10.5.5 Многоканальный одномерный коррелятор [9]

Рассмотренные выше корреляторы предназначены для использования в задачах распознавания двумерных сигналов, т. е. изображений. В данном разделе мы рассмотрим многоканальный одномерный коррелятор, используемый для обработки сложных сигналов, а также для синтеза функций неопределенности. Все рассмотренные ранее корреляторы можно легко преобразовать в многоканальные одномерные корреляторы, если каждую сферическую фурье-преобразующую линзу заменить комбинацией из цилиндрической и сферической линз. Обсуждаемый ниже коррелятор, схема которого приведена на рис. 5, отличается от указанных одномерных корреляторов тем, что в нем линза является сферической, а не комбинацией цилиндрической и сферической линз. Этот коррелятор представляет собой один из вариантов многих возможных схем построения корреляторов, служит хорошим примером осуществления корреляции сигналов и демонстрирует свои

возможности с целью его использования для управления форматом входных данных.

Комбинация из цилиндрической и сферической линз формирует в вертикальном направлении изображение входного транспаранта, а в горизонтальном отображает его одномерное преобразование Фурье.

Рис. 5. Схема многоканального одномерного коррелятора.

Таким образом, горизонтальных строк с записями сигналов в плоскости отображается этой системой линз в плоскость в виде горизонтальных строк, причем на каждой из этих строк формируется преобразование фурье-сигнала, записанного на соответствующей строке в плоскости Мы рассмотрим частный случай, когда все сигналов представляют собой один и тот же сигнал сложной формы После того как выполнено многоканальное одномерное фурье-преобразование такого транспаранта и получена его интерференция на этапе изготовления согласованного фильтра "с внеосевым опорным пучком в плоскости амплитудное пропускание в плоскости можно записать в виде

Входящее в это выражение расстояние между соседними каналами в плоскости связано с соответствующим расстоянием во входной плоскости соотношением где фокусные расстояния сферической и цилиндрической линз соответственно. Множитель вида обусловлен наклонным падением опорного пучка, учитывает то, что начало опорного сигнала находится в точках выбранных для входного сигнального кода.

Таким образом, в плоскости помещается многоканальный согласованный фильтр на опорные сигналы, а во входной плоскости устанавливается запись многоканальной входной функции, такая, что начальные координаты сигнала на строке равны причем смещение начала вдоль строки составляет а разностный сдвиг от строки к строке равен В этом случае амплитудное пропускание в плоскости можно записать

в виде

Это выражение соответствует записи на строках временных изменений сигналов, принятых элементами фазированной антенной решетки радиолокатора. Относительный сдвиг в положении на строке начала сигнала пропорционален точной дальности цели в заданном интервале (отсюда использование индекса ). Дифференциальный сдвиг положения начала сигнала на двух соседних строках пропорционален азимуту цели (этим объясняется использование индекса

Распределение комплексных амплитуд света в плоскости представляет собой одномерное фурье-преобразование выражения (17); таким образом,

Распределение комплексных амплитуд за плоскостью равно произведению выражения (18) на амплитудное пропускание многоканального согласованного фильтра, описываемое выражением (16):

Сферическая линза формирует в плоскости двумерный фурье-образ распределения и мы получаем следующее выражение для сигнала на выходе:

Из выражения (20) видно, что распределение света в выходной плоскости отображает автокорреляцию сложного кодированного сигнала (при этом используются преимущества, которые дает сложный сигнал с точки зрения выигрыша в отношении сигнал/шум и отношения сигнал/помеха). Горизонтальное положение пика автокорреляции (относительно опорного центра плоскости корреляции пропорционально точной дальности до цели (т. е. разности между начальным положением входного сигнала и начальным положением сложного опорного сигнала которая определяет эталон с нулевым стробом дальности). Вертикальное положение корреляционного пика пропорционально

дифференциальному сдвигу входного сигнала от строки к строке и, следовательно, вертикальному наклону фазы во входных сигналах, т. е. пропорционально азимуту цели В случае многих целей положение корреляционного пика для каждой из них будет определять положение цели в координатах дальность/азимут. Этот коррелятор непосредственно приспособлен для обработки данных импульсно-доплеровского радиолокатора. В этом случае в плоскости на каждой строке последовательно записываются отраженные от цели импульсы, а на выходе отображаются кривая зависимости дальности от доплеровского сдвига частоты или функция неопределенности используемого сложного радиолокационного сигнала.