Главная > Радиотехнические системы
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 16.3. ИЗМЕРЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ МНОГИХ ОБЪЕКТОВ

При наличии в зоне облучения антенны РЛС нескольких объектов, находящихся на различных дальностях движущихся с различными скоростями, на вход. приемника поступает спектр частот, составляющие которого определяются дальностями и скоростями объектов. Для обнаружения объектов и измерения их дальностей и скоростей необходимо произвести анализ спектра частот принимаемого сигнала. Для анализа используют анализаторы спектра как параллельного, так и последовательного типа.

Анализатор параллельного типа имеет набор фильтров, частоты настройки которых установлены с шагом пррядка полосы пропускания фильтра , выбираемой в соответствии с заданной точностью и разрешающей способностью по дальности; число фильтров определяется диапазоном анализируемых частот биений .

В случае неподвижных или медленно движущихся объектов доплеровским приращением частоты можно пренебречь и считать, что спектр содержит только дальностные составляющие. Тогда диапазон анализируемых частот задается зоной обзора по дальности . Необходимое число фильтров

где — заданное значение разрешаемого расстояния. Имея в виду, что линии спектра биений расположены на оси частот в точках, кратных частоте модуляции , желательно центральные частоты настройки фильтров совместить с линиями спектра. В этом случае при полосе фильтра заданный диапазон анализа будет перекрыт при числе фильтров . Таким образом, при значительной зоне обзора по дальности и высокой разрешающей способности дальномера требуется большое число фильтров. Поэтому, несмотря на достоинство параллельного анализатора, заключающееся в быстроте анализа (время анализа ), в обзорных ЧМ-системах широко применяют последовательные анализаторы. Известны последовательные анализаторы с перестраиваемыми и неперестраиваемыми фильтрами. В частотных дальномерах чаще используют последние. При этом фильтр настроен на фиксированную частоту а заданный диапазон частот биений последовательно просматривается (например, на экране ЭЛТ) за счет изменения частоты гетеродина, частоты модуляции или девиации частоты. Последние два случая основаны на использовании условия

(16.9)

С помощью схемы управления или периодически меняются в пределах, обеспечивающих последовательный анализ всего заданного диапазона дальностей.

Переходя к частотным системам с обзором по дальности, необходимо рассмотреть некоторые особенности спектра частот принимаемого сигнала.

Если время наблюдения значительно превышает период модуляции , то частотный спектр биений имеет дискретный характер.

Рис. 16.4

Частоты составляющих спектра биений кратны частоте модуляции , а их амплитуды изменяются по закону огибающей спектра одиночного пакета колебаний, длительность которого определяется значением и временем задержки отраженного сигнала .

Рассмотрим, например, спектр биений сигнала для дальномера с НЛЧМ. В соответствии с рис. 16.4 преобразованный сигнал разбивается на две группы дальностных частот биений (для простоты будем считать доплеровское смещение частоты отсутствующим, т. е. . Пакет биений на основной частоте имеет длительность , на частоте -длительность . Полагая, что для ЧМ-дальномера выполняется условие во всем диапазоне изменения дальностей, можно ограничиться анализом основного спектра частот , так как более высокочастотные составляющие спектра подавлены фильтром нижних частот. Поскольку пакеты биений повторяются с частотой , спектр биений будет линейчатым с расстоянием между линиями спектра равным , а огибающая спектра имеет форму огибающей спектра прямоугольного импульса длительностью , т. е.

Так как первые нули функции расположены в точках , то ширина основного лепестка огибающей спектра (по нулям) . Эта величина и будет характеризовать возможность разделения спектров двух смещенных по дальности объектов:

(16.11)

Из этого соотношения можно найти разрешаемое ЧМ-дальномером расстояние:

При выражение для соответствует формуле(16.5).

Таким образом, разрешающая способность ЧМ-дальномера определяется девиацией частоты , т. е. шириной спектра излучаемого сигнала, что полностью соответствует общей теории сигналов.

Для дальномера с СЛЧМ полученные результаты сохраняются, но отсчеты дальности при том же значении снимают в два раза чаще. Кроме того, применение СЛЧМ позволяет разделить дальностное и доплеровское приращения частоты при движущихся объектах, что уже обсуждалось ранее.

Следует заметить, что от значения зависит положение максимума огибающей спектра относительно линий спектра, что может сказаться на точности измерения . Однако при выполнении условия влияние смещения невелико и можно не учитывать.

В случае СЛЧМ при увеличении дальности объектов D зоны обращения (провалы ) расширяются, а зоны постоянной частоты биений сокращаются, что приводит к расширению огибающей спектра и снижению точности и разрешающей способности дальномера. Отсюда очевидна непригодность нелинейной модуляции частоты (например, ГЧМ) в системах с обзором по дальности, так как при этом частота биений меняется при неизменной дальности объектов, что исключает однозначное измерение их дальности и разрешение по дальности.

Требования, предъявляемые к линейности модуляции, достаточно высоки. Так, если диапазон анализа , а число разрешаемых дискретных значений частот равно N, то для однозначности отсчета каждая из частот должна фиксироваться с погрешностью, не превышающей , т. е. относительная погрешность не более . Например, при нелинейность модуляции не должна, превышать , что является достаточно жестким требованием.

Анализатор спектра и индикатор могут существенно ухудшить разрешающую способность, заданную параметрами излучаемого сигнала. Разрешающая способность по дальности снижается при выборе полосы фильтра больше значения , рассчитываемого по (16.11). Кроме того, сужение полосы фильтра приводит к увеличению числа фильтров параллельного анализатора или увеличению времени анализа при использовании последовательного анализатора спектра.

При параллельном анализе время анализа не превышает длительности пакета анализируемый колебаний, поскольку за это время процесс установления колебаний в фильтре должен закончиться. Таким образом, время параллельного анализа не превышает значения при НЛЧМ и при СЛЧМ. При последовательном анализе это время в N раз больше (—число элементов разрешения по дальности).

Большое число фильтров, необходимое для параллельного анализа при большом числе элементов разрешения, препятствовало его широкому применению при аналоговой реализации. В настоящее время возможно решение этой задачи цифровыми методами, например на основе БПФ, осуществляемого процессором после аналого-цифрового преобразования спектра биений с помощью АЦП. При этом процессор должен иметь достаточное быстродействие и память для обработки принимаемого сигнала в реальном времени.

При движении объектов линии спектра биений смещаются пропорционально радиальной скорости объектов. Как указывалось, дальностное и скоростное смещения частоты могут быть разделены и измерены при использовании СЛЧМ. В этом случае линии спектра биений раздваиваются, причем частотный интервал между смещенными линиями равен удвоенному значению доплеровской частоты сигнала соответствующего объекта.

Сравнивая достоинства и недостатки частотного и импульсного методов измерения дальности, следует отметить более сложное решение задачи радиолокационного наблюдения многих объектов частотным методом, в частности трудность обеспечения необходимой для этого высокой линейности модуляции, эффективной развязки приемного и передающего тракта частотной РЛС.

В то же время частотный метод позволяет при малой пиковой мощности излучаемого сигнала получить высокую точность и разрешающую способность по дальности, дает возможность измерения малых дальностей. Преимущества частотного метода особенно ощутимы при измерении дальности и скорости одного объекта на небольших расстояниях, что и определило широкое применение частотных дальномеров для измерения высоты летательных или космических аппаратов над поверхностью Земли или другой планеты. В радиовысотомерах закон модуляции частоты может отличаться от линейного, что упрощает создание аппаратуры.

Однако при использовании частотного дальномера для измерения высоты должны учитываться некоторые особенности отраженных сигналов, которые рассматриваются далее.

1
Оглавление
email@scask.ru