Получение количественных оценок образования крупных айсбергов и взаимосвязи температуры воздуха Южного полушария с количеством крупных айсбергов и запасами воды в них, страница 7

Второй, более радикальный путь приводит к РСА при поступательном движе­нии ЛА.

Принцип синтезирования апертуры. Пусть линейная ФАР размером (апертурой) L(рисунок 2.3, а) состоит из N+1 излучате­лей. Суммируя принятые облучателями сигналы, можно в каждый момент времени получать диаграмму ФАР с шириной [5]. Если для обеспечения заданной φ_а требуется , то можно синтезировать ФАР, последовательно перемещая один излучатель вдоль этой апертуры с некоторой скоростью V, принимая отраженные от цели сигналы, запоминая их, а затем сов­местно обрабатывая (рисунок 3,6). При этом синтезируется апер­тура линейной антенны с эффективным размером Lи ДНА ши­риной φ_с=λ/L однако увеличиваются затраты времени на син­тезирование t_c = L/Vи усложняется аппаратура радиолокатора.

Рисунок 2.3 Фазированная антенная решетка (а) и схема синтезирования апертуры при перемещении облучателя (б)

Пусть ЛА движется на некоторой высоте с постоянной ско­ростью Vпрямолинейно и параллельно земной поверхности (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 Взаимное положение цели и ЛА при синтезировании апертуры.

Антенна, имеющая ДНА шириной φ_а и повернутая на 90° к линии пути, последовательно проходит ряд положений i = —N/2; ...; —2; —1; 0; +1; +2; . . . +N/2, в которых принимает сигналы, отраженные от цели, находящейся в точке М на земной поверхности. При различных положениях антенны (при различных i) сигналы от одной и той же точки проходят разные расстояния , что приводит к изменению фазовых сдвигов этих сигналов, вызываемых раз­ностью хода сигналов R. Поскольку сигнал проходит R дваж­ды; в направлении цели и от нее, то два сигнала, принятые при соседних положениях антенны, отличаются по фазе на:

    (1)

 В зависимости от того, компенсируются или нет при суммировании сигналов фазовые набеги Δφ на отрезках ΔR_i, различают фокусированные и нефокусированные РСА. В первом случае обработка сводится к перемещению антенн, запоминанию сигналов, компенсации фазовых набегов и суммированию сигналов (см. рисунок 2.3, б) [4], а во втором — к тем же операциям, но без компенсации фазовых набегов.

          Структурная схема РСА.Основу РСА составляют когерентно­импульс­ные радиолокаторы, построенные по схеме с внутрен­ней когерентностью (рисунок 2.5). Когерентный генератор КГ на частоте f_п._ч служит для формирования в однополосном модуляторе зондирующего сигнала с частотой fо+fп.ч. Источником коле­баний с частотой fо является ГРЧ [4]. Зондирующий сигнал модули­руется импульсной последовательностью с модулятора М. Уси­литель мощности УМ представляет собой оконечный каскад пе­редатчика. Обработка сигналов (запоминание, компенсация фаз, суммирование) обычно выполняется на низкой частоте. Поэтому в схеме предусматривают квадратурные каналы, каждый из ко­торых начинается с соответствующего фазового детектора. Ис­точником опорного напряжения для фазовых детекторов служит когерентный гетеродин КГ. Сигналы квадратурных каналов (со­храняющих информацию о фазе) подаются либо на устройство аналоговой записи УЗ, либо на устройство обработки в реаль­ном масштабе времени УОС.

Рисунок 2.5 Структурная схема радио­локатора с синтезирова­нием апертуры

Принципы обработки сигналов в РСА. При любом виде об­работки необходимо покадровое запоминание информации о це­лях. Размеры кадра задаются по азимуту эффективным значе­нием синтезируемой апертуры L_Эф и дальностью обзора R_min . . . R_max(рисунок 2.6, а). Поскольку принимаемые при каждом по­ложении антенны сигналы поступают на вход приемника с просматриваемой дистанции последовательно во времени, то и за­писываются они последовательно в каждый из N+1 азиму­тальных каналов, что условно показано стрелками на рисунке 2.6, б. При этом формируется соответствующий участку местности кадр изображения с размерами х_к и R_x. Получить информацию-j6 угловом положении цели, т. е. о координате х, при синтезиро­вании апертуры можно только при анализе отраженных от этой цели сигналов, записанных на интервале синтезирования L_Эф. Поэтому информация с устройства записи считывается после­довательно в каждом из п каналов дальности (рисунок 2.6, в).