Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Таким образом, дискри­минатор работает при существенно меньшем эквивалентном отно­шении сигнал/шум, что приводит к ухудшению его характеристикпо сравнению с рассмотренными ранее дискриминаторами.Оптимальный дискриминатор для декогерентнойпоследовательности когерентных пачек импульсов сослучайными от пачки к пачке амплитудамиОптимальный дискриминатор для такого сигнала получаетсяиз предыдущего рассмотрения, если в рассуждениях и соответст­вующих выкладках вместо импульса понимать когерентную пачку(как бы один 4импульс» с известным законом изменения фазывнутри 4импульса»). В результате для описания оптимальногодискриминатора можно использовать выражение (3.2.12), в кото­ром огибающая X(t,x3) и соответствующие квадратурные компо­ненты X c(t, т0) , X 8(t, T3) формируются в пределах одной пачки (сосбросом интеграторов в конце каждой пачки), а параметр а опре­деляется на длительности пачки (3.2.11).3.2.2.

О п ти м альны ечастотны е дискрим инаторыОптимальный дискриминатор для когерентногоимпульсного сигналаОптимальный частотный дискриминатор для когерентногоимпульсного сигнала описывается формулой (3.1.23). Эту формулуds(eL,t) ,vможно упростить, если заметить, что — 4s(co,,t)~ sin(2 o)Qt),Эсод4'4'т.е. представляет собой высокочастотную компоненту, которая от­фильтровывается низкочастотными цепями измерителя. Поэтомуэту составляющую можно не учитывать и записать формулу дляпроцесса на выходе дискриминатора частоты какю,u* fW - G - 1L*),(3.2.16)<*)•Заменим вычисление производной сигнальной функции по до­плеровскому смещению частоты вычислением конечной разности.Введем приращение Ашд и запишемt)з(шд + Асод / 2, t) - s(coд - Аюд / 2, t)да.А(0 Г(3.2.16)Послеподстановки(3.2.16) в (3.2.15), струк­турную схему оптималь­адXногодискриминатораU,z(t),скорости (доплеровскогоi hсмещения частоты) для2Гкогерентного импульсно­го сигнала можно пред­U [ ( o v <2>д-Дюд/ 2 Мставить в виде, приве­денном на рис.

3.2.4. ВРис. 3.2.4.оптимальном дискрими­наторе осуществляется стробирование входного напряжения им­пульсной последовательностью h(t), умножение в двух ветвях схемынаопорныеколебанияаЦ(со0 + ©д + Дюд / 2 )tjиjc o s [(ео0+<ЗЬд+Ав)д/ 2)t|Чхcos((©0 + 6 д - Д(5д / 2 )t), вычитание сигналов и умножение на ко­эффициент k=A/(GHAco).Структурная схема частотного оптимального дискриминаторарис. 3.2.4 близка к известной схеме [50] дискриминатора на рас­строенных контурах. Отличие, во-первых, в том, что в частотномдискриминаторе в двух ветвях схемы используются расстроенныена Дшд ~ AV узкополосные фильтры с конечной полосой пропус­кания с последующим выделением огибающей низкочастотнымфильтром, а в схеме рис. 3.2.4 используется умножение на коси­нусоидальные колебания, разнесенные на А©д, что эквивалентнофильтрации с бесконечно узкой полосой пропускания фильтра, иотсутствует операция выделения низкочастотной составляющей,которая фактически реализуется последующими цепями сглажи­вания измерителя.Оптимальные частотные дискриминаторы при случайных не­информативных параметрах сигнала могут быть получены анало­гично тому, как это было сделано для оптимальных временныхдискриминаторов, если в соответствующих формулах дифференци­рование по задержке сигнала заменить дифференцированием подоплеровскому смещению частоты.

Приведем в качестве иллюст­рации лишь один из алгоритмов, представляющих наибольшийинтерес для практики.Оптимальный частотный дискриминатор для некогерентнойпоследовательности когерентных пачек радиоимпульсовОбщее выражение для оптимального дискриминатора (3.1.34)после усреднения по фазам и амплитудам пачек и дифференциро­вания по времени принимает вид(3.2.17)гдеtXc(t, шд) =J г(т)Цт) соз(сйт)<к;NT„int(t/NTn)X8(t, шд|=J г(т)Цт)зт(сйт)с1т;NT„ int^t/NT,,)(3.2.18)NTnoc= J h2(x)dx.оКвадратурные компоненты (3.2.18) формируются в пределах каж­дой пачки импульсов со сбросом интеграторов в конце пачки.Структурная схема дискриминатора скорости, реализующего алго­ритм (3.2.17), (3.2.18) с заменой вычисления производной по ско­рости схемой вычислением конечной разности приведена на рис.3.2.5.Рис.

3.2.5.З аклю чи тельн ы е зам ечан и яИз приведенных результатов синтеза оптимальных временныхи частотных дискриминаторов видно, что их структура и характе­ристики существенно зависят от формы принимаемого сигнала.Мы рассмотрели лишь некоторые возможные формы сигнала. Од­нако даже для рассмотренных сигналов возможны дополнитель­ные вариации. Можно рассмотреть, например, модель флуктуи­рующего во времени сигнала.

У такого сигнала амплитуда в каж­дый момент времени является случайной величиной, а ее значе­ния в различные моменты времени коррелированы между собой.Для такого сигнала структура оптимального дискриминатора бу­дет описываться иными соотношениями.При построении дискриминаторов в практических системах,естественно, нет возможности менять его структуру при измене­нии условий функционирования.

Поэтому реальные дискрлмина173торы отличаются от оптимальных. Реальные дискриминаторыдолжны обеспечивать успешную работу при вариациях условийфункционирования и при возможных дополнительных техниче­ских ограничениях, например таких, как невозможность получе­ния бесконечно узкой полосы пропускания фильтров, наличие со­вместной аналоговой и цифровой обработки информации и др. Темне менее рассмотрение оптимальных дискриминаторов представля­ет определенный интерес. Прежде всего оптимальные дискрими­наторы дают потенциальные характеристики, с которыми можносравнивать характеристики реальных дискриминаторов и опреде­лять насколько они совершенны.

Во-вторых, из синтезированныхв различных условиях оптимальных дискриминаторов можновыявлять характерные признаки (закономерности построения) ихструктуры и использовать эти признаки при проектировании ре­альных дискриминаторов.В следующем параграфе настоящей главы будут рассмотреныструктуры реальных временных и частотных дискриминаторов(дальности и скорости сближения), реализованных в современныхРЛС.Из §3.1 следует, что при приеме аналоговых сигналов опти­мальный дискриминатор также должен иметь аналоговую форму.Однако современные радиолокационные системы все в большейстепени переходят на дискретную обработку информации. Переходк дискретной обработке данных - это удобство практической реа­лизации, а не способ повышения потенциальной точности.

В со­временных радиолокационных дальномерах и измерителях скоро­сти в аналоговом виде реализуется лишь приемный тракт. Он за­канчивается блоком аналого-цифрового преобразователя (АЦП),где аналоговые сигналы преобразуются в цифровые. Все следую­щие за этим блоком операции выполняются на алгоритмическомуровне в быстродействующем ППС и связанной с ним ЭВМ сред­ней производительности.3.3.1.О со бен н о стио бразо ван и я и схо д н ы х д ан н ы х дляАЛГОРИТМОВ ВРЕМЕННОГО ДИСКРИМИНАТОРАФрагмент упрощенной системы обработки сигналов, исполь­зуемых в алгоритмах работы временного дискриминатора показанна рис. 3.3.1. Рассмотрим прохождение полезной составляющейРис. 3.3.1.сигнала, поступающего на вход ПРМ.

На выходе приемника фор­мируется сигнал s(t)=*Uoh(t-T)sin(©ct-f-cpo) с амплитудой U0, часто­той сос и неизвестной (случайной) начальной фазой фо. Введениемножителя h(t-i) учитывает форму сигнала. Для запоминания на­чальной фазы с целью последующего когерентного накоплениясигнала, используется схема квадратурного синхронного детекти­рования.

На входы двух фазовых детекторов (ФДх, ФД2) подаетсясигнал s(t) и опорный гармонический сигнал uon(t)=Uonsin(©np0t) сноминальным значением промежуточной частоты ©про* Фильтрынижних частот (ФНЧХ, ФНЧ2) устраняют сигналы с удвоеннойпромежуточной частотой. Разностная частота А©=©с-©пр0, появив­шаяся в преобразованном сигнале, содержит доплеровскую часто­ту, обусловленную взаимным перемещением цели и самолета.

Дляполучения алгоритмов временного дискриминатора можно поло­жить Дю=0. Это не изменит существа решаемой задачи, но избавитизложение от громоздких выкладок. В §3.5, при рассмотрениикомплексного дискриминатора временной задержки и дискрими­натора доплеровской частоты, этот вопрос будет обсужден деталь­но. При выполнении условия Д© =0 на выходах ФНЧ! и ФНЧ2формируются постоянные напряжения U^k^UoUonCosfcpo) иU^кфдТ!0Uousin(<po), где кфД - коэффициент передачи фазовых де­текторов. Поступление этих сигналов на аналого-цифровые преоб­разователи (АЦП}, АЦП2) совместно с тактовыми импульсамиобеспечивает на выходе АЦП формирование цифровых образов U'и U®.

Помимо процедуры аналого-цифрового преобразования вэтом блоке выполняется предварительное суммирование. Предва­рительные сумматоры ПСХ и ПС2 запускаются последовательно­стью импульсов начала суммирования (ИНС), поступающих отсинхронизатора. Период их следования Тп равен длительности из­лучаемого импульса.

С поступлением каждого такого импульсаначинается суммирование отсчетов АЦП, появившихся междуэтим и следующим за ним импульсом начала суммирования. Ре­зультат суммирования записывается в памяти программируемогопроцессора сигналов ППС.Установкой в блок АЦП предварительного сумматора решают­ся две задачи: согласование полосы пропускания тракта приема сшириной спектра импульса и построение программируемого вре­менного дискриминатора. Необходимость решения первой задачисвязана с широким диапазоном изменения длительностей зонди­рующих импульсов в различных режимах БРЛС.

Характеристики

Список файлов книги