Разрешающая способность по скорости

Определяется полосой пропускания канала измерения скорости.

ВОПРОС 6. Наземные обзорные РЛС. Назначение, решаемые задачи. Методы оптимальной обработке импульсов с ЛЧМ и прямоугольной огибающей. Типовые структурные схемы. Роль РЛС в обеспечении безопасности полетов.

Назначение ОРЛ — обнаружение и определение дальности и азимута ЛА в зоне действия радиолокатора, а также получение дополнительной информации с борта ЛА для служб УВД. В соответствии с решаемыми задачами и принятой терминологией различают первичные и вторичные ОРЛ.

Наземные радиоэлектронные системы включают в свой состав радиолокаторы трассовые (ТРЛ), аэродромные (АРЛ), посадочные (ПРЛ), вторичные ВРЛ, метео-навигационные (МРЛ), обзора летного ноля (ОЛП), радиосистемы ближней навигации (РСБН), дальней навигации (РСДН), аппаратуру радиопосадки (РСП), автоматические радиопеленгаторы (АПР), радиомаяки (РМ), системы передачи данных и трансляции радиолокационного изображения, средства технического обслуживания и ремонта радиоэлектронного оборудования (РЭО).

Первичные ОРЛ позволяют обнаружить и определить наклонную дальность и азимут ЛА методом активной радиолокации, используя отраженные от них сиг­налы радиолокатора, работают в импульсном режиме с высокой (100—1000) скважностью. Круговой обзор контролируемого пространства проводится вращающейся антенной с острой ДН в горизонтальной плоскости.

Вторичные ОРЛ служат для определения наклонной дальности и азимута ЛА, а также для получения с ЛА дополнительной информации (бортовой номер, вы­сота полета, остаток топлива и др.) для служб УВД методом активной радиоло­кации с активным ответом, используя сигнал бортового ответчика, генерируемый каждый раз, когда ответчик принимает сигнал запроса наземного радиолокатора. Вторичные ОРЛ отличаются, в основном, только дальностью действия, состав­ляющей для ТРЛ — 400, а для АРЛ — 100 км.

Вторичные ОРЛ, применяемые в СССР и странах СЭВ, излучают сигналы за­проса на частотах 835; 837, 5; 840 и 1030 МГц и принимают сигналы ответа на частотах 730; 740; 750 и 1090 МГц. Частоты 1030 и 1090 МГц соответствуют меж­дународным нормам IСАО и являются обязательными. Остальные частоты ис­пользуют в зависимости от конкретных требований к данному радиолокатору.

Задачи: РЛС контролируют полет ЛА относительно наземных ориентиров на трассе, в зоне аэродрома, при заходе на посадку, предоставляют диспетчеру, управляющему полетом, необходимую информацию, включая данные о бортовом номере, высоте полета и остатке топлива на борту.

Оптимальная обработка импульсов с линейной частотной модуляцией. Выше уже говорилось, что для обеспечения большой дальности РЛС требуются импульсы большой длительности. Для получения же высокой разрешающей способности по дальности выходной сигнал СФ, т, е. автокорреляционная функция сигнала, должен иметь малую длительность. Это соответствует большей ширине спектра на выходе СФ. Учитывая, что АЧХ СФ и спектра сигнала совпадают, ширина спектра на входе СФ должна быть ненамного шире, чем на его выходе, т.е. практически того же порядка.

Обеспечение такой ширины спектра без снижения дальности РЛС возможно, если в импульсах достаточно большой длительности производить частотную (или фазовую) модуляцию несущей частоты.

Рассмотрим СФ для импульсов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), в котором для упрощения выкладок форма огибающей принята колоколообразной.

Рис. 4. Колоколообразный импульс с ЛЧМ.

Согласованный фильтр (СФ) для рассматриваемого импульса имеет частотную характеристику, комплексно-сопряженную со спектром полезного сигнала. В данном случае при оптимальной фильтрации импульсов с ЛЧМ особое значение имеет согласование фазовых характеристик. Поэтому для простоты можно принять амплитудно-частотную характеристику СФ равномерной, а его фазочастотную характеристику согласованной с фазовым спектром сигнала. Ширина спектра импульса с ЛЧМ мало отличается от величины девиации частоты. При этом его гармонические составляющие имеют различные фазы. После прохождения импульса через фильтр все гармонические составляющие становятся в определенный момент времени синфазными и суммируются арифметически. Так как таких составляющих много (большая ширина спектра), то синфазное суммирование приводит к увеличению пикового значения, а в силу закона сохранения энергии — к такому же уменьшению длительности, т. е, сужению импульса.

,

коэффициент сжатия равен произведению девиации частоты на длительность, т. е. базе сигнала, что является достаточно общим правилом (например, для импульсов с прямоугольной огибающей и др.).

Следовательно, при оптимальной обработке импульса с ЛЧМ получается эффект сжатия: при наличии достаточной энергии зондирующего импульса, имеющего большую длительность, сохраняется высокая разрешающая способность по дальности. Заметим, что так как дальность при оптимальной обработке зависит от энергии импульса, то сжатие не дает никакого выигрыша в дальности.

Понятие об оптимальной обработке импульсов с ЛЧМ и прямоугольной огибающей. Анализ спектра такого импульса длительностью t_и и девиацией частоты Df_м показывает, что по мере увеличения произведения t_иDf_м спектр импульса делается все более равномерным. Например, при t_иDf_м=10 в полосе частот от f₀-Df_м/2 до f₀+Df_м/2 (где f₀ – средняя частота импульса) сосредоточено 95% всей энергии сигнала. Такой же вид имеет частотная характеристика СФ, а следовательно, спектр на его выходе.

Равномерный спектр со спектральной плотностью S₀ в указанной полосе соответствует сигналу:

.

С помощью замены переменной w₁=w-2pf₀ получим:

.

Таким образом импульс на выходе СФ имеет несущую частоту f₀ и огибающую вида sinx/x. Длительность главного лепестка на уровне 0, 7 равна:

,

т. е. происходит сжатие в m=t_и/t_сж=t_иDf_м раз.

Однако сжатый импульс имеет боковые лепестки, которые нежелательны, так как ухудшают разрешающую способность и создают дополнительные помехи. Для уменьшения боковых лепестков надо вместо идеального фильтра использовать фильтр с резко спадающей, но плавной (например, колоколообразной) АЧХ. Для уменьшения боковых лепестков уже после сжатия можно применить весовую обработку — пропускание сжатого импульса через фильтр со специально подобранной характеристикой. Уменьшение боковых лепестков сопровождается некоторым расширением главного лепестка. Описанная задача полностью аналогична задаче ослабления боковых лепестков в антенне.

 

Особое место в безопасности полетов занимают радиолокационные системы (РЛС), поскольку они являются основным источником оперативной информации о метеорологической обстановке, обеспечивают получение необходимой для УВД оперативной информации о местоположении ВС в любой момент времени независимо от метеорологических условий. РЛС контролируют полет ЛА относительно наземных ориентиров на трассе, в зоне аэродрома, при заходе на посадку, предоставляют диспетчеру, управляющему полетом, необходимую информацию, включая данные о бортовом номере, высоте полета и остатке топлива на борту, что обеспечивает способность выполнять полеты без угрозы для жизни и здоровья людей.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: