Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Оптимальная импульсная характеристика, соответствующая этому сигналу, схематически представлена на рис. 3.36, б. Чтобы построить оптимальный фильтр с такой характеристикой, можно воспользоваться линией задержки с отводами и общим сумматором, к которому часть отводов подключена через инверсные каскады (рис. 3.37). Выходное напряжение сумматора подается на оконечный фильтр, который являстся оптимальным для элементарного импульса длительностью т, = та/п (рис.
3.27). Проследим процесс оптимальной фильтрации импульса (рпс. 3.36) с заданным законом модуляции. На рпс. 3.38, а б! схематически представлены сдвинутые во времени входные радпопмпульсыс учетом наличия инверсных каскадов. Резуль- 5 3.14 Рис. 3 36. Уолоаиое изоара|кеиие фаао-маиииулироам!кого ралиоим. пульса (а) и оптимальной импульс. иой характеристики (б) 137 Рис. 3.37. Формирование импульсной характеристики„ оптимальной для физо-маиипулированного радиоимпульса (рис.
3.36) и(с - — „г„) Рис 3.38, Процесс оптимальной фильтрации фазо- маиипулированного оадиоимпульса 138 тат их суммирования представлен на рис. 3.38, б, а выходное напряжение оптимального фильтра в целом — на рис. 3.38, в. Рассмотренный пример интересен с двух точек зрения. С одной стороны, он показывает возможности синтеза оптимальных фильтров с достаточно сложными импульсными характеристиками.
С другой стороны, он иллюстрирует указанный ранее эффект сжатия импульса со сложным законом модуляции при оптимальной обработке. Легко видеть, что длительность основного выброса выходного сигнала существенно меньше длительности сигнала на входе. Напомним, что в качестве оконечного фильтра схемы (рис. 3.37) можно использовать также полосовой фильтр с оптимальной поло- . ~,З7 ~,З7 сой †' = †' и. Полосовой фильтр преобразует при этом элемента т„ тарные прямоугольные радиоимпульсы (рис.3.38, б) в радиоимпульсы, форма огибающей которых несколько отличается от ромбовидной. Хотя обработка в целом будет неоптимальной, проигрыш в энергетическом отношении сигнал/помеха составит всего (7%.
В отличие от рис. 3.37 полосовой фильтр обычно предшествует линии задержки с отводами и сумматором. $3.!5. Сжатие частотно-манипулированных и частотно- модулированных радиоимпульсов На рис. 3.39 показана схема, позволяющая формировать сигналы и импульсные характеристики в виде частотно-манипулированных радиоимпульсов. Эта схема состоит из линии задержки с подключенными к ее отводам колебательными контурами и сумматора.
При воздействии б -функции на вход системы в каждом из контуров последовательно возбуждаются импульсные переходные процессы, а на выходе сумматора при соответствующем подборе параметров получается протяженное частотно-модулированное колебание. Более точное приближение импульсной характеристики к прямоугольному частотно-манипулированному радиоимпульсу можно получить, используя соседние пары отводов для формирования парциальных радиоимпульсов с прямоугольной огибающей (см. рис.
3.27) и добиваясь «сшивания» прямоугольных радиоимпульсов разных частот. Примерный вид амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик элементов цепей, подключаемых к сумматору, показан на рис. 3.40. Фазо-частотная характеристика каждого элемента цепи определяется соответствующей задержкой и имеет тем больший наклон, чем больше эта задержка, т. е.
К(1) =е ~'~"~'г'"""', агй К (1) = — 2п11,— сопз( при 1,+1,, 1;+1.+, 139 Рис. 3.39 Формирование импульсной характеристики з виде частотно-мавипулированного радиоам. пульса 3ю! т т Л зг Уз -пгмлух) Л 6 зз Х 5 гз г Л ~з уз йд Рис. 3.40. Амплитудно-частотные (а) и фаза-частотные (б) характеристики элементов цепей, подклкзчаемых к сумматору на рис. 3.39; зависимость времени группового запаздывания от частоты в атой схеме (в) )40 ага и)'с) Сгр ммм — -гм ггммм Гммамс сс б) в) Рнс. 3.41. Частотно-модулированный радиоимпульс (а), импульсная характеристика оптимального фильтра (б) и характе.
ристика группового запаздывания в нем (а) откуда находится задержка огибающей группы близких по час тюте спектральных составляющих г,=- — — — агй К(о, 1 2п г(Г' образующих гьй 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 меньшая задержка низких частот и большая задержка высоких, т.
е. зависимость групповой задержки от частоты у„= — — — агд К(() 1 2п В) должна соответствовать графику рис. 3.41, в. Для этого время группового запаздывания в линии должно изменяться в диапазоне частот сигнала по определенному закону, в данном случае по линейному. й 3.13 141 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 Г,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„э(1) =сопз1, где 1, (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 [(9),$3.10) подбору оптимальной фаза-частотной характеристики. Компенсация фаза-частотного спектра сигнала является основной причиной временного сжатия, приводя к согласованному наложению гармонических составляющих (см.
рис. 3.20) н образованию пика сжатого радноимпульса. 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 фаза-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 г„р (1), отличающиеся рабочей полосой частот — и перепадом времени группового запаздывания г„р„„„вЂ” Г,а „„в пределах этой полосы. Наряду с нарастающим законом Г„р(1) (рис.
3.41, в) используется спадающий. 142 й з. гз Рис. 3.42. Дисперсионный ультразвуковой волновал(1); пьезозлектрические преобразователи (2), корректирующий усилитель (8), входной и(() н выходной ю(() радиоимпульсы Сверхвысокочастотные дисперсионные замедляющие системы на радиоволноводах могут обеспечить очень широкие полосы ЧаетОт /макс — !маи, НО ПРИ НЕбОЛЬШОМ ПЕРЕПаДЕ Гср„,„,— („р„„. Большие переменные временные задержки можйо 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 ов ы е .в о л н о в о д ы, выполненные в виде л е н т или ц и л и ндрических проводов из материала, провод я щ е г о у л ь т р а з в у к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
