Выбор и обоснование структуры зондирующего сигнала

 

Использование широкополосных зондирующих сигналов позволяет строить РЛС с высокой разрешающей способностью вплоть до расчленения каждой цепи на элементы, причём это осуществляется без потери энергии импульса.

В связи с повышением разрешающей способности улучшается помехозащищенность от распределительных пассивных помех. Является существенным то, что при симметричном спектре импульс на выходе оптимального фильтра не модулирован по частоте, что облегчает использование обычных схем компенсации пассивных помех.

При высокой разрешающей способности устраняется пропадание сигналов за счет пунктуации отражающей поверхности точечной цепи.

Значительное расширение спектра сигнала затрудняет создание шумовых маскирующих активных помех, так как, чем шире полоса помех, тем большая средняя мощность передатчика помех нужна для получения необходимой спектральной плотности мощности.

Узкополосная маскирующая помеха не является эффективной для широкополосных систем, так как с ней легко бороться, например, путем режектирования.

Расширяя спектр зондирующих импульсов заданной длительности, можно обеспечить большую точность измерения дальности.

Таким образом, в РЛС обнаружения, наведения и целеуказания, целесообразно применять широкополосные зондирующие импульсы.

Широкополосными (сложными) сигналами называют сигналы, ширина спектра которых значительно превышает величину, обратную длительности импульса 1/tu.

Основными преимуществами их являются:

. Возможность значительного повышения энергии зондирующего импульса за счет увеличения его длительности при сохранения высокой разрешающей способности и точности измерения дальности.

. Возможность работы нескольких РЛС в одном и том же частотном диапазоне без существенного взаимного влияния.

Для расширения спектра сигнала используем частотную модуляцию высокочастотных колебаний в пределах импульса, так как с точки зрения оптимальности энергетического режима работы передатчика она является наиболее приемлемой.

В качестве зондирующих импульсов выбираем импульсы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМИ). Мгновенная частота заполнения таких сигналов изменяется по линейному закону.

Достоинство ЛЧМИ - сравнительная простота технической реализации устройств, обеспечивающих их формирование и оптимальную фильтрацию.

Недостатки:

сильная взаимная связь параметров сигнала, характеризующих дальность и доплеровский сдвиг, приводящая к неоднозначности измерения дальности при неизвестной скорости цели и наоборот;

появление дополнительных потерь за счет рассогласования частотной характеристики линейной части приемника и спектра отраженного сигнала из-за необходимости использования весовой обработки для уменьшения уровня боковых лепестков сжатого импульса до приемлемого уровня.

В РЛС обнаружения неоднозначность “дальность-скорость" проявляется следующим образом. Доплеровское смещение частоты отраженного сигнала вызывает смещение выходного импульса оптимального фильтра по времени. Так как доплеровское смещение частоты заранее неизвестно, то смещение сжатого импульса по времени приводит к так называемой скоростной ошибке определения времени запаздывания отраженного сигнала

 

Dt = Fдtb/Пи = 2drtb/lПи,

 

где Пи - ширина спектра ЛЧМИ.

Ошибка определения времени запаздывания приводит к ошибке измерения дальности DR = cDt/2 = curtu/lПи.

Из последнего соотношения видно, что при всех прочих равных условиях ошибка измерения дальности при использовании ЛЧМИ тем меньше, чем больше девиация частоты в пределах импульса.

В РЛС, предназначенных для обнаружения средств воздушного нападения, этой ошибкой в большинстве случаев можно пренебречь. Вместе с тем свойство ЛЧМИ, связанное с сильной взаимосвязью между дальностью и скоростью, может с успехом использоваться в целях упрощения технической реализации ряда устройств, например, анализаторов спектра или измерителей частоты.