Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Метод получения множества лучей в пространстве во многих отношениях аналогичен методу формирования многолучевой ДН в РЛС на одной частоте, но значительно более прост прн практической реализации. Для получения миоголучевой ДН в РЛС с частотным сканированием необходимо излучать и принимать сигналы на нескольких частотах. Таким образом, количество зондирующих сигналов в единицу времени может быть увеличено в число раз, соответствующее числу отдельных частот излучения. На рис, 19, а приведена характеристика 10ч 29! Гл. б. Антенные решетки с частотным сконироааиием измепення ио нременн несущей частоты сигналов, а следовательно, и углового положения луча а РЛС указанного типа.
На рис. 19, б дана структурная схема РЛС. Одну полную группу излу щемых сигналов, каждого на своей частоте, можно аырабатынать периодически э течение эременного промежутка между импульсами, обычно используемого для однозначного определения дальяос! и. В другом случае эти частоты можно излучать одновременно и виде одного импульса, следующего с номинальным периодом поаторения. Сигналы, отраженные от целей, усиливаются н раздельных узкополосных усилителях, каждый нз которых настроен на одну из излучаемых частот.
Поэтому сигнал «Вп $ ы~ щ Передатчик м ь ~ ы1 Сигнал передатчика ы~ хг ! В 1 ' Время гперипды плгдпдапил а Генерапюр частот импульппд/ Акпгепный пергюгю- чатпль Сигнал мепткогп ггтерпдипа г! Ширпвплплппч ' Видеппиигав углпдпго капала Ф 1 узкополосный усилитель приемник Видгппи лал углпдпгп капала у ооч Видепсигкал углпдогп капала Вод Видепсигппл углодпгп капала Аго/г Узкппплппкый усилитель узкппплпгкый усилитель Узкополосный усилитель Рос.
!Э. Схема миогооучеоосо частотного схонорооомо». с выхода каждого из этих усилителей соответствует определенным углоным координатам цели, так как на каждой излучаемой частоте формируется ДН с максимумом и заданном направлении. Сигналы с линейным изменением частоты Другим методом обеспечения быстрого обзора пространстна янляется излучение широкополосного сигнала с линейным изменением несущей частоты (рис.
20Л При изменении частоты излучаемого сигнала максимум ДН соответственно перемешается н угловом секторе и пределах углов от О, до О,. Сигнал, отраженный от цели, расположенной под некоторым углом Ь), имеет энд амплитудно модулиронанного напряжения с огибающей, точно сонпадающей с ДН антенны при прямом и обратном распространении. Длительность сигнала определяется скоростью изменения частоты, а также шириной луча антенны. Принятый сигнал подается на фильтр сжатия импульсов, и котором характеристика зависимости задержки но времени от частоты является зеркальным отображением заэнсимости изменения частоты излучаемого сигнала но времени.
На выходе этого фильтра формируется импульс весьма малой длительности. Как показано н т. 3, 9 8.7, импульсные сигналы со сжатием требуют ннедения фильтров весовой обработки для снижения уровня боковых лепестков. В этом случае функции фильтра весовой обработки выполняет ДН приемопередаюшей антенны. Ограни'юние по скорости сканиронания обуслоплено поло- 999 бе.
Огобемностп примглемая различных сигналов Прплпмаемып спгмсл Втплльс после сггапгпя вне. ЗО. Сигнал е аннеанмн ететм. 293 сой пропускания антенны, определяющей величину минимально возможной длительности принимаемых импульсов после сжатия. Измерение углового положения цели осуществляется методом частотного детектирования По. скольку средняя частота принимаемого сигнала непосредственно связана с уг. ловым положением цели в пространстве, то сигнал, получаемый на выходе частотного дискриминатора, соответствует угловому полоткснию цели.
На дискриминатор подается ограниченный сигнал промежуточной ь частоты с выхода приемника РЛС. Ширина полосы пропускания антенны. В большинстве совремсн- ь Ппспгплтп ных РЛС предельно достижимые пь точности определения координат бгпл целей зависят от ширины полосы и пропускания антенны. В РЛС с частотным сканированием имеют. Ргппчпемггй спгнпл ся некоторые особенности влияния ограничений, характерных блеет для обычных антенн. Переходные процессы н антеннах с частотным сканированием нь приобретают существенное значение, когда длительность излучаемых импульсов сравнима с временем прохождения сигналов Време в антенне. В этом случае происходит искажение формы сигнала, ет снижение коэффициента усиления антенны и искажение ДН антен- ь иы При одновременном действии этих факторов ухушаются резуль.
ВРемя гадеожмп дсеплетре смпптия тирующие характеристики РЛС. Анализ выполняется во вре- ь менной области. При этом прини. маются допущения, что ширина полосы пропускания элементов свизи и излучающих элементов антенны значительно больше ширины спектра сигнала и что излучение осуществляется со всей Време апертуры антенны. Подразумевается таиже, что система от нанененнен еавхода до выхода является линейной. Важным параметром антенны с частотным сканнрованием является се импульсная переходная характеристика Л ((). Путем свертки функции Л (г) и входного сигнала з (г) находится выходной сигнал.
Характеристика Л (() рассматривается только для одного направления излучения. Эта характеристика соответствует сигналу, облучающему цель. Для получения сигнала, распространяющегося до цели и обратно производится вначале сьертка с им. п ульсной переходной характеристикой цели и вновь с функцией Ь(г). Ими ульсная карактеристика точечной цели представляет собой дельта.функцию б (() и не влияет на результаты преобразований. Ниже рассматривается характернстниа д (Л только для одного направления прохождения, поскольку этого достаточно для расчета изменений КНД антенны и разрешающей способности по дальности. Гл.
б, (нтенные решетки с частотным сканированием расчет импульсной переходной характеристики аитеины. Импульсная переходная характеристика линейной антенной решетки с учетом принятых выше допчшеннй рассчитывается для случая, когда относительная фаза вдоль апертуры изменяется по линейному занону. Рассмотрим одномерную питаемую с конца решетку обсцсй длиной Е (рис. 2!), которая имеет функцию облучения по апертуре виде т) (и е!) В (о) е — /сттз! сы — м ! и (20) где В (и) — нормированный сигнал облучения; о — нормированное значение расстояния вдоль апертуры; в — круговая частота; вч — центральная частота; Т вЂ” об!псе врсмя задержки в решетке.
Общее изменение фазы в решетне составляет Т (в — вч) Ампл итудная ДН для непрерывного немодулярованн ого сигнала описывается выражением ! Р (в, 6)= ) Д (и, са) е/тв с(и, — 1 (21) -//г и 1/г х р ег р=х,4Уг/ где и = (и!. з!п 6)/Л = о (Т'/2]сбп О, а Т' = Л/с представляет собой время распространения сигнала в свободном пространстве вдоль апертуры. Функцию р (в, 6) можяо рассматривать как передаточную характеристику линейной системы, н тогда импульсная переходная харантеристнка является преобразованием Фурье: И(,6)= — ' Г Р(в,6)./""Ц . 2п .) !22) После определения импульсной переходной характеристики И (/, О) для нахождения выходного с игпала й (/), соответствующего угловому положению цели 6, необходимо выполнить преобразование свергни любого входного сигнала с функцией И (/, 6).
Для равномерно облучаемой реп!етки справедливо равенство В (о) = 1. Тогда амплитуднан ДН для немодулнронанного сигнала будет т (в, 6) = 2 ып ЦвТ'/2) з)п 0 — (Т/2) (в — вз)) з!п а(вТ/2 — о„Т/2а) =2 в (Т'/2) з!пО-(Т/2) (в-ве) а(в1/2 — ые Т/йи) (23) где а = 1 — (Т'/Т)зтп О. Получаем известное выражение вида (з)п х)/х. Импульсная переходная характеристика антенны определяется функцией И (с, 6) =.
— гес1 ~ — ) е/ос'/е!, ! / / аТ/2 ~саТ ) (24) 1 п ри (! ) ~ 1/2, гес1 (/)= 0 при 1/! > 1/2, где и представляет собой импульсы ВЧ колебаний с частотой в,/а и длительностью аТ. Для луча, направлевного по нормали а= 1, импульс имеет несущую частоту в, и длительность Т.
Следует заметить, что импульсная переходная характеристика имеет длительпосттч уменьшающуюся при положительных зна- 294 6.4 Особенности применения различнык сигналов чениих 8 и возрастающую при отрицательных значениях (), что согласуется с фиаическим смыслом. Импульсную переходную характеристику антенны можно рассчитать для большинства функций распределения облучения по апертуре путем использования преобразования Фурье.
Так каи разрешающая способность РЛС по дальности при приближении длительности импульса передатчика к нулю определяется в пределе длительностью импульсной переходной характеристики антенны, то очевидно, что эта характеристика антенны является иажным параметром среди других тактика-технических данаых РЛС. Изменении КНД антенны в зависимости от длительности импульса можно рассчитать при известной импульсной переходной характеристике антенны. Отношение энергии сигнала, излучаемого антенной в на- % правлении цели, и энергии сигнала на входе антенны экнниз- ь гт 1 лентно отношению действительного КНД антенны 0 и максимального КНД Сгпнк для немодулирова нного си~ наллэ; ф~~ б й (1) т(1 6 (25) аи, аз (1) Ш (у где выходной сигнал р(1) опреде.
ляется путем свертки входного сигнала з (1) с импульсной переходной хзрактеристикой антенны И (1, ()). Для примера рассмотрим прохождение прямоугольного импульса через равномерно облучзелтую антенну, импульсная переходная характернст низ которой уже известна. Ле~ ко показать, что в случае, когда длительность импульсного сигнала Т, меньше длительности аТ импульсной перехолвой характеристики, справедливо ьыражсиие Рнс. 22. Заонсниость КНД потемки отоугу, à — длительность ннпульсното отклика ннтен ны; Ге — длительность ннпульсно~о снаылн (26) Тк ц аТ, а когда Т, больше аТ вЂ” выражение 0 1 ! аТД вЂ” =(! — — — ), Т,ъ аТ.
(27) бюах (т 3 Тк ) На рис. 22 показаны кривые изменения КНД в зависимости от аТ)Те для раииоьгерного и косинусоидального законов распределения по апертуре. Расчет ДН антенны при импульсных сигналах малой длительности. При псрехолпых процессах ДН антенны н дальней зоне меняется во времени. Полная энергия сигнала, отраженного от цели за время длительности импульса, является осяовным параметром прн радиолокационном обнаружении целей Для определения энергетической диаграммы антенны производится интегрирование диаграммы антенны по мощности н течение длительности импульсного сигнала. Энергетическая ДН важна для разработчиков РЛС, поскольку она определяет разрешающую способность н точность измерения угловых иоорцинат, а также уровень помех от местных предметов.
Рассмотрим одномерную решетку с питанием с одного панца (ииеющую рассчитанную иыше импульсную переходную характеристику). Антенна 295 Гд. б. Антенные решетки с частотным сканированием возбуждается коротким импульсом прямоугольной формы. Для этого случая зависимость КНД от угловых координат можно записать в виде е 1 ) т ~ А (о, оз, /) егия е/о ~ !/! 2п(Угь !з !з А (о, ы, !) ~ !/ой — 1 (28) и=(п/ з)п 0)/)о, где йг — ширина апертуры антенны; функция распределения по апертуре А (о, ы, т) записана как зависимость от времени. Для пояснения сути вычислений и оценки влияния длительности импульсов рассмотрим равномерно облучаемую апертуру антенны. Примем длительность импульса, равной Т,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
