Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Это явление иллюстрируется на рис. 7.46 для последовательности коротких радиоимпульсов.Можно убедиться в том, что при движении цели от радиолокатора происходит увеличение длительности всего импульса и периода высокочастотных колебаний в К, =(с+ «,)/(с-«„) (1+ 2«„/с) раз (см., например, 131, 43, 73)). Для импульсной последовательности (см. Рис. 7.46) происходит также растяжение промеисутка между двумя соседними импульсами в указанное число раз, так что этот промежуток получает приращение бьТ„= 2«,Т„/с.
На рис. 7.47, а показано соответствуюшее изменение спектра для случая одиночного радиоимпульса, а на рис. 7.47, б — для случая, приведенного на рис. 7.46 (в предположении, что все радиоимпульсы на этом рисунке представляют вырезку из одной синусоиды, а последовательность импульсов периодическая). В каждом из указанных случаев растяжению по оси времени в (с+ "„)/(с — «„) раз соответствует сжатие по оси частот также в (с+ «„)/(с — «„) раз. Если ширина спектра, как это показано на рис.
7.47, а, мала по сравнению с несущей, то деформация амплитудно-частотного спектра сводится к смещению его на некоторую доплеровскую частоту 424 7.9. Методы защиты от пассиеньт маскирующих помех Гд — -2~,/Х. Подобный эффект показан на рис. 7.47, б для гребенчатого спектра периодической последовательности радиоимпульсов. Численно изменение промежутка между импульсами за счет скоростной деформации сигнала невелико.
Например, для Т„=10 з с, х„=!50 мыс и с=3 10 м/с оно составляет 10 ~ с, т. е. величину одного порядка с периодом колебаний высокой частоты. Это значит, что деформацию сигнала можно заметить лишь по изменению фазы колебаний высокой частоты. Чтобы использовать эту возможность, предъявляют достаточно жесткие требования к фазовой структуре высокочастотных колебаний, т. е. к их когерентности. Различают несколько видов обеспечения когерентности колебаний 13 Г1. 1. Истинная внутренняя когерентность достигается тем, что колебания создаются стабильным задающим генератором, после которого стоит усилитель мощности с устойчивой фазовой характеристикой. 2. Эквивалентная внутренняя когерентность достигается тем, что генератор с самовозбуждением вырабатывает последовательность импульсов постоянной несущей частоты со случайными начальными фазами.
Начальная фаза каждого зондирующего импульса запоминается на время приема отраженных сигналов до следующего зондирования. Путем соответствующей обработки эта фаза исключается и принимаемые колебания оказываются практически такими же, как и в случае истинной когерентности. 3. Внешняя когерентность достигается тем, что информация о случайной начальной фазе зондирующего импульса извлекается из приходящих от пассивных отражателей колебаний. Будем полагать далее, что имеет место истинная внутренняя когерентность. Если вторичные излучатели, имеющие разные скорости, разрешаются по дальности и угловым координатам, то независимо от вида когерентности задача селекции по скорости состоит в выявлении временных (фазовых) или спектральных различий дпя каких-либо участков пространства.
Например, для сигнала, показанного на рис. 7.47, следует определить, имеется ли смещение спектра на доплеровскую частоту, соответствующую радиальной скорости цели Гп„. Значительно сложнее зядача селекции движущихся целей в том случае, когда цель и мешающие отражатели находятся в одном элементарном разрешаемом объеме. В этом случае необходимо улучшить условия обнаружения сигнала от цели на фоне пассивной помехи за счет имеющих место временных и спектральных отличий. Последнее достигается путем релсекиии (подавления) колебаний помехи и накопления сигнала. 425 7, Информационные технологии е радиолокт|ионных системох Частотная характеристика полааятепя Принцип режекции колеба- сигнал помеха ний помехи состоит в том, что обеспечиваются условия ее подав! пения, например спектральные составляющие помехи вырезаются (рис. 7.48).
Накопление сигнала со- г стоит в том, что спектральные со/о ставляющие сигнала обрабатываются с целью наилучшего выделения сигнала на фоне шумов и пассивной помехи. Поскольку требования режекции и накопления могут оказаться противоречивыми, для выяснения их оптимального соотношения при селекции движущихся целей может быть использована формула оптимальной фильтрации сигнала на фоне небелого шума, строгий вывод которой приведен в гл. 3.
Далее рассмотрим дпугой способ получения этой формулы и ее приложение для синтеза устройств оптимальной обработки сигналов на фоне пассивных помех. Рис. 7.48. Пояснение принципа режек цни помехи 7,9.2. Оптимальное обнаружение сигнала на фоне пассивной помехи в виде стационарного небелого шума Небелый шум, как известно, характеризуется неравномерным распределением спектральной плотности мощности по оси частот. Такое же неравномерное распределение спектральной плотности мощности характерно и для пассивной помехи (в том числе с наложенным внутренним шумом). В самом деле, если пассивная помеха в некотором импульсном объеме образована отражателями, имеющими различные радиальные скорости и, (соот- ветствующие доплеровским частотам гд„), то спектральная плотность мощности суммарной помехи будет определяться выражением вида (7.71) 426 где я, — коэффициент пропорциональности, зависящий от числа отражателей в разрешаемом объеме, имеющих радиальную скорость и„; б„(,7)— спектральная плотность помехи для неподвижных отражателей с учетом обзора по угловой координате; Жа — спектральная плотность мощности белого шума.
При определенных условиях максимум спектральной плотности соответствует средней доплеровской частоте Г „. Ширина спектра зависит от 7.9. Методы защиты от пассивных маскирующих помех л <)) 9<7) ~ке У)!' «о 0') к,(д а(Л ау) ке ц') Аг(~')~Ко(7)) =сопзг=С, ~Ко(~)1= „(, или (7.72) Если все значения спектральной плотности ЖЦ') конечны, то предварительная фильтрация не приведет к потере каких-либо спектральных составляющих, т. е. любую составляющую спектра можно восстановить при последующей фильтрации. Поскольку шум на выходе предварительного фильтра стал белым, то оптимальное обнаружение осуществляется путем известной процедуры фильтрации на фоне белого шума (см.
гл. 3). Такой фильтрации должен быть подвергнут полезный сигнал с выхода предварительного фильтра, имеющий комплексный амплитУдно-частотный спектР О(7')Ко(7). ПоэтомУ оптимальнаЯ частотная характеристика последующего фильтра с точностью до постоянного множителя выражается формулой К щ = К (7') = (0(Х) Ко ()'))' е 7 'Яо (7.73) 427 степени разброса скоростей и ширины пика спектральной плотности зондирующего сигнала. Поскольку число отражате- Рнс. 7.49. Пояснение вывода формулы лей и распределение скоростей оптимальной фильтРации сигнала на фоне могут меняться от одного разре- стационарного небелого шума шаемого объема к другому, в случае последовательного обзора по дальности и азимуту пассивную помеху следует считать нестационарной.
Тем не менее, при изучении возможности селекции в пределах каждого разрешаемого объема нестационарность несущественна, и помеху в первом приближении можно заменить стационарным небелым шумом, подобным тому, который формируется при прохождении белого шума через фильтр [31, 741. Получим формулу оптимальной фильтрации сигнала на фоне небелого (коррелированного) стационарного шума. Предполагая, что спектральная плотность Ю(г) нигде не обращается в нуль, примем, что шум со спектральной плотностью мощности Ф(7) и сигнал со спектральной плотностью напряжения 0(1') пропущены через фильтр с частотной характеристикой Ко(7') (рис. 7.49).
Амплитудно-частотную характеристику этого предварительного фильтра выберем так, чтобы спектральная плотность мощности помехи на его выходе Ю(7 )~Ко( г")~ не зависела от частоты: 7. Информационные н3ехнологии в радиолокационных сисн3емах Тогда оптимальную часппную характеристику устройства обработки сигнала на фоне небелого шума в целом можно определить следующими выражениями: , 'Уо-ея„33 1 а 3 1 К,„(У)=К,У)К,. (У)= (/')~ Д (7')е 7~'3ба или К, (Г')=С вЂ” е 7 " ' (У) — '2яя лег (7.74) 3УО-4 ' ' 3 1 б 3 3 1 3 3 3 Полученная формула оптимальной частотной характеристики для случая небелого шума является обобщением формулы для случая белого шума. Последнюю получаем из соотношения (7.74), полагая И(У) =Ив =солвк Из формулы (7.74) следует, что наря1у~ с накоплением сигнала необходимо проверить режекцию помехи. Это иллюстрируется иа рис.
7.50, где показаны амплитудно-частотный спектр сигнала ~0(7)~, спектральная плотность мощности небелого шума У(7 ) и амплитудно-частотная характеристика оптимального фильтра ~К, (7')~. Эта характеристика свидетельствует о необходимости подавления спектральных составляющих шума с наибольшей интенсивностью, хотя при этом одновременно подавляются и отдельные спектральные составляющие сигнала. Результирующую амплитудно-частотную характеристику ~К, (7")~ (см. Рис. 7.50, в) можно представить как произведение двух амплитудно-частотных характеристик: К1(Х)=~0(~)Кв(7')! обеспечивает оптимальную обработку сигнала на фоне белого шума, )Кв(7')) — режекцию (подавление) спектральных составляющих принимаемых колебаний. На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
