Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Предполагая, что применение квадратурного фазового детектора с последующим сложением сигналов устраняет влияние начальной фазы гр„, и воспользовавшись правилом скалярного умножения векторов(8 4.62) и (8.4.63), получаем ива (/) =к д(/„(/, ехр/ — (о/ — х,)'. Лго Сравнивая (8.4.66) с основным уравнением голографии (8.4.31), убеждаемся, что их полезные составляющие полностью совпадают.
Действительно, (/рр — — (/„р (х) содержит информацию об амплитудном распределении сигнала цели по апертуре /., а фазовые множители полностью совпадают, 424 поскольку заменив / = х/о, можно перейти к пространствен- ным частотам, так что ифд — — кф„(/, (х)(/„схр — / — '(х — х,) = 2в д Лгр Естественно, что фиксируется действительная часть сигнала (8.4.67).
Так как прозрачность пленки может меняться только от 0 до 1, то необходимо наряду с сигналом (8.4.67) фиксировать некоторый средний уровень записи и тогда уравнение голографии для г=г, примет вид /(х, г,) =0,5+э( — 1соз — (х — х,)', Л в / Лгр где з (х/о) — функция, несущая информацию об амплитудном распределении поля по апертуре и меняющаяся от 0 до 0,5. Уравнение (8.4.68) показывает, что голограмма точечной цели будет представлять собой для каждого элемента разрешения г4г серию чередующихся по координате х темных и светлых участков в соответствии с изменением пространственной частоты Применяют еще олин тнп РЛС, в которых по существу реализуются идеи голографии.
Это РЛС, использующие импульсы с высокочастотным заполнением, модулированным по линейному закону (ЛЧМ импульсы). Обратившись снова к (8.4.64) замечаем, что высокочастотное заполнение импульсов РЛС с синтезируемой апертурой также является линейно-модулированным по частоте. Задача системы обработки в обоих случаях состоит в определении центра тяжести импульса. Замеченная аналогия позволила распространить идеи голографии и на РЛС с ЛЧМ сигналами. Запись отраженного ЛЧМ импульса полностью аналогична (8.4.68), но будет сжата в с,'о раз по продольной координате. Найдем уравнение для транспаранта (лист прозрачного материала с нанесенными на него темными поло.
сами), наложив который на запись голограммы (8.4.68), можно было бы определить координату х, точечной цели, находящейся на дальности г,. Для этого необходимо и достаточно воспроизвести распределение яркостей по обеим координатам в соответствии с (8.4.68). Очевидно, что светлым полосам будет соответствовать соз 4» (х) = 1, темным — соз ~р (х) = — 1, т. е. от полосы к полосе должна возникнуть разность фаз, равная и. Естественно, что транспарант должен изготавливаться в масштабе, в котором ведется запись, т. е. х»,«=д„„х, где д,«« — масштаб записи.
Поскольку транспарант является копией голограммы для точечной цели, необходимо и достаточно перемещать его относительно записи н в момент совпадения полос на обоих изобрам<еннях фиксировать координату цели хп Реально процесс обработки выглядит сложнее, так ках превращение голограммы в панораму местности требует одновременной ее обработки по интервалам дальностей. К настоящему времени предложено большое количестлс способов автоматизации этого процесса в РЛС с синтезирс. ванием апертуры за счет лвижения ан|енны (134, Иб, 81!. Прн рассмотрении вопроса о помехоустойчивости РЛС подобного типа нет необходимости привязываться к любому из этих способов.
Все онн реализуют процесс когерентного многоканального накопления н с точки зрения помехоустойчивости эквивалентны. Естественно, что оптическим методам оптимальной обработки сигналов в РЛС с синтезированной апертурой эквивалентны методы обработки ЛЧМ импульсов с помощью пассивнь1х «укорачивающих» цепей. Поэтому для определения ны«»грыша в помехоустойчивости подобных РЛС по отношению к внутренним шумам приемников целесообразно воспользоваться известными результатами 195!. Пусть огибающая ЛЧМ импульса имеет прямоугольную форму, так что его можно описать выражением и (/) = (l„соз («э«/+ рР/2) при — т„/2 ( / ' т„/2, (8.4.70) где р — скорость нарастания частоты.
Согласованный с (8.4.70) фильтр должен иметь весовую функцию вида д(/)=.к, соз(ы„/ — 1»/»(2) при — т„(2(/(т«/2, (84.7!) где к,= у'2)л/и. 426 При подаче сигнала и (/) на вход такого фильтра огибающая выходного импульса будет описываться выражением (95! при — т„«-. / ( т„, (8.4.72) где к — коэффициент пропорциональности, равный 1 с. Для перехода к сигналам РЛС с синтезированной апертурой необходимо и достаточно в соответствии с (8.4.63) при х, = 0 подставить в (8.4.72) следующие значения параметров рит,: (8.4.73) "г» ч Пиковое значение напряжения на выходе согласованного фильтра получим, заменив в (8.4.72) значения )л и т„их выражениями из (8.4.?3) и устремив текущее время / нулю, В результате после простых преобразований получим а,„„(0) = к(/«О»» (~'2г„/Л. Согласованный фильтр (8.4.71) не меняет энергии нормальных белых шумов в пределах его полосы.
Поэтому отношение сигнал/шум по мощности (в максимуме сигнала) за счет синтезирования апертуры возрастает в к, =- 28», л (г»/Л) = 2 (Л/«(1 Раз, где 1. — размер синтезированной апертуры. Пусть О., = 0,2 рад, г„= 3 10' м, Л = 3 10-' м. Тогда к, = 16 ° 10«. Этот выигрыш отражает только потенциальные возможности. Из-за неизбежных и весьма существенных потерь за счет нестабильности траектории и неилеальности систем обработки выигрыш будет более скромным. Следует однако иметь в виду, что при использовании согласованного фильтра отношение энергии выходного сигнала к спектральной плотности шума не изменяется. Это свнлетельствует об нлентичности характеристик обнаружения РЛС с синтезированными и несннтезнрованнымн апертурами при одной и той же энергии излучаемых сигналов.
Вместе с тем эффект сжатия импульсов повышает разрешающую способность РЛС по азимуту. 42? Если РЛС создается синусоидальная помеха на частоте ы„имевшая расстройку Лы =- ыв — ы, относительно несущей частоты а„то отклик оптимального фильтра будет иметь огибающую вида де+я/ /. 5гя (тя — 1 / 1) з„,„(/, Лы) =(/, ~// Н (8.4.74) я де+ н/ Сравнивая (8.4.72) и (8.4.74), можно убедиться, что помеха такого типа вызывает появление отметки на экране РЛС, смещенной относительно точки расположения источника на Лх = ().гв/4яв)Лы„.
Интенсивность помеховой отметки убывает с увеличением расстройкн Лы в соответствии с законом зйп (Лы/Лвэ.) При Ла ) Лыи„,„где Лаэ„,„, — максимальное значение дон плеровской частоты полезного сигнала, такая помеха практически не будет влиять на работу РЛС. 4. Пространственная фильтрация в видеотрвкте Голографические методы обработки радиолокационной информации открывают широкие возможности осуществлять пространственную фнльтрацню изображения оптическими когерентными системами [47, 81, 143, 157, 163, 1821. Пространственная фильтрация в сочетании с голографических и методами обработки информации позволяет повысить помехозащищенность РЭС за счет обработки сигнала на стадии восстановления изображения уже после того, как в РЗС зафиксирована интерференционяая картина поля.
Принцип пространственной фильтрации изображения может быть использован при решении следующих основных задач: — обнаружение сигналов на фоне помех, — распознавание образов малоразмерных целей, — исправление дефектов изображения, — восстановление образа объекта по зарегистрированной части его изображения. В устройствах пространственной фильтрации нсполь.
зуется замечательное свойство линз осугцествлять преобра. зованне Фурье. Простейшая линза в своей задней фокальной плоскости формирует фурье-образ изображения предмета, помсщаемого в передней фокальной плоскости. Реализуя в задней фокальной плоскости пространственные фильтры с заданным распределением прозрачности, можно ис- 428 пользовать известные в радиотехнике методы частотной фильтрации применительно к преобразованиям частотных спектров в пространственной области. Оптический фильтр, в отличие от радиотехнических фильтров, обладает селективными свойствами в области пространственных и временных частот. Пространственная селективность обеспечивается соответствующим выбором закона изменения прозрачности фильтра по координатам, Фильтрация временных частот может проводиться подбором соответствующих светофильтров.
Обычно в теории пространственной фильтрации временные свойства фильтров не учитываются. Существенным достоинством пространственных фильтров является их способность производить обработку сигналов со многими степенями свободы. Например, чрезвычайно просто реализуются фильтры для обработки двумер. ных сигналов (по пространственным осям Ох и Од). Оптические фильтры можно характеризовать импульсной переходной характеристикой й (х„д„х„д,), определяющей реакцию оптического фильтра на действие точечного источника света. Прн поступлении на вход системы сигнала з„(х, д) изображение записывается в виде двумерной свертки з, „(х, д) = ( ~ ~,„(х' д') й (х — х', д — д') йх' г/д'. Ф В частотном представлении любое изображение можно получить как суперпознции волн вида ехр (/ (аэ„х + ы,д)) с пространственными частотами вэ, и ы,.
Пространственный фильтр изменяет амплитуды и фазы пространственных составляющих сигнала и характеризуется пространственной частотной характеристикой //(в„, ы„)= ~~ й(х д)е '( ."'+"~")с(хф. Входной сигнал з„(х, д), имеющий спектр пространственных частот Б„(ы„, ыт)= ~~ з„,(х,д)е '("""+""в) ахмад Т„, (в ) = Я«(в )!Ф (в„), дйа«л»««7«1 Е»»«ойю«« Т„, (в,) = 5" (в,).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
