Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 2 - 1977 г. (1151801), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Устройства обработки при синтезировании апертуры. Существует много возможных вариантов устройств обработки сигналов. Реализация уравнений (77) и (78) обеспечивает создание РЛС соответственно с фокусированной и нефокусираваннай синтезированной. апертурой. Фсгпсппенка с записью и йг/к ическйн а $ Нстсчник ~/ саста Ксп ру Рнс. З. Оптичвсноо устрояство обработки сигналов с ноннчосноа линвоз, Многие устройства обработки сигналов являются эдектронными по сзо. ей природе, а необходимые операции выполняет или аналоговая, или цифровая ЭВМ.
Рассмотрим блок обработки аналогового типа, а также оптические устройства обработки сигналов. В аналоговом блоке обработки для запоминания и обработки сигналов используется рециркуляционная линия задержки ЛЗ. Время рециркуляции в ЛЗ выбрано равным периоду повторения импульсов РЛС. Таким образом, предыдущий принимаемый сигнал появляется на входе ЛЗ в тот же момент времени, что и каждый новый принимаемый отраженный импульс.г(еобходимое суммирование обеспечивается сложением нового импульса и частичных сумм, уже илгеющихся в памяти, Хотя таким путелг можно произвести частичную весовую обработку, требования к стабильностн рецнркуляционной ЛЗ обуславливают необходимое значение коэффициента передачи замкнутой цепи несколько меньшее единицы.
Для такай цепи характерна логарифмическая весовая обработка, при которой прежние данные (сигналы) подвергаются весовой обработке с большим коэффициентом ослабления, чем новые данные. Во многих электронных системах обработки проблема запоминания становится весьма острой. Чем выше требуемая разрешающая способность и больше интервал дальности участка поверхности земли, отобралгаемога РЛС, тем более жесткие требования предъявляются к емкости систем памяти, причем эти требования зачастуго бывают более важнычи, чем возможность реализации требуемых алгоритмов обработки. Способы обработки сигналов, первоначально использовавшиеся в РСА с фонуснрованнай апертурой, основаны на прннпипах оптики.
Оптические устройства а РЛС с синтезированием апертуры. При описании работы оптических устройств обработки сигналов (рис. 5) основное внимание уделяется рассмотрению математических преобразова-. 354 г 8гй Теория обработки радиолакационнегх сигналов в РСА ний, осуществляемых оптической системой, которые обеспечивают выполнение синтезирования апертуры.
Прежде чем рассматривать реальное оптическое устройство, целесообразно проанализировать оптическую систему, показанную на рис. 6. В этой систелге источник Я вместе с коллимирующей линзой йг формирует плоскую пространственно когерентную волну света, предназначенную для облучения записи сигналов. 7(лгу) ТЕ Г(глтЯ Рг Ре Г(гхг)7)-ДГ(х, У)еху ~7)г(оси+/ЗУ) ~ агг дУ Рнс. а. Оптическая система для получеивя даухмервого спектра оптичесного снгмала. Запись выполнена в виде транспаранта, расположенного в плоскости Р,.
В работах (6, 7) показано, что при размещеник линзы (.х на фокальном рас. стоянии вправо от плоскости Р, распределение света в плоскости Р„отнесен ной на фокусное расстояние от линзы йя, является двухмерным спектром сигнала транспаранта в плоскости Р,: Г(а, 8)=) ) )(х, у) е ) юл +РР дхс(у, (79) где и и р — направляющие косинусы линии от центра линзы йх к точкам в плоскости Р,. )'(х.у) Г(гх,у) с( РГ Ьу бу Ру Г(и,у) Н(х,у)ехр ~кахчах Рис, 7. Оптическая система для многоиавальвоге ввалила спектров одномерных оптиче- ских свгналоя.
Система существенно видоизменяется при введении цилиндрической линзы (рис. 7). В этом случае двухмерный анализатор спектра (рис. 6) преобразуется в многоканальный спектр-анализатор, действие которого соответствует преобразованию Г(и, У) ) г'(х, у)е г"их г(х. (80) ()з (80) следует, что если значение а = О, го можно одновременно выполнять большое число операций интегрирования по х для каждого значения у. Этот процесс реализуется при условии, что в снстелге на рис.
7 световой поток проходит в узкой щели вдоль линии а = О. Таким образом, система 385 Гл, 8, Радиолокационные станции с синтезированием апертуры с узкой щелью способна выполнять одновременно большое число операций интегрирования: Е (О, д) = ) / (х, у) ах. (81) ()ри использовании в РСЛ подобной системы каждое значение у соответствует сигналу для определенной дальности. Сигналы вдольюси х представляют собой последовательность сигналов, принимаетгьгх элементами синтезированной антенной решетки. Интегрирование, выполненное для каждого значения у, представляет собой операцию, необходилгую для синтезирования апертуры. Далансстр ~ грстоплгнна с запасаю сагналсд Рпс.
а. К поисиснню принципа рабаты РЛС с смитозиронанисм апсртурыг а — гсомстрнческан схема; б — Фотопленки с заннсыо отраженных снгннлон, Рассмотрим процесс формирования синтезированной апертуры Допустим, что самолет (рис. 8, а) летит на высоте Ь над поверхностью земли вдоль пси х. РЛС излучает последовательность импульсов. Вид траектории полета показан отрезком прямой АВ. На борту самолета находится антенна бокового обзора, облучающая поверхность земли, Отраженные сигналы принимаются последовательно во времени в зависимости от расстояния до цели. Они записываются на фотопленку непосредственно друг за другом (рис.
8, б). Снгналы с определенным значением а на фотопленке соответствуют цели на данной дальности. Например, запись в пределах узких прямоУгольников 0 и Е соответствует принимаемым отраженным сигналам от целей на максимальной и минимальной дальностях.'Следует отметить, что протяженность записи сигналов, отраженных от целей, расположенных на больших дальностях, превосходит по размерам запись сигналов для меньших аальностей. Последовательность записей сигналов при данном значении р (наяризгер, в виде прямоугольника С на рис.8, б) соответстнует отраженным сигналам, которые принимали бы отдельные элементы антенной решетки при условии, что излучение также осуществляется этими элементалги.
Каждый элеМент такой эквивалентной решетки расположен в последовательных точкак. 386 блй Теория обработки радиолокационных сигналов в РСА ««+А(2 ео (до хо) = — ] з (х — хо, У) йг (х, У) е'о Ы Ю бх, «о — А/2 (82) где 5«(х, д) — требуемая весовая функция; ф (х, у) — функция, характеризующая фазовый сдвиг сигналов, необходимый для фокусировки апертуры; з (х, у) — запись последовательности радиолокационных сигналов на фото.
пленке. Интегрирование выполняется в пределах оптической апертуры длиной А н с положением центра в точке хо. Аргумент х — хо в подынтегральном выражении показывает, что запись сигналов анализируется в тот момент, когда координата х = хо и находится в центре оптической апертуры. Следует отметить, что (82) соответствует записи выходных сигналов одновременно для всех дальностей уо, являющихся наклонными расстояниями до точек поверхности земли. Оптическая система, способная выполнить математические операции вида (82), показана на рис. 5. Источник 8 н коллимирующая линза Ст создают плоскую пространственно когерентную волну, распространяющуюся вправо.
Сигнал з (х, у) представлен в виде записи на фотопленке, перемещающейся вдоль оси х в плоскости Р,. Поэтому, когда некоторая исходная точка х на фотопленке принимает знзченне хо, сигнал в плоскости оптической апертуры имеет внд з (х — хо, у). Линза Со является конической (8] и обеспечивает фазовый сдвиг сигналов в соответствии с функцией ф (х, у) в (82), необходимый для фокусировки. Функция ф(х, у) соответствует значениям требуемого сдвига фазы для сигнала кзждой точки записи, обеспечивающего синфазность сигналов при суммировании нх на выходной щелевой диафрагме. В плоскости Рд транспарант имеет прозрачность йг (х, у), обеспечивающую необходимую весовую обработку.
Таким образом, если посмотреть в направлении источника света через фотопленку записи сигнала в плоскости Рм то увидим как бы все подынтегральное выражение формулы (82), имеющее вид произведения функции записи сигналов з, весовой функции и функции фазового сдвига. Правее плоскости Р, и конической линзы (рис. 5) находятся пилнндрнческая 5з н сферическая Ео линзы, т.
е. те же оптические элементы, что на рис. 7. Прн анализе оптической системы было указано, что световой поток, проходящий выходную щелевую диафрагму, соответствует многократному интегрированию по оси х всей записи сигнала вдоль оси у. Следовательно, в выходной щелевой диафрагме в плоскости Р« (см. рис. 5) получаем выкодной сигнал вида (82). Для установления пределов интегрирования в плоскости Рт необходимо ввести оптическую апертуру (диафрагму), у которой размер по осн х сокра12в зок.
1225 357 излучения н приема сигналов РЛС бокового обзора на летящем самолете. При формировании синтезированной апертуры необходимо получить векторную сумму записанных сигналов. Однако, как показано ранее, целесообразнее формировать фокуснрованную синтезированную апертуру. Следовательно, первоначально необходимо сдвинуть фазы принимаемых сигналов так, чтобы сигналы были сннфазными до векторного суммирования. Сигналы ззписываются в виде, позволяющем их разделить для каждого значения дальности. Следовательно, для каждой дзльности можно выполнить различные операции обработки. Фокусировка и формирование синтезированной ДН выполняются одновременно на всех дальностях.
В ряде случаев представляется целесообразным осуществить и весовую обработку записанных сигналов для управления уровнем боковых лепестков. Таким образом, кроме регулировки фазы каждого сигнала бывает необходимо умножить сигнал на весовой коэффициент. Мате«готическая запись алгоритма операции по обработке сигналов для фокусировки и весовой обработки следующая: Гл. 3. Радиолокационные станции с синтезированием апертуры где )л — длина волны в оптическом устройстве; 4 — коэффициент масштаба, учитывающий все изменения размеров при переходе от прас>рангтвв к записи на фотопленке, включая переход от данны волны РЛС к длине волны света в устройстве обработки. Правильный выбор значения д обеспечивает равенство фазы, определяемой (84), и фазовой функции в (83).
Прн таком выборе параметров конической линзы 52 уравнение (82) записывается в виде »«+А>2 ео(уо хо)= ~ 5ое /1 "/ '1 [1» "'> 1 йг(х) дх. (85) »о А/2 Следует отметить, что в показателе уравнения (85) соответству>ощне квадратичные члены взаимно уничтожаются, после этого уравнение (85) приобретает внд «,+Л/2 — >(2п/ХН«> [» — 2»» « ео(хо уо)= ~ 5о е йг (х) дх, ««Л/2 (86) До сих пор величина А, представляющая собой длину синтезированной апертуры, не была определена. Если ее считать равной /.огг, то получим А = [.оы /(о )л/20 (87) Выполнив интегрирование в (86) при атом значении А, нл>еем 2хо е (х, у )=5 е /12П»о«/"Н«> [У о! где [ур — преобразование Фурье весовой функции [р (х).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
