр аппроксимируется прямоугольником (рис.
3.34, б) высотой де.е Из формулы 1(11), 3 3.10! для напряжения на выходе фильтра прка = 0 и 2 С не П„= 1 имеем /о+па/а а/и п))в (/ — /о) гое()) = 2Сде ~ соз 2п~() — )е)~Ц = соз 2п/е (/ — /е). /о пию и/)в (/ /о) Если длительность импульса на входе тв, то длительность иа выходе по нулям составляет 2)Пв, а по уровню ж0,34 составляет ) )Пв, т. е.
козффициент сжатия по этому последнему уровню )е, Пвтв=п, В зависимости от формы амплитудно-частотного спектра меняется форма сжатого импульса на выходе оптимального фильтра (рис. 3.35). Как было показано, она имеет огибающую вида ~'— '" "~ а в случае прямоугольного спектра, колокольную огибающую =в агиваюигая св аюово радиоияяулеса "гггв С 'гвв Лиллиту1но - восюомный спектр )т ьй )8 й,ей- ав Рис, З,ЗЗ, Зависимость формы огибающей сжатого импульса от вида его амплитудно. частотного спектра й 3.!3 случае колокольного спектра, ромбовидную огибающую — в случае !ь!и х'х спектра ~ — ) . Это уже дает основание судить о различного рода х промежуточных случаях.
Так, например, скругление амплитудно- частотного спектра и приближение его от прямоугольного к колокольному должно уменьшить боковые лепестки сжатого импульса (так же, как скругление амплитудного распределения поля в раскрыве антенны уменьшает боковые лепестки диаграммы направленности). Для фазо-манипулированного импульса, спектр которого близок а|и х !Мо х!а к — на входе оптимального фильтра и к ! — ) на его выходе, х х ) следует ожидать сжатый импульс ромбовидной формы (хотя отступ- 5!п х /5|п х!2 ление от законов — и ( — ) должно привести к известным отх х ступлениям от чистого ромба).
В этом можно убедиться рассматривая более подробно процесс сжатия фазо-манипулированного радиоимпульса в оптимальном для него фильтре. 3 3.14. Сжатие простейшего фазо-манипулироваиного радиоимпульса Рассмотрим фазо-манипулированный радиоимпульс длительностью ти, составленный из парциальных импульсов длительностью т, = т„)п (рис. 3.36). В течение каждого промежутка времени т, излучаются колебания одинаковой частоты )а с постоянной начальной фазой, которая может меняться скачком на и при переходе к следующему элементарному импульсу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
