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: 79

Скачиваний: 0

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

ш

оптимального фильтра пропорционально времени накопления и практически не зависит от закона изменения фазы (р и с.7 . 3 ) .Этот

вывод является следствием известного положения, согласно кото­ рому напряжение на выходе оптимального фильтра пропорционально энергии входного сигнала. При сделанном предположении относи­

тельно пределов изменения фазы точное выражение (7 .4 ) для энер­ гии сигнала может быть заменено приближенным ( 7 . 5 ) .

Рассмотрим теперь несколько более сложную задачу. Опреде­

лим, как зависит выходное напряжение фильтра от времени накоп­

ления, если действительный закон

изменения фазы сигнала cp(£j

отличается от

заданного

ф0 (t)

,

на который

настроен

фильтр

(рис. 7 . 2 , а ) .

В

общем случае это

различие может быть произволь­

ным,

однако мы ограничим класс

функций ф ( t )

. Будем

считать,

что

кривые

ip (£ j и ф0 (

различаются мало и функция

 

 

 

 

Ш = Ч>(*) ~ Ф0 U)

 

(7 .6 )

в

интервале

<0 т

i 0 + Г

близка к

линейной.

Изменение

этой

функции за

время

накопления

сигнала

Т будем

называть

в

дальнейшем фазовым набегом

(f>j .

 

 

 

 

Выходное напряжение расстроенного фильтра в конце интерва­

ла

накопления

 

 

 

 

 

 

 

*о+т

 

 

 

 

 

М = ^0 J

c o s ф0 ( i ) c o s Ф0 ( 0 + Аф w

d t

( 7 .7 )

to

вновь может быть представлено в виде двух слагаемых

При принятом выше предположении, согласно которому интервалу

Тсоответствует много периодов изменения фазы фо ( t ) ,

существенную величину выходного напряжения фильтра может выра­ жать только первое слагаемое. Вторым, колебательным членом в первом приближении можно пренебречь. Тогда выходное напряжение расстроенного фильтра монет быть представлено

(7 .9 )


148

Воспользовавшись сделанными выше предположением в отноше­ нии рассматриваемого класса функций ip ( t ) , заменим Л (t)

приближенной линейной функцией

 

 

 

(7 .1 0 )

где

Т0-

постоянная;

 

 

ф -

произвольная начальная фаза.

 

Тогда,

полагая нижний предел интегрирования

в формуле

(7 .9 )

t 0 =

0 , получаем выражение для выходного

напряжения рас­

строенного

фильтра

 

Аналогичным выражением определяется выходное

напряжение

другого фильтра, согласованного с сигналом Us i t )

( 7 .1 б)

Выходной эффект оптимальной системы обработки сигнала с произвольной начальной фазой, как известно, определяется выра­ жением

q ( t ) = i / q 2c(T) + Qt(T)

и в нашем случае составит

(7 .1 2 )

Для того чтобы оценить, как фильтр ослабляет сигнал, если закон его изменения отличается от заданного, найдем отношения величины Q ( T ) к ее максимальному значению Q0 (Т ) при

Q0 (T)

ЗТГ

~

Лер

(7 .1 3 )

9

 

То

 

2

 

где Дф =Дср(т)~ Дср(О)— фазовый

набег.

 


149

Однако необходимо заметить, что при фазовом набеге Дер , превышающем 5Т , для характеристики подавления сигнала рас­

строенным фильтром правильнее пользоваться максимальными зна­

чениями выражения ( 7 . 1 3 ) ,

полагая

sLn

~ = 1 .

Действительно,

формула (7 .1 3 ) определяет

выходное напряжение

фильтра в момент

окончания интервала накопления,

когда

весь сигнал "входит" в

фильтр. При Дф = 251 или 2/?3i ( . п - целое число) это на­

пряжение близко к нулю. Однако выходное напряжение может при­ обретать большие значения в некоторые промежуточные моменты

времени, когда накапливаемый сигнал

"входит" в фильтр лишь

частично, а фазовый набег составляет

5Г или ( 2 л - / ) 5 Г .

Таким образом,соотношение между полезным и мешающими сиг­

налами на выходе

фильтра (р и с .7 .3 ) с

точностью до постоянного

множителя равно

набегу фазы за время

накопления

во (Г )

_

Лф

в (Т )

м ~

(7 .1 4 )

2

Теперь остается выбрать

разрешаемое значение фазового на­

б е га , которое является величиной условной, зависящей от допу­

скаемого соотношения помеха/сигнал. Если полагать, что входной сигнал отсутствует, когда его напряжение на выходе фильтра в

1st

раз меньше, чем для согласованного сигнала,

то фазовый

набег

за

время накопления должен

составить

4 5Т .

Примем эту

величину

в качестве разрешаемого

значения

фазового

набега

 

 

4ф0 = 45Г.

.

 

 

Можно показать, что полученные соотношения в первом прибли­ жении справедливы для значительно более широкого класса функ­ ций А ф ( £ ) > чем это было принято при выводе.

§ 7 . 2 . ОТНОСИТЕЛЬНОЕ РАЗРЕШЕНИЕ

Фазовый набег является функцией целого ряда параметров

движения дели. Разрешающая способность по каждому из этих па­ раметров определяется таким его приращением, при котором фазо­

вый набег

составляет принятую величину

Д ф 0

. Если изменение

некоторого параметра движения цели

а

на

ДоL

приводит к

фазовому

набегу Д ф 0 , то величина

До( характеризует раз­

решающую

способность системы по этому параметру.

Появление



150

двух целей е параметром о*. , отличающимся на Дог , вызовет эффект на выходе смежных фильтров, воспринимаемый как резуль­ тат наличия двух целей.

Рис.7 .4 . Геометрические соотношения для оценки разрешающей способности при движении целей (а ) и РЛС (о )

Так, например, можно определить

разрешающую способность

системы по скорости

движения цели

v

. Пусть

оптимальный

 

фильтр рассчитан на выделение сигнала цели, движущейся на

 

участке наблюдения с

постоянной

скоростью

V-

.

Изменение

ско­

рости цели приведет к изменению формы сигнала

в

интервале

 

t 0

t 0 + Т (см .р и с.6 . 1 в ) .

Если фазовый

набег

 

при этом

будет

'"равен

разрешаемому

Дер =

Atp0

,

то

соответствующее

изме­

нение

скорости Д ху

определит разрешающую способность

по

ско­

151

рости . Сигналы двух целей могут быть выделены раздельно двумя

фильтрами, если их скорости

различаются не

менее чем

на А у -.

Для суждения о разрешающей способности когерентных радио­

локационных систем по геометрическим параметрам траектории

возвратимся к рассмотрению

скалярного

поля функции

.

- Полагаем, что

в

точке

цели А

(р и с .7 .4 ,8 )

задано

неко­

торое направление

в

виде

единичного вектора

I

, фиксирован­

ного относительно множества неподвижных отражающих точек. Точ­

ки целей

и вектор

I

перемещаются

в

системе

координат,

свя­

занной с РЛС; в начале (А,)

и в

конце

( А г ) участка

накопления

сигнала вектор

I

занимает положения l t и

 

1 г .

Изменение

фазы отраженного сигнала

цели

А

за

время

наблюдения проис­

ходит

монотонно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуется определить, на каком

минимальном расстоянии

от

цели А

в направлении

I

может быть расположена

вторая

от­

ражающая точка

В

,

сигнал

которой выделяется

радиолокацион­

ной системой как сигнал новой цели.

 

 

 

 

 

 

 

 

Как было показано выше,

сигналы целей

А

и

В

выделяются

раздельно, если за время наблюдения

Т

между

законами

изме­

нения

их фазы накапливался

разрешаемый фазовый

набег А ср0 .

Поскольку

поле функции

Ц>

потенциально,

условием

разрешения

будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А<Ро = О д г ~ <Ра , ) - ( V

У * , ) ’

 

 

( 7 Л 5 )

где

, срд

q>6i

, <fe2-

значения

фазы в

точках

А ,,

Аг .

8 f ,

82

соответственно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переписав

выражение

(7 .1 5 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AtPo = ( 4 V Ч ^ М Ф а, - 4>а,) *

(7Лб)

замечаем, что вследствие близости разрешаемых точек

выражения

в скобках могут быть представлены в виде

скалярных произведе­

ний градиента

функции

cf в точках

А,

и А 2

и малых векто­

ров

A l T j

I AL

12

, определяющих расстояние

между наблю­

даемыми точками

 

 

 

 

 

Acf 0 = ( 9 r a d < P ) l

A l t ’* - ( g r a d tp )i

A i t , .

(7 .1 7 )

А

Умножим обе части формулы (7 .1 7 ) на величину

Д<р0 А1 '

Полученное выражение