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
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 - |
5Т _ |
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. |