Файл: Губин, В. А. Пространственно-временная обработка радиолокационных сигналов (конспект лекций).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 80
Скачиваний: 0
64
пленки ( р и с .4 .8 ,э ) . Но здесь вид фильтра должен быть иным - |
||
он полностью |
соответствует первичной записи сигнала |
точечной |
цели и имеет |
вид элементарной линзы Френеля. Лишь в |
одном по |
ложении пленки в процессе |
|
ее протяжки, когда все светлые участ |
|
ки первичного |
изображения |
и фильтра совпадут, световой поток |
|
максимальной |
интенсивности |
будет пропущен на вторичную пленку |
|
и создаст на |
ней точечную |
|
отметку цели. Естественно, что из |
двух возможных' видов фильтров целесообразно применять более |
|||
простой, располагающийся |
в |
плоскости второй пленки. |
Р и с .4 .8 . Схемы оптической обработки сигнала с располо жением фильтра в области первичной ( а ) и вторичной (б ) пленки
Однако рассмотренное устройство, поясняющее принцип дей
ствия оптической системы |
обработки сигналов, практически не |
||
может быть использовано. |
В фокусе оптической линзы, т . е . в |
||
области, где |
формируется |
отметка цели, собирается также све |
|
товой поток, |
соответствующий постоянной |
составляющей сигнала |
|
(см .р и с.4 . 2 ) . Изображение точечной цели |
и за све т , обусловленный |
постоянной составляющей, перекрываются, так как фокусные рас стояния для этих световых потоков отличаются мало.
Полезный за с в е т , обусловленный дифракционными явлениями,
может быть значительно слабее общей освещенности фотоэмульсии в области щели и не оставит на ней заметного следа.
65
Преодолевают эту трудность путем разноса полезного и мешаю щего световых потоков в разные направления. С этой целью на первичную фотопленку записывают сигнал, сдвинутый по часто те,
т . е . сигнал
u ( t ) = U ( t) c o s jo ) 0i |
+ <J>(t)] |
|
|
на некоторой поднесущей частоте |
coQ |
. Частотный сдвиг |
должен |
быть таким, чтобы в пределах интервала |
накопления ( t 3~ |
на |
|
р и с .4 .9 ) частота сигнала не достигала |
нулевого значения. |
|
Т
|
i |
|
|
|
j L |
|
1 t— |
T |
|
i |
|
Р и с .4 .9 . Области |
сигнала, используемые при оптической обработке |
|
|
сигналов в РСА |
|
Вместе с тем |
частота сигнала записи выбирается по возмож |
|
ности небольшой. |
Каждая полуволна этого |
колебания, в том числе |
и самая короткая, должна воспроизводиться отдельным засветом на пленке и ей должен соответствовать по крайней мере один при нятый импульс. Как указывалось ранее, возможности повышения частоты посылок РЛС ограничены выбранным диапазоном дальности.
Поэтому при фиксированной частоте посылок |
{ F = c o n s t ) целе |
сообразно выбирать максимальное значение |
частоты сигнала j F n , |
минимальное - |
близкое к |
нулю, а среднее значение (поднесущую) - |
||||
порядка |
Fn |
. Из этих |
соотношений видно, что частотный сдвиг |
|||
в системе |
обработки сокращает |
используемую |
длительность |
сигна |
||
ла по крайней |
мере в два |
раза |
по сравнению |
с максимально |
воз |
66
можной. Разрешающая способность системы ухудшается вдвое по
сравнению |
с предельной A X mLn= d |
Получить такой сигнал можно двумя способами: |
|
I . |
Повернуть луч антенны относительно траверса так , чтобы |
выбранное |
значение поднесущей о)0 соответствовало направле |
нию максимума антенного луча.
3 . Подавать на фазовый детектор опорное напряжение с часто
той, сдвинутой относительно номинального значения промежуточ
ной частоты на поднесущую ( со ± )•
Р и с .4 .1 0 . Характер частотной модуляции |
сигналов РСА при различ |
ных расстояниях до |
цели |
Таким образом, на запись поступает сигнал с частотной мо дуляцией. При не очень большой длительности этого сигнала за
кон модуляции почти не отличается от линейного ( 2 . 5 ) . Скорость
изменения частоты определяется расстоянием между целью и лини
ей пути носителя (ри с.4 .1 0 ) РЛС.
При записи такого сигнала на элементе дальности образуется
дифракционная решетка с постепенно возрастающим периодом. На пленку с записью сигнала падает плоская волна монохроматиче
ского |
света |
(р и с.4 . I I ) . Пленка освещается в пределах кадрового |
окна |
I , |
которое обычно бывает меньше полной цротяженностй |
отметки цели, и поэтому определяет раскрыв синтезированной ан
тенны |
Поскольку дифракционная решетка на элементе |
||
дальности имеет |
переменный шаг х 0 , отклонение луча |
^ [ |
см. |
формулу ( 4 .2 ) 3 |
в начале и конце окна будет различным. В |
на |
|
чале записи, где штрихи дифракционной решетки следуют |
чаще, |
67
Р и с.4 . I I . Преломденпз света дифракционной решеткой с переменным шагом
угол отклонения луча будет больше, чем в конце кадрового окна.
В результате этого из трех пучков лучей, на которые дифракцион ная решетка разделяет освещающий световой поток, лишь один -
центральный - будет параллельным. Лучи, отклоняющиеся в направ
лении оси х |
.р асходятся . |
|
|
|
||
Пучок, идущий в противоположном направлении, соберется в |
||||||
некоторой точке С |
. |
Как и в случае видеозаписи, дифракционная |
||||
решетка здесь, играет |
роль линзы Френеля, фокусирующей пучок |
|||||
параллельных лучей |
в |
точке |
С |
Однако |
в пределы кадрового |
|
окна попадает |
липа* |
"край" |
этой линзы. |
Точка С освещается |
пропорционально плотности дифракционной решетки и представляет собой световую модель наблюдаемой цели.
Чтобы уменьшить фокусное расстояние системы, за кадровым окном размещается обычная собирательная линза объектов (рис.4 ,1 2 ).
Проходя через объектив, лучи меняют направление. Параллельные лучи сходятся в главном фокусе линзы; сходящийся пучок фокуси руется впереди фокальной плоскости линзы F-F {расходящийся пучок теперь также собирается в точку позади фокальной плоско сти D .
По мере протяжки пленки перед кадровым окном изображения целей также перемещаются в соответствующих плоскостях. Точки
68
Ви С расходятся в разные стороны. Для определенного по
ложения пленки (например, такого , при котором участок с за писью сигнала цели, принятого на траверсе, располагается в середине окна) сфокусированное пятно В или С попадает на вторичную пленку через щель. Эта щель играет роль фильтра,
Р и с .4 .1 2 . Схема формирования изображения точечной цели
настроенного на определенную скорость изменения допплеровской частоты , и препятствует засвету пленки другими, не сфокусирован ными в данной точке лучами. Таким образом, вторичная пленка засвечивается сфокусированным на ней световым пятном только тогда, когда пространственная частота записи сигнала в кадро вом окне совпадает с законом изменения частоты , соответствую щим выбранному положению цели.
§’4 . 3 . ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ОПТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Примерная функциональная схема всей оптической системы формирования радиолокационного изображения представлена на рис.4 .1 3 .
В этой системе для освещения первичной фотопленки приме няется щелевой источник св е т а . Сами по себе источники монохро матического света такие, как , например, ртутная лампа со св е -
69
10тофильтром, создают световое пятно значительных размеровх)'•
Чтобы сформировать с его помощью плоский фронт волны, нужно пропустить свет через малое отверстие, а затем расходящийся пучок лучей превратить в параллельный конденсорной линзой.
При этом только очень малая доля светового потока источника используется полезно, что приводит к необходимости увеличивать экспозицию при фотографировании и замедляет весь процесс об работки.
В многоканальных системах обработки, где запись на пленке
состоит из множества независимых элементов дальности, можно применить щелевой источник, который позволяет во много раз уве личить интенсивность светового потока.
Каждый отдельный элемент |
щели, освещаемой источником, яв |
||
ляется точечным излучателем. |
Создаваемый им пучок |
расходящихся |
|
лучей трансформируется конденсорной линзой |
в |
параллельный |
х ' Лишь лазер является практически идеальным точечным источником.