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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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.