Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Проблема повышения разрешающей способности по дальности и методы сжатия импульсов рассматриваются в т. 3, гл. 8, где показано, что можно обеспечить разрешающую способность, которая значительно превышает значение, соответствующее длительности импульса, применяя широкополосные сигналы. Так как в т. 3, гл. 8 метод сжатия импульсов рассмотрен достаточно подробно, в данной главе он разбирается применительно лишь к методу синтезирования апертуры.
В частности, при применении оптических систем обработки одновременно выполняется сжатие импульсов и сжатие луча по азимуту. В данной главе рзссматриваются самолетные РЛС, в которых используется метод синтезирования апертуры. Этот метод обеспечивает значительно лучшее разрешение элементов земной поверхности, чем то, которое определяется шириной ДН обычной (физической) антенны. Принцип работы РЛС с синтезированием апертуры (РСА) основан на создании эквивалентных апертур с увеличенной эффеитивной длиной, что достигается с помощью специальных методов обработки сигналов, а не увеличением физических размеров апертуры реальной антенны. При анализе возможностей РСА рассматривают их характеристики.
сравнивая с обычными линейными антенными решетками. В таких решетках применяется ряд излучающих элементов, расположенных в соответствующих точках вдоль прямой линии. В линейной антенной решетке сигналы при передаче подаются одновременно на все элементы. Соответственно в режиме приема все элементы принимают сигналы также одновременно. Для связи между элементами решетки используется волновод или другая линия передачи.
ДН формируется при суммировании сигналов, принимаемых отдельными элементами решетки. При идентичности излучающих элементов ДН линейной АР равна произведению ДН отдельного элемента и множителя решетки. Множитель решетки имеет значительно более узкие ДН по сравнению с ДН одного антенного элемента.
Ширина луча () такай антенны на уровне половинной мощности результирующей ДН определяется выражением () = ЛГ(., (1) где ( — физическая длина решетки; Х вЂ” длина волны. 337 Гл. 8. Радиолокационные станции с синтезированием апертуры В РСА используется всего один излучающий антенный элемент (реальная антенна), который последовательно занимает положение вдоль траектории полета, В каждом из этих положений излучаются и принимаются сигналы. Отраженные от целей сигналы запоминаются в устройстве памяти. Весьма существенно, чтобы запоминалась как амплитуда, так и фаза принятых сиг. палов. После результирующего перел~ещения излучающего элемента на вели. чину )егг сигналы в запоминающем устройстве (ЗУ) становятся весьиа схожими с сигналами, которые принимались элементами реальной линейной решетки.
Если сигналы в ЗУ обрабатывать по такому же алгоритму, что и при формировании реальной линейной решетки, то получим эффект приема сигналов на антенну больших размеров. Этот метод назван методом синтезирования апертуры. В самолетной РЛС картографирования земной поверхности л(Н антенны устанавливается в боковом направлении. Излучающий элемент линейной решетки смещается за счет движения летательного аппарата. Лискретные положения одного элемента соответствуют элементам реальной решетки в моменты передачи и приема сигналов. Разработчик РСА имеет бдльшую свободу выбора алгоритма обработки сигналов, чем конструктор РЛС с реальными линейными решетками. Эта свобода выбора определяется тем, что сигналы в ЗУ можно селектировать по дальности и при веобходимости сигналы разных дальностей можно обрабатывать различныл~ образом.
Однилл из важных видов такой обработки является фокусировка. Реальную линейную антенную решетку, в принципе, можно сфокусировать на определенную дальность с некоторой глубиной резкости. Однако большинства реальных антенных решеток ие фокусируются, или, иначе говоря, антенна фокусируется на бесконечность. В РСА, однако, фокусировка, может быть выполнена для каждой дальности раздельно, соответствующим изменением фазы принимаемых сигналов до их суммирования. Эта фокусировка обеспечивает получение эффективной синтезированной апертуры.
Более того, при необходимости для каждой дальности можно произвести весовую обработну с различными ноэффициентами, хотя обычно для всех значений дальности весовая обработка одинакова. Существует и другое немаловажное различие между реальными и синтезированными линейными решетками: разрешающая способность РСА по ази. мугу в 2 раза лучше по сравнению с разрешающей способностью реальной антенной решеткой таких же размеров Рассмотрим сначала физический смысл этого различия.
В реальной линейной АР в режиме передачи происходит облучение всей области цели, так что избирательность по угловым координатам обеспечивается только при приеме. Разность фаз сигналов, принимаеллых каждым элементом АР при суммировании, определяет ЛН всей антенны. В РСА нзлу. чает и принимает сигналы адин и тот же элемент, и поэтому фазовый сдвиг, происходящий при распространении сигналов до цели и обратно, определяет формирование эффективной )(Н. Эта особенность приводит к увеличению набега фазы в 2 раза. Можно записать выражение: Ре г г = ) / ( 2) ем ) (2) где ))вЛ вЂ” ЭффентивнаЯ шнРина лУча сннтезиРованной апеРтУРы на УРовне половинной мощности; ь Л вЂ” длина синтезированной апертуры.
Рассмотрим подробно вывод формулы для разрешающей способности РСА по азимуту. Обозначим через О горизонтальный размер апертуры реальной антенны бортовой РЛС картографирования земной поверхности. Линей. ная ширина луча в горизонтальной плоскости на дальности )с определяет максимальную возможную длину синтезированной апертуры на этой даль- 333 В.2. Факторы. влияющие ип разрешающую способность РЛС ности Ширина луча такой антенны равна Х/О, поэтому длина синтезированной апертуры 6„1 =ЛЛУО.
(3) Линейная разрешающая способность по азимуту 6»х равна произведению эффективной ширины луча, определяемой из формулы (2), и дальности )с; бах=пег! )т (4) Выполняя соответствующие подстановки пз формул (2) и (3) в равенство (4), получаем бах = ()с/2) етг) о=) 11~>)2)хй=))/2 ° (5) Как следует из (5), линейная разрешающая способность по азимуту не ззвиспт от дальности и длины волны. Более того, видно, что лучшая разрешающая способность достигается при меньшем, а не при большем размере апертуры реальной антенны.
Подобные особенности РСА определили дальнейшие направления развития и совершенствования РСА. Основные идеи построения РСА в США были высказаны в 1953 г. (1). Большинство разработчиков, занимавшихся этой проблемой на раннем этапе, рассматривали нефокусированные синтезированные апертуры.
На было известно, что более высокую разрешающую способность можно получить прн введении фокусирования, так как оно устраняет ограничения по максимально возможной длине синтезированной апертуры. В следующих разделах рассмотрены некоторые особенности и характеристики РЛС'с фокусированной и нефокусированиой синтезированной апер. турой. 8.2. Факторы, влияющие на разрешающую способность РЛС с синтезированием апертуры В нижеследующих параграфах дано краткое сравнение РЛС с обычными антеннами, с нефокусированной и фокусировапной синтезировзнной аперту.
рой (2, 3). Используя терминологию применительно к РСА, сравнивают разрешающую способность трех вариантов РЛС. В данной главе проведен детальный анализ одновременного разрешения по дальности и азимуту. Три варианта РЛС сравниваются по азимутальной разрешающей способности. Рассматриваются РЛС: !) с обычной антенной. в которой разрешаю. щая способность по азимуту зависит от ширины луча; 2) с нефокусированной синтезированной апертурой, где длина синтезированной апертуры выбирается максимально возможной при отсутствии фокусирования; 3) с фокуснрованиой синтезированной апертурой, где длина синтезированной апертуры устанавливается равной линейной ширине луча реальной антенны при излучении на заданной дальности. Линейная разрешающая способность по азимуту для РЛС с обычной антенной определяется формулой бах опычи = х )зЮ (6) Для РЛС с нефокусированной синтезированной апертурой бах иф= lхУИ (У) соответственно для РЛС с фокусирозанной синтезированной апертурой бах ф=))12, (8) 339 Гл.
8. Радиолокационные станции с синтезированием апертуры сигнала РЛС;  — горизонтальный раз)е — дальность. На рис. 1 представлены пособности по азимуту для каждого ваности. Зги графики относятся к реальной антенне с апертурой, равной 1,5 м при )з = 3 см. РЛС с обычной антенной. Для достижения требуемой разрешающей способности по азимуту в РЛС с обычной антенной используется уз-. кая ДН. В этом случае разрешение целей зависит от того, находятся они в пределах ширины луча или нет. Зто общее положение, хотя и существуют методы различения целей, отстоящих друг от друга на угол мень.
ший, чем половина ширины луча. Методика расчета линейной раз. решающей способности по азимуту для РЛС с обычными антеннами хо рошо известна. В расчетной формуле учтено, что ширина ДН определяется соотношением Х1Р, а линейный размер ширины ДН на дальности 0 равен произведению ширины ДН и дальности. В результате получаем формулу (6). Из теории антенн известно, что формула (6) справедлива для Дт! в дальней зоне. Дальная зона начи. нается на дальности ам!о, которая определяется выражевием где )ь — длина волны излучаемого мер апертуры реальной антенны; графики линейной разрешающей с риента РЛС а зависимости от даль д00 (00 00 вг дд $ Уд 6 б Ф ю 0,00 О 0( (0 (00 ((апэиосатэ, ыодсц миля Ряс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
