Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Векторная диаграмма (а), результирующее наприжсние (О) и напряжение на выходе фазочувствительного детектора (а) при Фг ) и й тлн ~ааааа 9'а луч дуг здук д ~, т Рис, 1.35, Зависимость частоты пульсаций от допплеровской частоты, сдвига фаа аа период посылки и пути, проходимого целью аа период посылки Изменение амплитуды от импульса к импульсу будет определяться величиной угла у „, . Может быть введен период пульсаций (см. рис. 7.34, б) 2иТ пульс и обратная ему величина †часто пульсаций Р Р!фтаааа( пульс В общем случае ~<р „, ~=~<р — 2па(, где и — определяется из условия ~у — 2пп~<п. Тогда частота пульсаций причем условие для а приводится к виду ~ Р— пР ~ ( Р/2.
Отсюда видно, что максимальная частота йульсаций не превышает половины частоты повторения импульсов Р/2. График частоты пульсаций изображен на рис. 7.35 в функции допплеровской частоты Р, соответствующего сдвига фаз за период посылки срт и пути о„7, проходимого целью за период посылки. Существует ряд значений радиальной составляющей скорости, при которых частота пульсаций обращается в нуль, т. е.
пульсации исчезают. В этом случае изображения от движущейся и неподвижной цели на индикаторе с амплитудной отметкой не отличаются между собой. Эти скорости называются «слепыми» и соответствуют: — значениям допплеровской частоты, кратным частоте повторения, — значениям сдвига фаз фт 2пп, 464 $1.1$ — значениям пути, проходимого целью за период посылки, равным целому числу полуволн.
«Слепые» скорости 'рассчитываются по формуле фт нх ге» 2T (2) Если радиальная составляющая скорости цели отличается от «слепой», то движущуюся цель можно отличить от неподвижных по пульсациям импульса на экране индикатора с амплитудной отметкой (рис. 7.36), что может быть использовано для выделения целей на фоне отражений от неподвижных местных предметов.
Однако во многих случаях возникает необходимость «остановить» пульсации пассивных помех от движущихся с некоторой скоростью дипольных отражателей. Если в этом случае в качестве впорного на фазочувствительный детектор подавать неизменное по фазе напряжение задающего генератора, то вектор напряжения отраженного сигнала за каждый период посылки поворачивается по отношению к опорному на угол грг = ЙплТ. Соответственно изменяется результирующее напряжение, что и приводит к пульсациям напряжения помехи. Чтобы избежать пульсаций, достаточно изменять с постоянной скоростью фазу опорного напряжения так, чтобы это изменение фазы за время Т по величине и по знаку соответствовало изменению фазы грг = ьа п Т приходящих колебаний помехи.
Как известно, равномерное изменение фазы произвольного колебания во времени означает изменение частоты колебаний, в данном случае частоты колебаний задающего генератора на допплеровскую частоту помехи вал „. Малое изменение частоты может быть осуществлено схемами двукратного преобразования частоты с использованием высокостабильных (например, кварцояанных) гетеродинов. Здесь колебания частоты 7» преобразуются в колебания частоты 7', = га — ~„(дРУгие комбинационные частоты отфильтРовываются за счет выбора достаточно большой частоты 7,).
Колебания частоты 7, преобразуются в колебания частоты (о=у,+ + (), — с'„) = ~е — Р„. Соответствующая схема преобразования опорных колебаний до подачи на фазочувствительный детектор показана на рис. 7.37. Она позволяет путем изменения частоты одного из гетеро- динов учесть скорость ветра, в связи с чем ручку изменения частоты гетеродина НаЗЫВаЮт руЧКОй «КОМПЕНСацнн СКОрОСтИ Рис. 7.36. Вид экрана ветра». При повороте этой ручкисоздается амплитудного индинато- ра при поднлючении такой же эффект, как если бы радиолока- его на выход фаэочувтор сам испытал «поддув», т.
е. Стал пере. «твительиого детектора !6 з . а»ор 465 Рис. 7.37. Блок-схема когерентно-импульсного радиолокатора со схемой компенсации действия ветра (при компенсации Р„=рд п) мешаться со скоростью ветра. В результате изменения частоты опорного напряжения видеоимпульсы цели после фазового детектора оказываются модулированными колебанием д о п п л е р о в с к о й р аз н о с т н о й ч а от о ты гдр, представляющей собой разность допплеровской частоты цели й частоты «поддува», величина которой определяется положением ручки «компенсация скорости ветра».
Частота пульсаций импульсов цели будет определяться теперь формулой (3) куда вместо частоты гд вошла допплеровская разностная частота Рдр. «Слепые» скоРости пРи этом бУдУт о(л) лл гсл йт гп (4) 3 7.13. Принципы череспериодной компенсации иа видеочастоте Описанная в предыдущем параграфе визуальная селекция видеоимпульсов от движущихся целей на экране индикатора с амплитудной отметкой затрудняется, если пассивная помеха сплошь 466 $733 где о„, — скорость, соответствующая «поддувум В результате пульсации помехи на индикаторе ослабляются.
Наряду со схемой (рис. 7.37), где устройство «поддува» включено в цепь опорного колебания фазового детектора, возможно его включение в тракт принимаемого сигнала. В обоих случаях будет меняться сдвиг фаз принимаемого и опорного колебаний. Обе схемы. называют схемами преобразования фазы, а не частоты, так как говорить о преобразовании частоты на единицы герц при спектрах сигнала порядка мегагерц вряд ли целесообразно. забивает экран. Визуальная селекция не применима, кроме того, при использовании индикаторов кругового или растрового обзора с яркостной отметкой.
Поэтому нужны схемы, позволяющие исключать помеху, сохраняя отметки от целей, радиальные скорости которых не являются «слепыми». Для решения этой задачи можно испольэовать схемы однократного или многократного череспериодного вычитания на видеочастоте. На рис. 7.38 поясняется работа схемы однократного череспериодного вычитания с временнбй точки зрения.
Показаны соответствующие осциллограммы напряжений: незадержанного и(т), задержанного и(1 — Т) и результат их вычитания и(т) — и(г — Т), после которого получаются положительные и отрицательные импульсы от движущейся цели. Наконец, показан результат двухполупериодного (по отношению к огибающей частоты пульсаций) выпрямления этих импульсов, после чего пульсирующие импульсы от движущихся целей имеют одну (положительную) полярность и могут быть поданы для управления яркостью трубки индикатора с яркостной отметкой. Поскольку система череспериодного вычитания на видеочастоте (до двухполупериодного выпрямителя) является линейной, можно и(е/ л,и) ~ь (гй Рнс.
7.38. Пояснение принципа действия одномратпого череспернодного вычитания с временной точна зрения 1й' пояснить ее работу, как и системы на промежуточной частоте, со спектральной точки зрения. Прн этом надо учесть специфику спектра последовательности двухполярных видеоимпульсов, имеющей в качестве огибающей синусоиду допплеровской частоты. Известно, что бесконечная периодическая последовательность импульсов периода Т = НР (без модуляции) может быть представлена рядом Фурье: и(Г) = — '+ ~~ А„сов 2лйРУ.
д=! Тогда двухполярная последовательность импульсов, модулированная допплеровской разностной частотой Р, р, будет и (Г) соз 2лР„г = —" соз 2лРд Г+ + ~~.", А„(сов 2лйП сов 2лРд р д=! т. е. и (1) соз 2лРд р ! = — соз 2лРд р ! + д! + ~~~ — ~ (соз 2л (йР+Рд р) (+ соз 2л (йР— Рд р)Г). (3) Ау, д=! Амплитудно-частотные спектры периодической (немодулированной допплеровской частотой) и двухполярной (модулированной) последовательностей видеоимпульсов представлены на рнс. 7.39. Характерным для двухполярной последовательности импульсов является расщепление каждой спектральной линии частоты йР(й ~ Π— номер гармоники) на пару спектральных линий (дуплет) йР+ Рдр и ЙР— Рд р.
Для случая й = О имеет место замена нулевой частотй допплеровской. На тех же рисунках пунктиром показана амплитудно-частотная характеристика схемы однократного череспериодного вычитания. Как можно видеть, эта схема полностью подавляет все гармонические составляющие бесконечной периодической последовательности импульсов от неподвижной цели; соответствующие гармонические составляющие модулированной последовательности движущейся цели пропускаются. Поскольку эти составляющие в различной степени ослабляются в зависимости от значения допплеровской частоты, амплитуда пульсирующих импульсов (как и ее среднее значение после двухполупериодного выпрямления) зависит от радиальной скорости движения цели. Зависимость отношения амплитуды пульсирующих импульсов (или ее среднего значения) на выходе схемы к амплитуде входных импульсов от радиальной скорости движения цели называют ам- 468 й 7.13 плитудно-скоростнои характеристикой схемы череспериодного вычитания.
В случае однократного вычитания и при отсутствии обзора последнюю можно найти, составляя разность двух модулированных допплеровской частотой последовательностей видеоимпульсов единичной амплитуды — незадержанной и задержанной. Выражение для этой разности имеет вид и (7) соз 2пРн р 7 — и (7 — Т) соз 2пР„р (7 — Т) = т( = и(7) ( — 2) з(п яР рТ з)п 2пРд р ~7 — — ~ при и (() = и (7 — Т). Для рассматриваемого случая отношения амплитуды и среднего значения выходных пульсируюших импульсов к единичной амплитуде входных импульсов определяются выражениями: У,м„,н,= 2!з!и пР„Т ~ =2~в(п 2п — (脄— и„„) ~, т 2 т (4) ХЛ~ 1' Р Г 7Г .ГГ оГ бг РГ Г)т Р Га Г-Гд 7Г-Га 3г.га ФГ-Га 5Г Гд РГ-Гд Гlтн ГГ 7ГГ УГГ ОГГ' РГГ б/ рис.
7 З9, Амплитудно-частотные спектры последовательности видеоимпульсов на выходе фазочувствительного детектора (сплошные линии) и амплитудно-частотные характеристики схемы череспериодного вычитания (штрих- пунктир): я-объеит неподвижен; б — объект движетея (Г = Г др д) $7.13 469 Кан(дое из этих выражений можно рассматривать как амплитудно- скоростную характеристику схемы однократного череспериодного вычитания.
Скорости и,"„= пИ2Т + о„„по-прежнему можно назвать (я) «слепыми» скоростями. На этих скоростях имеют место провалы амплитудно-скоростной характеристики до нуля. Значительное спадание амплитудно-скоростной характеристики (например, на 10 дб и более) имеет место и в окрестностях оо,"„называемых зонами «слепых» скоростей. При включенном обзоре вместо периодической последовательности радиоимпульсов от цели приходит пачка радиоимпульсов. Соответственно этому после фазочувствительного детектора будет наблюдаться пачка модулированных допплеровской частотой видео- импульсов. Спектральные линии при этом расплываются в спектральные области, которые подавляются не полностью. Компенсация видеоимпульсов будет при этом также неполной, особенно тех из них, которые соответствуют моментам нарастания или спадания пачки.
К аналогичным эффектам приводят амплитудные и фазовые флюктуации, связанные с разбросом скоростей отражателей. В этой связи могут применяться схемы двукратной череспериодной компенсации, имеющие синус-квадратные амплитудно-скоростные характеристики, их видоизменения с использованием обратных связей, а также схемы многократной компенсации, которые имеют более широкие области подавления амплитудно-скоростной характеристики (в данном случае на видео-, а не на промежуточной частоте). Следует обратить внимание на то, что форма пачки радио- импульсов после фазочувствительного детектора и схемы череспериодного вычитания искажается из-за эффекта их пульсаций (рис. 7.40, а, б) даже в том случае, когда сама цель не флюктуирует.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
