РЛС дальнего обнаружения. Выбор и обоснование структурной схемы и отдельных ее узлов. Расчет основных технических характеристик системы, страница 2

 

2.  Выбор типа зондирующих сигналов

Все виды модуляции одинаково удовлетворяют с точки зрения выделения сигналов на фоне теплового шума, если приемный тракт согласован со спектром излучаемых сигналов. Тип передачи сигнала используется импульсный, так как он обладает рядом преимуществ:

¾  наличие развязки между передатчиком и приемником, осуществляемый с помощью временного переключения антенного переключателя импульсного радиолокатора,

¾  разрешение во времени между соседними целями и между целями отраженными от местных предметов, находящихся на малой дальности, обычно лучше в импульсных системах по сравнению с разрешением по частоте с системах с непрерывным излучением колебаний. Схема фильтрации приемника и схемы обработки сигналов проще в обычных импульсных системах, чем в системах, использующих различные формы модулированных непрерывных колебаний.

Для повышения разрешающей способности на дальности необходимо использование сложных сигналов. В данной работе будет использован сигнал с линейно-частотной модуляцией.

В течение длительности τ_и сигнала s(t) мгновенное значение частоты его заполнения линейно нарастает от f₀ - W/2 до f₀ + W/2 (рисунок 2), где f₀ -центральная частота, W_f - девиация частоты сигнала. Тогда при t Є [-τ_и / 2, τ_и / 2] частота f(t) = f₀+ W_f t / τ_и и фаза

Так как С=0 при Ф(0)=0, то .

Прямоугольному ЛЧМ-импульсу амплитуды А в виде  и его преобразование Гильберта  при  соответствует аналитический ЛЧМ-сигнал

Где  – комплексная огибающая ЛЧМ-сигнала.

Для АКФ ЛЧМ-сигнала, опуская промежуточные вычисления, находим:

Зависимость  имеет аналогичный вид с нулевыми значениями в точках, кратных , и шириной основного лепестка на уровне 0,5, равной . Если девиация частоты  то из теории частотной модуляции известно, что ширина спектра  ЛЧМ-импульса близка к , а его база . ЛЧМ-импульс обладает свойством сжатия в B раз. Разрешающая способность теперь определяется длительностью сжатого импульса .

Для построения СФ используются дисперсионные линии задержки на поверхностных акустических волнах. Групповое время задержки t_з в таких линиях зависит от частоты.

 

Линия задержки и полосовой фильтр с полосой  образуют СФ для ЛЧМ-импульса, осуществляющий его сжатие.

 

Недостатком сжатых ЛЧМ-импульсов является наличие значительной по уровню боковых лепестков. Диаграмма неопределенности ЛЧМ-импульса приведена .

 

Как видим разрешающая способность по времени запаздывания определяется девиацией , а по частоте – длительностью , что позволяет при соответствующем выборе данных параметров получить существенные выигрыши в разрешающей способности по каждой из координат по сравнению с простыми сигналами. Однако при совместном разрешении по двум координатам разрешающая способность зависит от взаимной расстройки сигналов по времени запаздывания и по частоте. Наихудший случай соответствует расстройке вдоль большой оси симметрии диаграммы неопределенности. Кроме того, наличие доплеровской частоты приводит к смещению сжатого импульса по времени и, следовательно, к соответствующей ошибке измерения. 

3.  Метод обработки сигнала.

Выбираемый метод обработки принимаемых сигналов должен обеспечивать максимальный совокупный эффект, характеризуемый вероятностными и точностными характеристиками выдаваемой потребителю информации. В данном курсовом проекте будет использоваться когерентный прием. Когерентность принимаемых сигналов обеспечивается при следующих двух условиях:

а) фаза отраженных сигналов не изменяется в течение всего времени облучения;

б) сохраняется синфазность сигналов в приемнике от импульса к импульсу при выполнении первого условия.

Когерентный прием возможен  только в том случае, если частоты опорного напряжения и  сигнала совпадают, то есть радиальная скорость цели либо известна, либо равна нулю. Так как скорости реальных целей не равны нулю, то когерентный приемник должен быть многоканальным по доплеровской частоте. Число каналов выбирается из условия перекрытия диапазона всех реальных скоростей целей. Когерентная обработка сигнала технически сложнее, чем некогерентная, но обеспечивает двукратный выигрыш в отношении сигнал-шум. Определяя коэффициент правдоподобия для пачки когерентных импульсов, получим алгоритм обработки, представляющий собой суммирование огибающих выходных напряжений фильтра внутрипериодной обработки. Таким образом, оптимальная обработка пачки импульсов при когерентном приеме сводится к следующим операциям: