Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

ратов), то под разрешающей способностью понимают тог наименьший размер (Al) между полосами, который может быть воспроизведен данной РЛС. Традиционная РЛС ;как фильтр пространственных частот имеет граничную пространственную частоту

«MaKcA = = sineAeA, (8.4.35)

где 90i5 ~ 0а -."kid. Угол 0А определяет то направление, с которого еще возможен прием сигналов.

Цель, представляющая собой линейную пространственную решетку, переизлучает когерентный сигнал РЛС, пространственная частота которого равна сор = 2л1к sin 9Р. Угол 9Р определяет направление распространения радиоволн, несущих информацию о пространственной структуре цели. Так как sin 0Р = к/Al, то

сор = 2л/Д/. (8.4.36)

Условие разрешения по критерию Аббе записывается в виде [143, 163]

»р<<»максА. (8.4.37)

Из (8.4.35)-(8.4.37) получим выражение для потенциальной разрешающей способности

Al > d. (8.4.38)

Следовательно, голографическая РЛС позволяет получить разрешение в плоскости антенны, соизмеримое с размером элементарной антенны, гораздо меньшим общего размера антенны (d < L). Формула (8.4.36) определяет разрешающую способность ГРЛС, работающих в полуактивном режиме. Для РЛС, имеющих одну и ту же приемопередающую антенну, потенциальная разрешающая способность равна

Al = d/2. (8.4.39)

Не следует, однако, думать, что разрешающая способность голографической РЛС не зависит от общего размера апертуры антенны L. Известно, что при заданном размере L угловая разрешающая способность РЛС определяется величиной 9t « k/L.

Выражения (8.4.38) и (8.4.39) указывают лишь на возможность получения линейной разрешающей способности Al = = d или Al = d/2 на дальностях г до целей, определяемых условием фокусирования

k/Al < L/2r. (8.4.43)

Отсюда для заданного линейного разрешения Al может быть определена дальность г, на которой реализуется предельное разрешение

г < LAl/2k. (8.4.41)

Из (8.4.38) и (8.4.39) следует, что уменьшение размера элементарной антенны d приводит к улучшению разрешающей способности и в пределе Al = к/2. Сказанное надо понимать в следующем смысле: при любом (малом) размере d к/2 всегда можно найти способы обработки, которые позволяют реализовать предельную разрешающую способность Al = d и Al = d/2. Таким способом является, например, синтезирование апертуры антенны РЛС [136]. При этом для получения заданного разрешения Al=d апертура L должна синтезироваться в соответствии с условием (8.4.40), т. е. L > (2к/А1)г, что полностью согласуется с критерием Релея [160, 143, 163]. Голографические методы обработки сигналов позволяют восстанавливать пространственный образ облучаемого предмета, следовательно, при использовании монохроматического зондирующего сигнала ГРЛС обладают разрешающей способностью по дальности. Для определения ее количественного значения необходимо найти зависимость пространственной частоты голограммы от дальности.

Зондирующий сигнал РЛС можно записать в виде

u (/) = tf0e(8.4.42) Сигнал, принятый элементарной антенной

ua(0 = tfae-/M*<~T) (8.4.43)

где хт = 2rJc=(2lc)Yх1 + г2 - задержка сигнала, принятого элементом антенны с текущей координатой х (рис.8.16). При г }> х

14 Зак 583 417



С учетом (8.4.44) сигнал (8.4.43) запишется в виде

где <p{x,r) = -fr + -%-x>. (8.4.45)

Для получения голограммы в приемном устройстве сигналы и (/) и «а (0 складываются и детектируются квадратичным детектором, в результате чего образуется выходной сигнал, характеризующий одномерную голограмму (одномерную зонную картину Френеля)

"вы* (*) = кд I" (0 + "а (012 = *д [UI+UI + 2U0 Ua cos Ф (x, г)].

(8.4.46)

Зависимость пространственной частоты от координаты дальности г по апертуре антенны будет определяться соотношением

J5.=jn iJLx«. (8.4.47)

r dr X Is*

Если размер апертуры равен L, то принятый сигнал будет занимать по координате г полосу пространственных частот

Дюг = <йг макс-сог мин,

ГДе «г мин = - «г макс = "у" °™ЮДа

Д(ог = (2na)(La/r2).

Следовательно, РЛС имеет линейную разрешающую способность по дальности

Дг = 2п/Дсог = QJL*)r*. (8.4.48)

Квадратичная зависимость разрешающей способности Дг от дальности г до разрешаемых объектов имеет простое физическое объяснение. Поскольку носителем информации о всех трех координатах объекта является зафиксированная на голограмме интерференционная картина поля, число воспроизводимых раздельно деталей объекта оказывается фиксированным. С увеличением г число деталей, находящихся в поле зрения ГРЛС, растет пропорционально л2, следовательно, различить можно лишь те детали, линейные размеры которых возрастут также в г2 раз.

На больших дальностях разрешающая способность су щественно ухудшается. Однако сам факт наличия разрешения по дальности при работе с непрерывными сигналами говорит о возможности улучшения характеристик РЛС при действии помех. Так, голографические системы имеют лучшие возможности фильтрации пассивных помех по сравнению с обычными РЛС, работающими с непрерывными сигналами.

Определим отношение помеха/сигнал на выходе системы обработки при действии пассивных помех.

В оптимальных ГРЛС, осуществляющих фокусирование приемной антенной решетки на каждую цель, система обработки изменяет фазу сигнала в соответствии с изменением дальности до цели. Эта операция, называемая фокусированием антенны, позволяет скомпенсировать квадратичный фазовый сдвиг сигналов, возникающий в элементах приемной решетки из-за изменения фазы принимаемого сигнала по раскрыву.

При голографической обработке сигналы складываются в плоскости отображения с учетом их фаз, поэтому на выходе ГРЛС получим

"вых = 2 ("cj + «□«).

где uci и uni - сигналы и помехи на входе элементарных антенн; Q = М X N - число элементов решетки, С учетом фокусирования

"cl = "с2 = ••• = "cWM = Uc,

"вых = <2"с+ i"nl- (8449)

Мощность полезного сигнала при сопротивлении нагрузки 1 Ом

Рс = (Q»c)2 = Qa/*ci. (8.4.50)

где Pci - мощность полезного сигнала на входе /-го канала.

Будем считать пассивные помехи белым пространственно-временным шумом со спектральной плотностью G0 [В2/Гц-м2]. Облако этих помех перекрывает диаграмму



элементарной антенны. Тогда, представляя ГРЛС фильтром пространственных частот с граничной частотой, определяемой формулой (8.4.35) «макс а = 2n,/d, получим, что интервал области пространственной корреляции на плоскости радиоголограммы (антенны) составляет

бк = 2я/сомакс а = d.

Полученное равенство указывает, что интервал корреляции равен размеру элементарной антенны. Это позволяет считать помеховые сигналы в отдельных каналах ГРЛС некоррелированными. Поэтому мощность помех при сопротивлении нагрузки 1 Ом

= QPnt, (8.4.51)

где PBi - мощность помехи на входе элементарного канала. Из (8.4.50) и (8.4.51) получим отношение помеха/сигнал

PjP, = PJQPci. (8-4.52)

Следовательно, для антенной решетки из Q элементов фокусирование позволяет увеличить отношение сигнал/шум на выходе системы в Q раз, так как сигналы в сумматоре складываются когерентно, а шумы - некогерентно.

Если ncv - средняя концентрация элементарных отражателей в единичном объеме, то удельная ЭПР облака равна

5УД = Sirtop = 0,17А.ЧР,

где Si - ЭПР одного диполя. Объем разрешения РЛС AV = Ar<pAre Аг. (8.4.53)

Здесь Агф = кгПйч1Х - линейная разрешающая способность по азимуту; Дге = krBa4/Y - линейная разрешающая способность по углу места; Аг = кг\т!1? - разрешающая способность по дальности; L = УХ2 + Y2, X, Y - размеры апертуры приемной антенной решетки; гяач - начальное расстояние до цели.

С учетом (8.4.53) для суммарной ЭПР Ss объема разреше- ния получаем

г4 №

Sv = 0,17rtCD--. (8.4.54)

Мощность помехи на выходе элементарной антенны ГРЛС

n Ре Gc 2 л

р» = -г---А- <8-4-55)

нач ч1нач

где Рс - мощность передатчика ГРЛС; Gc - коэффициент усиления передающей антенны; А - эффективная площадь антенны.

Мощность полезного сигнала

С учетом (8.4.55) и (8.4.56) получим

(/У/У вых = 5£/Q54. (8.4.57)

Для «плотных» антенных решеток, у которых расстояние между отдельными элементами составляет Я/2, число элементарных антенн

Q = М X N = AXYIk2. (8.4.58)

Из (8.4.54), (8.4.57) и (8.4.58) находим

} = 0,17лст,-- (8 4 59

Пусть X = Y = L. Тогда принимая во внимание, что для оптимальных ГРЛС с фокусированными антеннами

L = krHJd, (8,4.60)

получим

( )с)вь„ = 6f\Sy„/8ArH2a4Su. (8.4.61)

Выражение (8.4.61) показывает, что отношение помеха/ сигнал на выходе ГРЛС может быть существенно уменьшено при увеличении апертуры антенны. Рост отношения помеха/ сигнал с уменьшением расстояния до цели объясняется тем, что у фокусированных ГРЛС апертура L выбирается в соответствии с выражением (8.4.60).

Для РЛС, у которых апертура антенной решетки постоянна, из (8.4.59) получим

В этом случае L = const и отношение помеха/сигнал может быть существенно снижено на малых расстояниях до цели.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82



0.0013