Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Дилей 3.4. Общие соображения по выбору зондирующего сигнала РЛС Характер н качество информации, доставляемой РЛС, завнснт от струк|у ры н свойств зондирующего сигнала. В зависимости от назначення РЛС зондврующнй сигнал должен позволять реалпзоватги !) энезгню нзлучсння, достаточную для обнар;ження целей н оц~ нкн вх пара.~етров: 2) тоебуеьое разрепенне целей н 3) дос,аточное подавченне помех (нежелательных ьграженных сигналов).
Первое успешное прнмененне сложного зондирующего сигнала в виде последовательностн длинных нмпульсов с внутрнкмпульсной модуляцией по несущей частоте было осуществлено в начале 50-х годов, когда испытывались первые РЛС со сжатием импульсов [1, 2). В этих РЛС использовался зонднрующкй нмпульс с лннейно нарастающей (нлн убывающей) несущей частотой, а эхо-снгнал пропускался через согласованный фильтр прнемннка, в результате чего осуществлялось снсатне энергии эхо-снгнала на коротком интервале временн.
Таким путем одновременно достнгалнсь н большая энергкя излучения, свойственная длинному (несжатому) зонднрующему импульсу, н высокое разрешение целей, свойственное короткому сжатому эхо-нмпульсу. С начала 50-х годов термин сжатие иллульсоа стал означать любой метод импульсной раднолокацнн, в котором" для указанных выше целей путем того клн иного вида моду. 'ляцнн Пманнпуляцнн) внутонимпульсяых колебаний достигается высокое значерйеЕчзы зондирукл4егьр импульса, а" затем путем надлежащей фильтрации производится сжатйе во временн энергии эхо-снгналов. В приемниках РЛС обычно используется согласованный фильтр. Такой фнльгр макснмнзярует отношение снгнал/шум прн адднтнвном белом гауссовом шуме н обеспечивает нанбольшую вероятность обнаружения целей.
В начале 50-х годов Вудворд создал единицу теорию разрешающей способности РЛС. которая объеднннла понятия сжатия импульса н согласованной фильтрации в одной полезной функцнн, получившей нанменованне функции неопределенности. Эта функция описывает свойственные раднолокацнонным снг. папам способности н свойства: разрешаюгцую способность, меру неопределенности,теореткческую точность измерения н степень подавленнн пол1ех. Функцня неопределенности стала основным математическим инструментом прн анализе, синтезе н исследовании радиолокационных сигналов. Радиолокационного сигнала, который бы идеально подходил для любых применений, не существует даже теоретически.
По этой причине в некоторых РЛС предусматривается возможность работы с несколькими различными снгналами, каждый — для соответствующей задачн. Выбор сигнала для данной ситу. ацнн требует знания информации, которую РЛС должна получить, н информации, которую она должна исключить. К информации, которую необходнмо получить, может относиться любая нз следующих величин (нлн все сразу): дальность, раднальная скорость, радиальное ускорение, эффективная площадь рассеяния (ЭПР), спектр отраженного целью сигнала, его амплитуда, фаза н полярнзацнонные свойства.
Прн выборе снгнала следует учитывать также требуемые скорость передачи данных н точность измерений. Для определения информации, подле- 104 ЗЛ. Общие соображения по выбору зондирующего сигнала РЛС жащей исключению, надо знать условия и обстановку, в которой РЛС придется работать и которая влияет на требования, предъявляемые н разрешающей способности и степени подавления мешающих отражений от местных предметов.
Перечисленные ниже общие требования н выбору сигнала часто противоречат друг другу (как теоретически, так и практически). Поэтому при выборе сигнала РЛС нередно приходится прибегать к компромиссному решению. Энергия сигнала. От полной энергии зондирующего сигнала, излучаемой РЛС, зависит ее способность обнаруживать цели и производить точные измерения при наличии шума. Первый шаг при выборе зондирующего сигнала заключается в определении из уравнения дальности радиолокации энергии, необходимой для обнаружеиня и измерения параметров зхо-сигнала на максимальной дальности действия.
Затем следует выбрать вид и способ формирования сигнала, обладающего такой энергией (4). При этом ограничивающим фактором часто бывает пиновая мощность излучения РЛС. Разрешающая способность. Способность РЛС различать две близко отстоящие друг от друга цели называется разрешающей способностью. При выборе и формировании сигнала приходится учитывать разрешение по дальности, по допплеровской скорости н иногда по радиальному ускорению.
Подавление от,»имений от мгстных предметов Все радиолог ацнонные отражатели, за иснлючением «полезной» цели, называются источниками мешающих отражений или помехами от местных предметов. Примерами таких источников являются земля, море, дождь и дезориентирующие искусственные дипояьные отражатели.
При обработке сигнала, отраженного от конкретной цели, обычно приходится добиваться, чтобы отражения от всех мешающих отражате'лей были достаточно минимизированы ияи разрешены. Это обычно достигается иадлежзщим формированием зондирующего си~нала РЛС. Неопределенности различнаго вида. Эхо-сигналы, поступающие с различных дальностей, которые для РЛС неразличимы, считаются поступающими с неопределенных дальностей. Существуют также аеопределенные скорости и ускорения цели.
Мертвые воны. РЛС, ноторые не могут принимать сигналы зо время излучения, имеют «мертвые» зовы. Эхо-сигналы от целей, находящихся в мертвых зонах, достигают РЛС во время, когда станция излучает, а не принимает, и, следовательно, утрачиваются. Ближайшее расстояние от РЛС, начиная с которого она принимает эхо-снгналы, называется минимальной дальностью.
РЛС, -работающие в режимах длительного (непрерывного или почти непрерывного) излучения, обычно имеют большую минимальную дальность. Точность. Среднеквадратичное огнлонение оценки некоторых параметров (например: дальности, допплерозского смещения частоты, ЭПР цели и др.), обусловленное действием шумов, характеризует точность РЛС. Понимаемую таким образом точность нередко ошибочно смешивают с точностью, которая хаРактеризуется полной ошибной системы, включающей танже систематические ошибки (ошнбни смещения), Первое же понятие ошибки э~ого вида не охватывает. Точность, определяемая дисперсией ошибки, зависит от отношения сигнал/шум н структуры сигнала.
Практическая реализуемость генерирования и излучения выбранного зондирующего сигнала, а также устройства обраоотки эхо-сигнала, само собой разумеется, должна обеспечиваться. Стоимость и сложность оборудования и аппаРатуры следует рассматривать с учетом преимуществ, получаемых благодаря использованию сложных сигналов. Эта глава посвящена теоретическим аспентам построения радиолокационных сигналов. В э 3.2 изложен математичесний аппарат, необходимый для описания Р~диолокационных сигналов и приемных фильтров.
Основной математический инстРумент, применяемый для построения и исследования радиолокационных сигналов, — функция неопределенности, которая рассматривается в 4 З.З (зместе с несколькими ее интерпретациями и формами). Более теоретические ас"екты Функции неопределенности вынесены в $ 3.5. Свойства ряда распростра- 105 Гх. 3. Теория радйолохациоимых сигиалоа яенных полезных н ннтересных сигналов описаны в $3.4. В 4 3.6 рассмотрены вопросы построения снгналов, предназначенных для подавленна мешающяк сигналов от местных отражателей, а также методы синтеза сигналов.
Практические аспекты реализации снгналов наложены в гл. 3, т. 3, посвященной РЛС со сжатием нмяульгюв. 3.3. Математическое представление сигналов н фильтров Нредставленне сигналов дейстантельмымн фувкциямн времени. Радяолокзцнонный сягкал можно зыразнть действительной функцией временн х (1) = а (Г) соз (2п)ь(+ ф ())), (1) где а (1) — функция, выражающая амплитудную модуляцию; ф (Г) — функция, Учнтыввощан фазовУю модУлнцвю сигнала; (ь — негУщаа частота.
Обычно рацнолоквцновный сигнал бывает узкополосным т. е. а (1) в ф ()) явл,ются медленно взменяющимнся фуякцнямн времеян по сравнению с функцией сг ) 2п(сд В тиком случае а (В называют огибаю)цел иесуи,гго кахебаиал соз 2щьВыразкенве (1) моксно переписать: х (() = о (() соз 2н)ь) — д (() з)п 2л/ьй !)еадратуриые сагпиихх)ощие модуляции р (Г) — а (т) созф (1), у (1) а ()) 5)пф ()) (3) можно получить вз действятельного узкополосного сигнала х ()), умножив на 2соз 2л)ь( и па — 2з!п2п)ь( соответственно н пропустив результаты через фильтры нижних частот для устранения составляющих с частотой 2)ь) .
Частотная модуляция сигнала (1) выражается функцией Р(1)=— 1 л ф(() (4) 2п б( Преобразовавав Фурье (б,б). Рвдволокацвавный сигнал ма)кно также опвсывать его гармоническим составом. Онисалне овевала в частотвой обллста— частотный спектр 3 ()) — опрелеляегся иреабразоеаиием Фурье временной функ. цнв з (В'*): 3 (() — ~ з(Г) е — !т пп зт О Обратное иреебразааание Фурье з (Г) = ~ 5(Т) е'т"1) г(Т *) Для втой пели обычно используется устройство в виде двух фазовых детекторов с опорными колебаниями соз 2я(",Г н — з!п 2л(ь).
— Рьй. '*) Действнтельные и комплексныефункцнн н постоянные,величавы далев обозначены согласно спвску обозначений, приведенному з новце данной главы. В частности„щметнм, что функция х (() всегда запнется действнтельной. тогда как з (!) может быть комплексной. Знак ' означает комплексно-солряженнукь неличнну. 8.2. Магематичслое преостаелепве сялиалое и фильтров Фуииини Ю (г) и з (1) образуют п а р у преебравыалжй Фурье Ряд основных пар преобразований Фурье приведен в табл. 1. Ниже ярнводятси некоторые другые свойства преобразований Фурье.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
