Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 73
Текст из файла (страница 73)
В смесителе этой схемы перемножаются два колебания: принимаемое У(1) е' "и н гетеродинное Л*(1) е ' "гг, соответствующее ожидаемому закону модуляции в отсутствие флюктуаций. Снимаемые со смесителя колебания У(1) Х*(1) е'~"~пр' промежуточной частоты Г"„р — — Га — )'„поступают на ннтегрируюший фильтр. Импульсная характеристика этого фильтра согласно (20) с точностью до задержки в фильтре подбирается равной т1(1)е' "~пр . Для области частот ))О это соответствует частотной характеристике вида !п1=А~ !'г'(Л)!'дЛ. о (21) Поскольку рассматриваемое быстрофлюктуирующее колебание ничем не отличается от отрезна шума в полосе П, мы здесь попутно получили важное для материала гл.
8 правило оптимального обнаружения колебания в виде отрезка шумовой реализации, принимаемого на фоне аддитивного стационарного шумового процесса. Это правило сводится к фильтрации колебания с помощью полосового усилителя, к квадратичному детектированию н некогерснтному накоплению за время длительности сигнала. Для принятия решения найденная величина сравнивается с порогом. 404 й вла составная часть устройств автосопровождения (по дальности, скорости, угловой координате и т. д.). Ранее пояснялось (см.
й 6.15), что для автосопровождения по дальности достаточно использовать две одинаковые схемы корреляционной обработки (в данном случае такого вида, как на рис. 6.69), на смесители которых следует подать опорные колебания, сдвинутые на время ~т,/2 относительно принимаемых полезных сигналов. Здесь т, — величина порядка элемента разрешения по времени запаздывания. Особенностью обработки при наличии флюктуаций является сочетание когерентного и некогерентного интегрирования.
Схема рис. 6.69 упрощается, а ее возможности расширяются, если принимаемый сигнал не имеет частотной или фазовой модуляции. Учет одной амплитудной модуляции сигнала при формировании гетеродинного напряжения теряет смысл, так как время когерентного интегрирования в фильтре, примерно равное 1(П „ много меньше длительности сигнала. Тогда в качестве гетеродйнного можно использовать простое монохроматическое колебание, и схема сводится к схеме обычного супергетеродинного приемника. Полоса пропускания видеоусилителя этого приемника, примерно равная 1)Т, должна быть согласована с длительностью сигнала Т, она заметно меньше полосы пропускания усилителя промежуточной частоты, примерно равной П „.
Прн монохроматическом гетеродинном напряжении эта схема способна оптимально обрабатывать сигналы, приходящие с различных дальностей. Допплеровские расстройки принимаемых сигналов могут быть учтены за счет многоканальной схемы обработки по промежуточной частоте (см. э" 6.8). Выполняемые операции особенно наглядны, если Х (1) = = сопз1= 1, а спектр флюктуаций прямоугольный. Тогда фильтр промежуточной частоты должен представлять собой полосовой фильтр, отсекающий внеполосные шумы и пропускающий без искажения сигнал )'(1). Амплитуда !г'(1)! возводится в квадрат и интегрируется за длительность сигнала, т. е. оптимальная обработка сводится к операции Выведенная выше формула (20) позволяет также оценить необходимые изменения в схемах иногоиелевои фильтровой обработки, которые следует провести при учете быстрых флюктуаций вторичного излучения цели.
Сигнал считаем частотно- или фаза-модулированным (или -манипулированным). С определенной степенью приближения заменим интегрирование по Х в выражении (20) суммированием. Тогда справедливы пропорциональные зависимости или Ю 12 1п 1=ли 3 У(1) (7* (1) Л ~, щ (22) где (23) Из материала гл. 3 следует, что операции (22), (23) могут быть сведены к сочетанию фильтровой обработки, квадратичного детектирования и суммирования. В соответствии с множителем т)*(к — Г) в (23) импульсные характеристикифильтров (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 [(4), $ 6.21. В остальном применимы изложенные в ~ 6.2 соображения. Так, можно ввести в рассмотрение расстройку приходящего сигнала на т, г" 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 $8.18 405 ВегрВые еилители КВаелатиччые Ветеетрры Рис. 6.70. Многоцелевая схема фильтрового типа для оптимальной обработки быстрофлюктуируюпгего сигнала с частотной или фааовой модуляцией (манипуляцией) 00 р) ( (г),~,г (. р+ г) с() (24) где тр(т, Р) — двумерная автокорреляционная функция без учета модулирующей помехи. При делотаобризном спектре флюктуаций функция неопределенности ф„(т, Р) = ф'(т, г). В противном случае пик тела, а значит, и диаграмма неопределенности, размывается. Последнее утверждение и соответствующая ему формула (24) отражают аффект 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. 5 6.19. Влияние условий распространения на когерентные сигналы, имеющие широкую полосу частот или большую длительность В процессе распространения может изменяться фазовая структура сигнала и его огибающая. Если выходной аффект схемы оптимальной обработки в отсутствие влияния среды можно было охарактеризовать двумерной автокорреляционной функцией ф(т, г) ((7), 9 6.3), то с учетом влияния среды могут потребоваться взаимные корреляционные функции более сложного вида, например 406 й 6.!9 ф(т ~ 0спт 1спз "') ОЪ вЂ” ~ и(а, Р, „Р, „...) Г(а+ ) е " 'с(з, где Р,п „Р,ря, ...
— 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 П„, 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 О,р, определяемый приведенной ниже формулой (4). Дисперсионные искажения приводят к ухудшению разрешающей способности, точности определения координат н к уменьшению отношения сигнал!помеха.
Рассмотрим эти искажения подробнее. Зададимся частотной характеристикой среды К,р()) с учетом двукратного прохождения сигнала через нее и спектральной плотностью сигнала после линейной обработки йг()) = йа(/)К,„, (7), где да٠— спектральная плотность в отсутствие влияния среды. Рис, 6,71. Искажение диаграммы неопределенности колокольного радиоимпульса с постоянной мгновенной частотой, вызванное влиянием ионизированной среды 407 % 6.19 г 2ф (7')=4п — ~ пег, г с о (3) где величина коэффициента преломления п определяется соотношением [(4), 8 5.81. Нелинейность фазо-частотной характеристики приводит к непостоянству времени группового запаздывания отдельных групп частот: ~г 1 ь)н(Л и 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 2г 80 8Минт с и)' гн где М„„, ) М,г(г — интегральная электронная концентрация, в о свою очередь г), — концентрация электронов в отдельных точках трассы (см. 8 5.8). На рис. 6.72 показана зависимость группового запаздывания в ионосфере от частоты 7". Именно этой зависимостью вызван скос диаграммы неопределенности, изображенной на рис. 6.71.
Физически это означает, что ймпульс на выходе схемы обработки становится частотно-модулированным. В окрестности несущей )и )) г'„и, где )„и (гц) ° 9 )г Ми(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 Ы, приближенно определяется выражением д( 16ЗМинт Пи гр и/э 408 Тогда принятое колебание пир(~)= ~ д(1) К„Яе"""Щ.
(2) Из возможных видов искажений (амплитудно-частотных ~К,р())~ + сопз( и фазо-частотных агйК,р()) = — 2ф„(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 8) Искажения сигнала можно считать в ряде случаев допустимыми, если гхг„р не превышает длительности сжатого импульса 1)П„. Отсюда допустимая ширина спектра сигналов П = П,о, распространяющихся в ионизированной среде без больших фазовых искажений, определяется соотношением Сгр П, — 1,9 ! Оз 1гг — о .
(4) з' х'т ннг уа, гач Ю гас лгм меч гв Рнс. 6.73. Ширина спектра П р колебаний, распространнющнхся в ионосфере без больших днсперснонных искажений, в зависимости от несущей частоты (з длн различных значений интегральной концентрации Унв 14В з , ~гоо в у„у Здесь П,р и1а выражены вгц, а )т' — в злект ран ~ма. Рнс. 6.72. Зависимость группово- ннт дены результаты численной оценки П в зависимости от )о и )т'„„,. Если цель находится за ионосферой, то удвоенное значение "Ж'„„, в зависимости от состояния ионосферы н угла места цели лежит в йределах 1О" —:10" (при искусственной ионизации значения )т'„„, могут существенно увеличиваться).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
