Файл: Губин, В. А. Пространственно-временная обработка радиолокационных сигналов (конспект лекций).pdf

\70

пучок. На рис Л . 14 показаны два' таких элемента, для каждого из которых изображены лишь лучи, проходящие через центр линзы.

Как известно, направление этих лучей линзой яе меняется. В то же время, поскольку щель расположена в фокальной плоскости,,

зти лучи указывают направление, соответствующих параллельных пучков после' конденсатора.

Ряс.4 .1 4 . Схема формирования линейного эквифазного фронта волны

стоянна в плоскости 2 - 2 .

Вследствие интерференции волн возникают результирующие ко­ лебания, фаза которых в каждой точке определяется соотношением фаз слагаемых. Вдоль прямой 00 пересечения плоскостей I - I и 2-2 фазы слагаемых постоянны, поэтому результирующее колеба­ ние также имеет постоянную фазу.

71-

Проведенные рассуждения нетрудно повторить для всех других

элеиентов щели, и мы убеждаемся в том, что рассматриваемая нами

система формирует монохроматический световой поток, в котором фаза колебаний вдоль оси х постоянна. Б результате одинаковые

элементы дальности на всех строках пленки освещаются с одинако­ вой фазой светового колебания.

Для разных элементов дальности фаза источника будет различ­

ной, так как распределение фазы световых волн вдоль щели нео­ пределенно. Однако это не имеет, значения, поскольку для каждого

элемента дальности обработка ведется независимо.

Элемент дальности, освещаемый параллельными ему световыми

волнами, образует линзу Френеля в виде узкой полосы. В процес­

се протяжки пленки пучок лучей, фокусируемый дифракционной

пленку через щель, играющую роль фильтра. На пленке фиксирует­ ся отметка цели.

Для того чтобы сфокусированные засвети , создаваемые разны­

элементы дальности и изображение формируется в порядке поступт-

ления отраженных импульсов РЛС.

В направлении оси х запись на первичной пленке соответ­

ствует пространственному спектру сигнала цели. После преобра­ зования Фурье, осуществляемого линзой J)z в плоскости х о г ,

на вторичной пленке фокусируется точечный засвет изображения цели. Расположенный здесь элемент щели играет роль фильтра,

согласованного с сигналом точечной цели.

Таким образом, изучая работу оптических систем формирова­ ния радиолокационного изображения, следует помнить о важной особенности первичной записи: эта запись имеет различный ха­ рактер для разных направлений. Действительно, информацию о расположении объектов на земной поверхности можно рассматри­ вать как некоторый пространственный сигнал в координатах обо­ зреваемой местности. Расположение засветов поперек первичной

7 2

пленки подобно расположению объектов, т . е . воспроизводит рас­ пределение пространственного сигнала по дальности. В то же вре­ мя вдоль пленки запись соответствует не самому пространствен­ ному сигналу, а его спектру, формируемому в результате движе­ ния РЛС.

Этим обстоятельством объясняется несимметрия системы об­

должно быть без изменения перенесено на вторичную пленку. В

другой плоскости пространственный спектр нужно вновь преобра­ зовать в сигнал, что и выполняется линзой Лг .

В заключение следует отметить, что для разных элементов дальности закон частотной модуляции сигнала различен. Поэтому фокусные расстояния для соответствующих дифракционных решеток неодинаковы. Чтобы учесть это обстоятельство, вторичную плен­ ку несколько наклоняют (поворачивают вокруг оси х ) либо при­ меняют специального вида линзы, имеющие разное фокусное рас­ стояние для различных элементов дальности.

73

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ОСНОВНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ РСА

§ 5 .1 . РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И НЕОДНОЗНАЧНОСТЬ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Как указывалось ранее, для улучшения разрешающей способ­

ности когерентных РЛС со сфокусированной антенной желательно

уменьшать размеры реальной антенны. Однако существует обстоя­

тел ьство , препятствующее использованию в РЛС обзора земной псъ-

верхности малых антенн. Синтезированная антенна так же, как

и обычнщя синфазная антенна, создает острые лучи по сторонам от основного лепестка. В этих направлениях разность хода для соседних вибраторов равна целому числу длин волн (при распро­ странении в обоих направлениях), в результате чего отраженные сигналы принимаются с одинаковыми фазами. Это приводит к неод­

Чтобы исключить прием сигналов боковыми лучами, реальная

антенна радиолокационной станции сама должна иметь достаточно

74

тезированной антенны будут приходиться на направление нулевого излучения реальной антенны. Ширина диаграммы направленности антенны РЛС "по нулям" составляет примерно

I X

Qо 2 0 , ( 5 .2 ) d

Р и с.5 .1 . Геометрические соотношения при формировании искус­ ственного раскрыва

Поэтому раскрыв антенны вдоль направления движения должен от­ вечать условию

75

Если Q макс= 600 км, то частота посылок не должна превышать

250 гц , что требует применения антенны размером 100 м и более.

76

зовании остронаправленных антенн в вертикальной плоскости. Диа­ грамма направленности должна перекрывать по дальности лишь

Если взять полосу обзора по наклонной дальности 30 км, то частота посылок будет Fn - 5000 гц и минимальный размер ан­ тенны 3 м, что уже приемлемо.

Таким образом, могут быть установлены предельные соотноше­ ния между просматриваемым диапазоном дальности, разрешающей способностью системы и размером внтенны

77

гд е величины ДХ и d даются в метрах, а диапазон дальности -

в километрах.

Рассмотрим более подробно вопрос о неоднозначности радио­

локационного изображения, воспользовавшись другими трактовками этого явления, и уточним его зависимость от технических харак­ теристик РЛС.

Для этого найдем выражение для принимаемого сигнала в функ­

ции от параметров движения РЛС и координат цели.

Полагаем, что РСА, работающая в импульсном режиме, переме­

нала, принимаемого в различных точках траектории, будет опреде­

ляться длиной пути 2 # ( х ) , проходимого кандым сигналом от мо­ мента измерения до момента приема

формуле0 ( 5 .7 ) и счи тать, что изменение фазы сигнала вдоль тра­ ектории происходит по квадратичному закону

Д?(Х):

2 о т Х Л Rn

или

2 f 2

2 /xv _t

Такое изменение фазы соответствует линейному изменению мгновенной частоты принимаемых сигналов (см .р и с .5 .2 )

78

Следовательно, эхо-сигнал от точечной цели, принимаемый

приемником РЛС, расположенный на прямолинейно равномерно-дви-

жущемся носителе, оказывается модулированным по частоте прибли­ зительно по линейному закону или, что то же самое, его фаза

х- текущая координата точки на отрезке, отсчитываемая

от его начала.

Учитывая только значения ос , соответствующие положениям