5.10.3. РСА в телескопическом режиме

Тот факт, что частота принимаемого сигнала при изменении азимута цели меняется по линейному закону, позволяет создать устройство, в котором с помощью алгоритма БПФ выполняется обработка, эквивалентная сжатию импульса. Она включает ЛЧМ-демодуляцию и спектральный анализ. Пр и этом разрешение по азимуту обеспечивается за счет того, что различные цели имеют неодинаковые значения доплеровского смещения частоты.

Рассмотрим эхо-сигналы от двух целей, находящихся на одной и той же дальности но смещенных по азимуту так, что для одной из них а для другой Если, как и ранее, ограничиться предположением, что частота эхо-сигналов меняется по линейному закону, то принятый сигнал будет равен сумме двух ЛЧМ-сигналов, т. е.

Приняв за начало отсчета и, умножив на сигнал, комплексно-сопряженный с ЛЧМ-сигналом, принятым от цели с азимутом получим

Эта операция, заключающаяся в устранении члена с квадратичным изменением фазы, иногда называется ЛЧМ-демодуляцией.

После выполнения этой операции разделение эхо-сигналов от обеих целей может быть выполнено с помощью спектрального анализа. Эхо-сигнал от цели, находящейся в точке начала отсчета будет размещаться на нулевой частоте, а от цели с азимутом частоте -Таким образом, устройство цифровой обработки сигналов РСА может содержать умножитель для ЛЧМ-демодуляции с последующим выполнением БПФ. Использование именно алгоритма БПФ принципиально необходимо для того, чтобы можно было создать устройство обработки, работающее в реальном времени.

Возможность использования алгоритма БПФ ограничена небольшой областью, сконцентрированной вокруг точки начала отсчета так как только вблизи нее справедливо предположение о линейном изменении частоты. Следовательно, описанный метод обработки сигналов естественно подходит для использования РСА в телескопическое режиме. Съемка отдельных небольших областей вокруг точки начала отсчета производится независимо, а затем из малых радиолокационных карт составляется одна большая карта.

Еще один вопрос, с которым (приходится сталкиваться при формировании радиолокационной карты с помощью алгоритма БПФ, касается ширины полосы частот, в которой выполняется спектральный анализ после операции ЛЧМ-демодуляции. За счет импульсного характера излучаемого колебания эхо-сигнал, соответствующий одной и той же дальности, будет дискретизован, причем частота дискретизации оказывается больше частоты девиации ЛЧМ-сигналов, принимаемых после отражения от отдельных точечных целей, размещающихся в пределах области, облучаемой диаграммой антенны. Поэтому, как это обычно имеет место, ширина полосы частот, в которой выполняется спектральный анализ с помощью алгоритма БПФ, может быть взята намного меньше частоты дискретизации (на практике ограничением является аппроксимация частотного хода линейным законом). Поэтому целесообразно сначала ограничить полосу сигнала, относящегося к постоянной дальности, до допустимой величины и лишь после этого выполнить БПФ, но меньшего размера. В РСА эту операцию называют предварительным суммированием, так как одна из ее возможных реализаций заключается в простом сложении нескольких последовательных отчетов. С точки зрения цифровой обработки сигналов эта операция заключается в прореживании отсчетов по времени и понижении таким способом частоты дискретизации. Для того чтобы избежать наложений спектров в выделяемой полосе частот, необходимо использовать цифровой фильтр нижних частот. Элементарный подход, заключающийся в суммировании последовательных отсчетов, эквивалентен использованию фильтра нижних частот с прямоугольной импульсной характеристикой, частотная характеристика которого пропорциональна . Использование операции предварительного суммирования при обработке сигналов телескопического РСА позволяет во (много раз уменьшить объем вычислений. Для подавления в частотной области больших боковых лепестков, характерных для фильтра с прямоугольной импульсной характеристикой, можно использовать другие импульсные характеристики или, возможно, оптимальный фильтр нижних частот. Очевидно, что с аппаратурной точки зрения их реализация будет более сложной, так как в фильтре с прямоугольной импульсной характеристикой не используются умножения, а выполняются только сложения.

Отметим еще одно преимущество, связанное с использованием алгоритма БПФ при обработке сигналов телескопического РСА. Так как эхо-сигналы, относящиеся к одной и той же дальности, умножаются на эталонный сигнал, соответствующий точке начала отсчета, то можно просто построить схему компенсации движения за счет такого изменения эталонного сигнала, которое учитывало бы фактическую траекторию полета. Если траектория является прямой, то эталонный сигнал представляет собой ЛЧМ-сигнал, в противном случае необходимо обеспечить модуляцию эталонного

сигнала по фазе, которая выполняется с помощью инерциальной навигационной системы и предназначена для коррекции отклонений траектории полета от прямой линии и непостоянства скорости полета. Эта коррекция движения особенно важна при съемке с высокой разрешающей способностью. Благодаря присущей цифровым методам универсальности имеется возможность коррекции движения в реальном времени в процессе приема данных.