книги из ГПНТБ / Губин, В. А. Пространственно-временная обработка радиолокационных сигналов (конспект лекций)

120

которые существуют только при сечении ниже уровня уг/) = е * ~

* 0,7В .

Первый экстремум позволяет определить протяженность сече­

ляющей скорости, возникающей вследствие собственного движения цели либо неточного знания скорости носителя РЛС.

Сравним влияние поперечного смещения цели R и продольной составляющей скорости цели х на фазу, амплитуду и длительность принимаемого сигнала, полагая, что положительные направления

хи V совпадают.

Закон изменения фазы принимаемого сигнала относительно мо­ мента пролета траверза цели имеет вид

23Е V V

(6 .5 2 )

= " A ( R 0+R)

при наличии поперечного смещения и

121

при наличии продольной составляющей скорости дели.

Приравнивая правые части двух последних формул, находим условие эквивалентности влияния поперечного смещения и продоль­ ной скорости на фазу сигнала

Амплитуда принимаемого сигнала при наличии продольной скорости цели не изменяется, поэтому для нее справедливо условие экви­ валентности.

Полученные здесь условия эквивалентности позволяют исполь­

зовать двумерную диаграмму разрешения для оценки влияния про­ дольной скорости цели на выходной сигнал согласованного фильтра

122

изменение фазы принимаемого сигнала. При указанных условиях можно пренебречь изменением длительности сигнала (/?э ~ 0 ) и

согласно (6 .5 4 ) положить

а при гауссовой диаграмме направленности справедливо видоизме­

нение формулы (6 .4 6 )

вызванная неточным знанием скорости носителя РЛС. При этом за­ вышение скорости носителя эквивалентно наличию отрицательной составляющей скорости цели и наоборот.

Влияние расстройки по продольной скорости в когерентных

РЛС бокового обзора с излучением немодулированной несущей или периодической последовательности импульсов проявляется по-раз­

ному.

В системах н е п р е р ы в н о г о и з л у ч е н и я расстройка по скорости приводит к смещению максимума выходно­

положительная расстройка фильтра эквивалента возрастанию даль­ ности, отрицательная - ее уменьшению. Таким образом, расстрой­ ка по продольной скорости цели вызывает поперечное смещение отметки, в то время как расстройка по поперечной скорости при­ водит к продольному смещению.

Кажущаяся дальность цели при расстройке по скорости х согласно формуле (6 .5 4 ) равна

v v /

где ДД - действительное расстояние между ними.

При этом поперечный масштаб изображения изменяется в отно­

в то время как форма сигнала и относительное взаимное располо­ жение целей по дальности сохраняются неизменными. Так как ско­ рость протяжки ленты в устройстве записи пропорциональна ско­ рости V , на которую настроен фильтр, а не действительной скорости полета V - х , продольный масштаб изображения изме­ няется в отношении

отличается от единицы, в результате чего при неточном знании скорости носителя не только изменяются абсолютные значения

расстояний между целями, но также искажается само изображение,

так как изменение продольного масштаба лишь частично компен­

впродольном.

Ви м п у л ь с н ы х системах расстройка фильтра по про­

дольной скорости не приводит к смещению изображения цели по дальности, а вызывает лишь уменьшение амплитуды и искажение формы сигнала (расширение отметки вдоль координаты X ) в соот­ ветствии с поведением функции W( X, /?э) . Следует, однако, от­ м етить, что уменьшение амплитуды и возрастание длительности сигнала практически ничтожны, так как в РЛС бокового обзора предполагается использование узких диаграмм направленности.

124

При неправильной оценке собственной скорости импульсных РЛС изменения масштаба характеризуются следующими величинами:

/ + — . (6 .6 7 )

'V

1v

Врезультате изображение местности также искажается. Толь­

ко в противоположность системам непрерывного излучения заниже­

сигнала от расстройки по продольной скорости заключает в себе принципиальную возможность измерения модуля путевой скорости носителя РЛС. В свою очередь, зависимость допплеровского сдви­ га средней частоты принимаемого сигнала от угла поворота ан­ тенны относительно линии пути позволяет при наличии двух сим­

метричных диаграмм направленности определить угол сн оса. Таким

образом, когерентные РЛС бокового обзора в принципе способны измерять вектор путевой скорости носителя РЛС и , следовательно производить самонастройку - установку диаграммы направленности перпендикулярно линии пути и протяжку ленты с записью сигнала пропорционально действительной скорости носителя РЛС.

В отличие от допплеровских измерителей путевой скорости ,

средвеквадратическая ошибка которых пропорциональна ширине всего спектра допплеровских частот, попадающих в широкий луч,

ошибка измерения путевой скорости когерентными РЛС бокового обзора определяется шириной спектра допплеровских часто т, по­ падающих в сжатую диаграмму направленности, т . е . значительно меньше. Однако сама система получается более сложной.

§ 6 .4 . НЕЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГИИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ОТ РАССТРОЙКИ ФИЛЬТРА ПО ДАЛЬНОСТИ

Для анализа селектирующих свойств согласованных фильтров когерентных РЛС бокового обзора при расстройке по дальности

(поперечной координате) рассмотрим спектральные характеристи­ ки входных и выходных сигналов непрерывного излучения, а также связанные с ними интегральные свойства двумерной функции раз­ решения.

Комплексная огибающая сигнала, принимаемого от цели, кото­ рая находится на удалении R Q+ R от линий пути, в самом об-

125

щем случае может быть представлена с точностью до неизвестной начальной фазы как

Благодаря глубокой частотной модуляции, возникающей при движе­ нии РЛС относительно цели вследствие допплеровского эффекта,

существует однозначное соответствие между мгновенной частотой принимаемого сигнала и временем его приема

•М/ ( R 0+ R ) z+ ( V i f

которое приводит к .дифференциальному энергетическому равенству

или

|А(7)|г ~ | a ( i ) \ \ o U \ f )

где

гим путем, исходя из принципа стационарной фазы. Для этого рас­ смотрим огибающую сигнала a (t ) и ее спектр A(f) =

связанные преобразованием Фурье

126

циллирующей функции пренебрежимо мал, за исключением области,

и фазовая функция может быть разложена в ряд Тейлора из трех членов относительно этой точки, откуда после несложных преоб­ разований получаем

Переходя от огибающей сигнала к ее спектру согласно равен­

ству (6 .7 1 ) и учитывая соотношения

Таким образом, модуль спектра огибающей входного сигнала не зависит от дальности цели и определяется только диаграммой направленности антенны. Сам комплексный спектр огибающей со­ гласно формулам (6 .6 8 ) и (6.77)

127

содержит фазовый множитель,’ являющийся функцией расстояния.

Следовательно, все различие в спектрах сигналов, принимаемых

с разных дальностей, заключено только в их фазовых характери­ стиках.

Спектр выходного сигнала согласованного фильтра, настроен­

128

- энергия принимаемого сигнала. Огибающая выходного сигнала

с точностью до постоянного множителя, пропорционального энер­ гии принимаемого сигнала, повторяет двухмерную функцию неопре­ деленности»

Квадрат модуля спектра огибающей выходного сигнала в соот­

также не зависит от дальности и равна энергии выходного сигнала полностью согласованного фильтра Е { 0 ) .

Заметим, что полученные зависимости не являются идеально точными и справедливы при достаточно большой величине произ­

\а (t )\ z d t ^ \ A ( f ) \ 2 d f

становится несправедливым и должно быть заменено более общим интегральным энергетическим равенством Персеваля

ООА©

Погрешность, возникающая при переходе от интегрального равенства к дифференциальному, может быть оценена по точности метода стационарной фазы. Возникновение погрешности связано с тем, что не учитываются^ составляющие спектра, обусловленные медленным изменением амплитуды сигнала во времени. Скорость

129

этого изменения различна на разных дальностях, в то время как

девиация частоты постоянна по дальности. Оценка погрешности,

обусловленной различной степенью приближений на разных дально-.

2R0(R0 +R)l/2[dz(d?+ bz,)+d, (d24 b l)f

Как видим, оба выражения равны с точностью до близкого к