Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

Сказанное проиллюстрируем примерами. Е с л и к о л е б а- и и я г е т е р о д и и а и е м о д у л и р о в а и ы, т. е. Х (1, а) = = ), <р,(1, и) = О, то Х,(1, и) = Х(1, и), <рз(1, и) = ~р(1, а), т. е. импульсная характеристика фильтра должка быть зеркальной по отношению к колебаиию сигнала промежуточной частоты. 3.$з 1б! Итак, роль гегеродина в данном случае сводится к простому переносу модуляции принимаемых колебаний на промежуточную частоту. В другом предельном случае з а к о н м о д у л я ц и и обобщенного гетеродина полностью соответствует закону модуляции ожидаемого с и г н а л а, т. е. х,(1, а) = х(1, а), ~р,(Г, а) = <р(Г, а). Тогда Хе(г, а) = 1, ~ре(1, а) = О, т.

е. и и и у л ь с н а я х а р а к т е р истика фильтра соответствует немодулированному гармоническому колебанию иром е ж у т о ч и о й ч а с таты, а самфильтр должен представлять собой узкополосный колебательный контур, постоянная времени которого заметно превышает длительность сигнала. Последнее легко понять: при гетеродинировании снимается фазовая модуляция и производится дополнительная амплитудная модуляция, повторяющая модуляцию ожидаемого сигнала.

Прием оказывается в основном корреляционным, но в отличие от 5 3.6 интегрирование на нулевой заменяется интегрированием на промежуточной частоте. В частности, для рассмотренных в 3 3.11, 3.!2 сигналов в виде когерентных пачек радиоимпульсов в случае интегрирования на узкополосном контуре промежуточной частоты гетеродинирование должно быть импульсным. Импульсное гетеродинирование может быть сведено к последовательному гетеродинированию немодулированным колебанием и стробированию видеоимпульсами до подачи на узкополосный фильтр. В этом случае получится обработка по схеме рис. 3.46, а, но с предварительным переводом колебаний на промежуточную частоту. Аналогично, оптимальная обработка фазоман и п у ли рован ного ил и ч а с то тном од улированного колебания может быть сведена к полн о й д е м о д у л я ц и и с п о м о щ ь ю ф а з о-м а н и п у л ированного или частотномодулированного обобщенного гетеродина и к интегрированию узкополосным контуром.

В общем случае гетеродинное напряжение должно вырабатываться в соответсгвии с ожидаемым запаздыванием а=!,. Выше были рассмотрены наиболее важные примеры корреляционно-фильтровой обработки, сводящиеся преимущественно к корреляционной или фильтровой на высокой или промежуточной частоте. Формулы (4) н (5) допускают, однако, и более широкое толкование, позволяя произвольно менять соотношение задач обобщенного гетеродинирования и фильтрации на промежуточной частоте. Небезынтересно отметить два обстоятельства.

!) Если Х,(Г,а) = сонэ(, то Хе(т,а) = Х(1, а), ~ре(Г,а) = ~р(Г,а)— — ~р,(Г, а), т. е. независимо от выбора зпконп фазовой модуляции гете!зз 4 зла родина фильтр промежуточной частоты достаточно согласовывать с преобразованным колебанием промежуточной частоты (при выбранном гетеродинном напряжении). 2) Если ожидаемые значения и сигнала Х((, а), и гетеродинного напряжения Х,(1, а) на некотором интервале значений 1 равны нулю, то выражение для Хе(1) принимает вид н е о и р ед ел е н- О ности —. Это означает известную произвольность О ' в ы б о р а Хе(1), а значит, и импульсной характеристики„при которой оптимальность обработки не нарушается. В частности, время памяти интегрирующего контура при стробировании когерентиой пачки в пределах ее длительности может быть заметно больше этой длительности.

Г. ПРИНЦИПЫ ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ НЕКОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ ($3. 17) Некогерентными называются сигналы, фоэовую структуру которых нельзя считать закономерной. Примером некогерентного сигнала является пачка радиоимпульсов, если начальные фазы каждого из них случайны. Такого вида сигналы часто встречаются в обзорных радиолокаторах. Форма огибающей и число импульсов в пачке зависят от вида диаграмм направленности передающей и приемной антенн и скорости обзора.

Начальные фазы отдельных принимаемых радиоимпульсов (высокой или промежуточной частоты) — обычно независимые случайные величины (если не принят ряд специальных мер по стабилизации передатчика или запоминанию начальных фаз при зондировании). В силу случайности начальных фаз, к о г ерентное накопление возможно лишь в пределах каждого из одиночных радиоимпульсов. Накопление же от импульса к импульсу можетбыть только и о с л ед ет е кто р н ы м — н е к о г е р е н т н ы м.

Подобная структура обработки (с уточняющими деталями) следует нз теории обнаружения в приложении ее к сигналам в виде пачек некогерентных радиоимпульсов. Обычно рассматриваются две наиболее простые в расчетном отношении модели таких пачек: без флюктуаций и с независимыми флюктуациями амплитуд импульсов. В обоих случаях запись ожидаемого сигнала имеет вид х (1, ~и ~м ..., В„В,, ...) = ~ В, Х; (1) соз (2п (ь 1+ ф, (1) — ()1), (1) где фиксируемые при обнаружении параметры сигнала а опущены.

Огибающие Х,(1) отдельных импульсов полагают неперекрывающимися. Начальные фазы р, считаются независимыми случайными 6В зак ыьь 153 величинами, равномерно распределенными от О до 2п, с совмест- ной плотностью вероятности р (р, 1, " ) = р Ф ) р (р.)- где р(р) = 1/2п. Амплитудные множители „„..., тождественно приравниваем единице для модели нефлюктуирующей пачки. Для модели с независимыми флюктуациями р(„„...)=р(В,) р(В,) ..., причем флюктуации амплитуды каждого импульса, как и в 3 3.8, полагаем релеевскими р(В)=2Ве а.

В соответствии с общей методикой [(4), 2 3.7[ и по аналогии с 5 3.8, отношение правдоподобия 1[у(1)) выражаем через частное отношение правдоподобия 1[у(1) [ ~п ~;, ..., В„Вм ...), значение которого согласно [(6), 3 3.7[ представляет собой произведение двух степенных функций, а именно, степенной функции полного корреляционного интеграла г и степенной функции полной энергии В пачки. Здесь г= „~,'В,Я,соз(~,.— О,.), ! В= ХВ~ве В свою очередь, У, — модульное значение частного корреляцион- ного интеграла, вычисляемого для случая, когда ожидаемым сигна- лом является 1-й радиоимпульс, г,= — ' [ х,в з" <оа/. Заменяя в [(4), ~ 3.7! р(р)др на р(~„~„..., В„Вм ...)х > г(р,йр, ...

г(в,с1В, ..., приходим к выражению отношения правдо- подобия в виде многократного интеграла. Последний сводится к со- ответствующему произведению однократных, рассмотренных ранее в ~ 3.8. Поэтому для рассматриваемых здесь некогерентных пачек отношение правдоподобия представляет собой произведение отно- шений правдоподобия для одиночных радиоимпульсов соответ- ствующего вида, т. е. со случайной начальной фазой или случайными амплитудой и начальной фазой, ~уа гз Уо 1 П о е ь, д~~ч, А+1ча 154 й Змд В силу монотонности логарифмической функции сравнение зна- чений 1 с порогом 1, может быть заменено сравнением со своим по- рогом значений 1п 1, где для рассматриваемых случаев !и!= «~~ 1п 1,1 — ')+ сопз1, с ! х~ 1п1= ~)' — ' +сонэ(.

(3) ! уо э,+л~, Таким образом, оптимальные обнаружители, построенные в соответствии с соотношениями (2) или (3), вычисляют модульные значения корреляционных интегралов Е, и суммируют в общем случае нелинейные функции этих модульных значений, например, квадратичную и вида 1п ),(и). Последняя функция (рис. 3.47) имеет начальный параболический участок ! п 1 (и) ж — и' (и (( 1), 4 а при больших значениях аргумента — асимптоту в виде прямой !п1,(и) и (и))1). Поэтому для нефлюктуирующих некогерентных пачек суммирование логарифмов )п (,(и) заменяется суммированием линейных или квадратичных функций величины Яь а именно, квадратичных, если амплитуды радиоимпульсов малы по сравнению с уровнем шума, )п(= —,~г, + О! и линейных, если они велики )п1= — ~ Я, + сонэ(. 1 л!о ! Обычно комплексные амплитуды всех ожидаемых импульсов пачки Х (() соответствуют одному и тому же закону модуляции— Х,(г).

Они различаются только: 1) моментами прихода импульсов гп зависящими от моментов зондирования и дальности, и 2) неслучайными множителями Яо зависящими от формы огибающей пачки и угловой координаты. Поэтому все значения К,=Б, — 1 Х,(~ — ~,) У'(ОЮ ~ =5,2„ пропорциональны амплитудам некоторых однотипно получаемых видеоимпульсов Ям. Последние могут быть сняты с выхода единственного канала приема последовательно во времени. Достаточно, чтобы этот канал содержал схему когерентной обработки для ожн- 6В' 155 4и7ауи) В г и В В ар и Рис. 3.47. График фуикиии 1и уа(и) даемого сигнала Ха(1) (в частности, оптимальный фильтр) и линейный детектор.

Чтобы получить далее квадраты амплитуд Ла„ заменим в этом канале линейный детектор квадратичным. Рассматриваемый канал приема обрабатывает приходящие колебания без учета ожидаемой формы огибающей пачки радиоимпульсов н не обеспечивает последетекторного суммирования. Оно должно быть проведено дополнительно, как это показано на схеме и эпюрах (рис.

3.48, 3.49), при этом в процессе суммирования вводятся соответствующие весовые множители. В случае слабой нефлюктуирующей пачки, когда оптимален квадратичный детектор, последетекторное суммирование импульсов производится с весовыми коэффициентами К, = 5~. В случае нефлюктуирующей пачки импульсов большой амплитуды оптимален линейный детектор и последетекторное суммирование производится с весовыми коэффициентами К, = 5;.

Наконец, в случаефлюктуирующей пачки оптимален квадратичный детектор и последетекторное суммирование производится с весовыми коэффициентами К, = ' , где д = ь †' — отношение сигнал!помеха для им- 52 42 пульса с весовым множителем единица, средняя энергия которого равна За. В радиолокационных станциях с визуальной индикацией некогерентное накопление осуществляется на экране индикатора за счет явления послесвечения. Если, например, отметка яркостная, то области свечения, возбужденные отдельными импульсами, при обзоре сливаются в единую дужку.

Характеристики

Список файлов книги