11. ЦЕЛИ И КАНАЛЫ С ДОППЛЕРОВСКИМ РАССЕЯНИЕМ
В главах 9 и 10 рассмотрение было ограничено медленно флуктуирующими точечными целями. Они характеризовались «идеальным» (по огибающей) отражением приходящего к цели зондирующего сигнала. Принятый отраженный от цели сигнал отличается в этом случае от зондирующего сигнала четырьмя моментами: случайной амплитудой, случайной фазой, наличием допплеровского смещения частоты и запаздыванием. Амплитуда и фаза определяются отражающими свойствами цели и их можно моделировать в виде случайных величин.
Рис. 11.1. Изменение ориентации цели.
Допплеровское смещение и запаздывание сигнала определяются скоростью и дальностью до цели и моделируются как неизвестные неслучайные величины.
В этой главе мы рассмотрим точечные цели, которые невозможно моделировать как медленно флуктуирующие цели. Начнем изложение с качественного обсуждения модели такой цели. Рассмотрим пример, показанный на рис. 11.1. Подобная конфигурация может представлять отражающую структуру самолета, 
или подводной лодки. Направление распространения сигнала — вдоль оси х. Ориентация цели изменяется во времени. Три различных положения цели изображены на рис. 11.1, а-в. При изменении ориентации цели изменяются ее отражающие характеристики.
Предположим теперь, что цель облучается импульсом большой длительности, комплексная огибающая которого показана на рис. 11.2, а. Типичная огибающая отраженного сигнала изображена на рис. 11.2, б. Видим, что влияние изменения ориентации цели
выражается в изменении во времени огибающей, которое обычно называют время-селективными замираниями.
Заметим, что если излучается кратковременный зондирующий импульс, Показанный на рис. 11.2, в, то огибающая принятого отраженного от цели импульса оказывается неискаженной (рис. 11.2, г) и данную цель можно моделировать как медленно флуктуирующую.
Рис. 11.2. Сигналы при наличии время-селективных замираний: а — комплексная огибающая излученного сигнала; б - типичная комплексная огибающая эхо-сигнала (сдвинуто начало отсчета); в — огибающая кратковременного зондирующего импульса; г - огибающая эхо-сигнала от кратковременного импульса.
Рис. 11.3. Энергетические спектры излученного и отраженного сигналов: а — энергетический спектр излученного сигнала; б - энергетический спектр отраженного сигнала при наличии допплеровского рассеяния.
Позднее будет показано, что все результаты, полученные в гл. 9 и 10, можно рассматривать как предельные случаи результатов, полученных на основе более общей модели, введенной в рассмотрение в данной главе.
Энергетический спектр зондирующего импульса большой длительности представлен на рис. 11.3, а. Поскольку изменение во времени огибающей сигнала является, в сущности, его амплитудной модуляцией, спектр отраженного сигнала оказывается растянутым по частоте, как показано на рис. 11.3, б. Степень расширения спектра зависит от скорости, с которой изменяются отражающие характеристики цели. Цели такого типа называются целями с растяжением сигналов по частоте или целями с допплеровским (частотным) рассеянием. Отметим, что растяжение сигнала по
частоте и его селективные замирания во времени — это только два разных способа описания одного и того же явления.
Этот простой пример взят из области радиолокации. Математически точно такая же задача возникает при передаче информации по каналу связи, в котором отражательные характеристики среды изменяются на интервале передачи. Такие каналы называются каналами с допплеровским (частотным) рассеянием, и большая часть наших основных результатов будет применима как к задачам радио- и гидролокации, так и к задачам связи.
Пока мы располагаем лишь интуитивным представлением о том, как флуктуирующая цель вызывает расширение спектра отраженного сигнала. Подробно этот вопрос рассматривается в § 11.1 на основе дальнейшего развития математической модели флуктуирующей цели. В § 11.2 произведен синтез оптимального приемника для обнаружения цели с допплеровским рассеянием и определена его помехоустойчивость. Параграф 11.3 посвящен изучению проблемы передачи цифровой информации по каналам с рассеянием по частоте. В § 11.4 рассмотрена задача оценки параметров цели с допплеровским рассеянием. Наконец, в § 11.5 резюмированы основные результаты гл. 11.
