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: 87

Скачиваний: 0

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

126

i9etL'Pt

F(p(f)+■ 2Jt

Д

 

 

a(t) = j A ( f ) e d

d f = J |A ( f ) |

d

f .

(6 .7 3 )

O Q

GO

 

 

 

Согласно принципу стационарной фазы интеграл

от

быстро ос­

циллирующей функции пренебрежимо мал, за исключением области,

где производная от

фазы равна нулю. В выражении (6 .7 3 )

имеется

стационарная точка

f = fc , где

 

 

о

 

или

 

 

 

2 J t £ = - q ' ( f c )

(6 .7 4 )

и фазовая функция может быть разложена в ряд Тейлора из трех членов относительно этой точки, откуда после несложных преоб­ разований получаем

 

| а ( * ) |

~

2JT

(6 .7 5 )

Из

выражения (6 .7 А )

находим

вторую производную

 

 

 

 

 

 

(6 .7 6 )

подставляя которую в

формулу

( 6 . 7 5 ) , приходим к

равенству

( 6

. 7 1 ) .

 

 

 

 

Переходя от огибающей сигнала к ее спектру согласно равен­

ству (6 .7 1 ) и учитывая соотношения

Щ_________

= _ f ___

V {R 0+R)z+ {V i)r

2 V/A

вытекающие из формулы ( 6 . 7 0 ) ,

получим

|А ( С Я)|г = | А « | 2 =

6 * ( щ у ) / ' - ( W i x ) ' ' . ( 6 - ” >

Таким образом, модуль спектра огибающей входного сигнала не зависит от дальности цели и определяется только диаграммой направленности антенны. Сам комплексный спектр огибающей со­ гласно формулам (6 .6 8 ) и (6.77)


127

f

¥K{Ro+R)

а Х т ) У ’ - ( т ) г “ W

(6 .7 8 )

l

содержит фазовый множитель,’ являющийся функцией расстояния.

Следовательно, все различие в спектрах сигналов, принимаемых

с разных дальностей, заключено только в их фазовых характери­ стиках.

Спектр выходного сигнала согласованного фильтра, настроен­

ного

на

дальность

R 0 > при поступлении на

его вход

сигнала с

дальности

R0+ R определяется

 

выражением .

 

 

 

 

 

 

A e ( f i R) =

Н ( f )

A ( f ;

R) ■ -

CA* ( f )

A (f;

R),

 

 

С6 - 79)

где

 

 

 

H( f )

=

CA*

{ f ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'(6 .8 0 )

- функция

передачи

фильтра,

определяемая

из формулы (6 .7 8 )

при

R =

0 . Отсюда спектр огибающей выходного

сигнала

при рас

стройке

R

по дальности

и сама огибающая соответственно имеют

вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А Л

 

 

А2

 

 

4-Ji R

 

 

 

 

AB(f;R)

С 2Мг & (zy/а ) \ /

 

 

 

^ f

у

|

( б *81)

[zv/x) е х Р | А

 

 

 

 

a 6 ( t ; R ) = §

A(f"} R ) e t* ZJif

 

d f -

 

 

 

 

 

zv/\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d f .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и _

 

(6 .8 2 )

Введем

новые переменные:

угловую координату

2VAX

и продольное смещение X = V £ .

_

после

нормировки

Тогда

получим

двухмерную функцию разр-ешения

 

 

 

 

 

 

 

 

V(K, R)= 2t r

 

exp■<f f

( x u

-

 

 

du,{ 6 .8 3 )

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Es = ~

^\A{ f ) \Zd f =

j * -

 

 

 

d u

 

 

( 6 .8 * )


128

- энергия принимаемого сигнала. Огибающая выходного сигнала

при расстройках R

согласно формулам (6 .8 2 ) и (6 .8 3 )

 

а в

( i ; R) = 2 C fs ¥ ( X = V i , R)

(6 .8 5 )

с точностью до постоянного множителя, пропорционального энер­ гии принимаемого сигнала, повторяет двухмерную функцию неопре­ деленности»

Квадрат модуля спектра огибающей выходного сигнала в соот­

ветствии с формулой (6 .7 9 )

 

\Ae ( f i R ) f = A e (f-,R)A*B ( f-,R) =

= C2A * ( f ) A ( f ) A ( f ; R)

R) =

-

c 2|A (

f )

| z |A f / ;1

/?)|C*\A(f)\2 =

¥

 

( 6

не зависит от дальности, так как согласно ранее доказанному

|A(f$/?)|2 =

| A ( f ) | 2

Соответственно энергия

 

выходного

сигнала

 

ьс

 

 

2 оо

 

 

 

E (R ) = [ \ \ A d (f-,R)\Zd f

J | A ( f ) | V f

= ; £ ( 0 )

(6 .8 7 )

 

- ОО

 

 

- а о

 

 

 

также не зависит от дальности и равна энергии выходного сигнала полностью согласованного фильтра Е { 0 ) .

Заметим, что полученные зависимости не являются идеально точными и справедливы при достаточно большой величине произ­

ведения

длительности сигнала на ширину его спектра. Указанное

условие

в РЛС бокового о б з о р а > ^ > / J

обычно

удовлетворяется.

При невыполнении этого условия дифференциальное

энергетическое

равенство

 

 

\а (t )\ z d t ^ \ A ( f ) \ 2 d f

становится несправедливым и должно быть заменено более общим интегральным энергетическим равенством Персеваля

ООА©

J |ct (t)|2ctt =

| |А (f )|2 d f .

- о о

- СО

Погрешность, возникающая при переходе от интегрального равенства к дифференциальному, может быть оценена по точности метода стационарной фазы. Возникновение погрешности связано с тем, что не учитываются^ составляющие спектра, обусловленные медленным изменением амплитуды сигнала во времени. Скорость


129

этого изменения различна на разных дальностях, в то время как

девиация частоты постоянна по дальности. Оценка погрешности,

обусловленной различной степенью приближений на разных дально-.

ст я х , проще

всего может быть

получена

на одном частном, но ха­

рактерном примере.

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть используется диаграмма направленности колокольной

формы. Тогда сигналы двух целей, находящихся

на удалениях R0

и R0+R соответственно, дают на выходе фильтра, настроенного

на дальность

R0 , отклики,

полученные

по точной формуле

\ae U-,

0 ) | 2 -

_

р

/

d

Л .

>

 

г

е х р <

^

 

 

 

 

 

 

dz (dt + b j ) + с/,(d2 + b 2)

г]

 

______ 2 (d r + d z) z + ( b , -

Ьг ) г

J

\ae (t; R) |2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R 0 (Я 0 + Ю T/ ( d } + c/z) z -h ( b , ~ b z ) z

'

где

 

ZTlV2-

 

t .

231 V2

 

 

 

 

 

dl =

 

 

 

 

 

 

S X

 

 

* R o

 

 

 

 

d 2

25Г V"2

 

 

2JTV2

 

 

 

 

ez (R0+R)*

\ ( R 0+R)

 

 

 

 

 

 

 

 

енного по дальности фильтров

определяется соответственно,как

 

 

 

 

з

 

 

 

л 5

 

f ( 0 ) 4 j J a a ( M ) | V = ^

 

=

8 V T v

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОС

 

 

 

 

JC

 

 

 

 

E(K) = j J |ore

j R)\Zdt =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2R0(R0 +R)l/2[dz(d?+ bz,)+d, (d24 b l)f

Как видим, оба выражения равны с точностью до близкого к

единице множителя

+

У второго подкоренного слага­

емого, которое само очень мало по сравнению с

первым.

Посколь­

ку реальные диаграммы

направленности в пределах основной своей

части близки к гауссовым, данный пример может

служить

для оцен­

ки точности используемого здесь

приближенного

метода

вообще.