Кореляційно-фільтрової метод вимірювання швидкості застосовується в імпульсно-доплерівських РЛС. Характерною технічною особливістю даних РЛС є використання в якості зондуючого сигналу періодичної послідовності когерентних імпульсів з високою частотою повторення (десятки - сотні кГц). Завдяки цьому в таких РЛС є можливість однозначного виміру доплеровской частоти (радіальної швидкості).
Відомо, що періодична послідовність імпульсів володіє лінійчатим спектром. При цьому частотний інтервал між спектральними складовими дорівнює частоті повторення імпульсів, а ефективна ширина спектру обернено пропорційна їх тривалості (ріс.8.9).
Ріс.8.9. Спектр періодичної послідовності імпульсів
тривалістю # 964; I = 50 мкс і частотою повторення F = 10 кГц.
Спектр відбитого сигналу при спостереженні рухомій цілі на тлі пасивної перешкоди (наприклад, моря) має вигляд, показаний на ріс.8.10.
Ріс.8.10. Спектр відбитого сигналу в імпульсно-доплеровской РЛС.
Таким чином, спектр відбитого сигналу складається з ряду смуг. У межах кожної з цих смуг міститься вся інформація про швидкість руху цілі. Тому при обробці сигналу в імпульсно-доплерівських РЛС використовується не весь спектр відбитого сигналу, а тільки одна смуга, де інтенсивність спектральних складових максимальна. Ця смуга обмежена частотами від f0 до f0 + F і виділяється за допомогою фільтра однієї бокової смуги (ОЧП) (ріс.8.11).
Ріс.8.11. Спектр, що виділяється фільтром ОЧП.
Очевидно, що смуга пропускання фільтра повинна перекривати весь діапазон можливих значень доплеровских частот цілей. Тому частота повторення зондувальних імпульсів повинна задовольняти умові:
Спрощена структурна схема приймального пристрою імпульсно-доплеровской РЛС показана на ріс.8.12.
Ріс.8.12. Структурна схема приймального пристрою
На вхід приймального пристрою надходить відбита від мети пачка когерентних імпульсів і сигнал перешкоди, зміщені на частоту Доплера. Часовий селектор (ВС) приймального пристрою пропускає сигнали тільки тих цілей, які знаходяться на певній дальності. Ця дальність визначається величиною тимчасової затримки селекторних імпульсів, що надходять на ВС від далекоміра РЛС. При цьому тимчасове положення селекторних імпульсів перекриває весь діапазон можливих діяльностей до мети.
Далі радіоімпульси надходять на фільтр ОЧП, який налаштований на несучу частоту вхідного сигналу. Внаслідок накопичення імпульсів в фільтрі ОЧП за рахунок їх когерентності відбувається поступове наростання амплітуди вихідного сигналу. Тим самим здійснюється оптимальна обробка вхідного сигналу кореляційно-фільтровим методом.
Виявлення сигналів цілі і вимір доплеровской частоти здійснюється за допомогою сукупності смугових фільтрів Ф1 ... Фn. перекривають весь діапазон можливих значень доплеровских частот (ріс.8.13).
Ріс.8.13. Смуга пропускання смугових фільтрів.
Ширина смуги пропускання кожного фільтра визначає роздільну здатність РЛС по частоті (швидкості) і має величину, зворотну часу накопичення сигналу.
З виходу фільтра ОЧП доплеровській сигнал надходить на амплітудний детектор (АД), який виділяє низькочастотну огибающую корисного сигналу. За допомогою фільтра низької частоти (ФНЧ) проводиться згладжування випадкових значень обвідної. Виявлення мети проводиться в пороговому пристрої (ПУ). Критерієм наявності мети є перевищення вихідним сигналом встановленого порогового рівня.
Доплеровская частота сигналу і відповідна їй радіальна швидкість мети визначається за номінальним значенням частоти фільтру, на виході якого був зареєстрований корисний сигнал.
Переваги кореляційно-фільтрової методу:
- велика ефективність виявлення цілей, обумовлена оптимальною обробкою великої кількості когерентних імпульсів в пачці, а також поділом сигналу від цілі і пасивної перешкоди в гребінчастий фільтр;
- забезпечення однозначного виміру швидкості спостережуваних цілей.
- неоднозначність вимірювання дальності можна побачити цілей, тому що період проходження імпульсів може бути менше часу запізнювання відбитих сигналів від віддаленої мети.
Питання 1. Імпульсна РЛС, призначена для вимірювання швидкості цілей до 700 м / с, працює на хвилі # 955; = 10 см.
Частота повторення зондувальних імпульсів F = 500 Гц.
а). Значення «сліпих» швидкостей цілей (FМ = 0);
б). Значення забезпечення швидкісної цілей (FМ = F / 2);
с). Побудувати графік функції FМ = f (Vr).
а). Значення «сліпих» швидкостей мети визначаються за формулою:
б). Значення забезпечення швидкісної цілі визначаються за формулою:
Питання 2. Импульсно-доплеровская РЛС, призначена для вимірювання швидкості цілей, працює на хвилі # 955; = 3 см.
Частоту повторення зондувальних імпульсів F, необхідну для вимірювання максимальних швидкостей цілей:
Смуга частот, що виділяється в імпульсно-доплеровской РЛС за допомогою фільтра однієї бокової смуги, повинна перекривати весь діапазон можливих доплеровских частот цілей, тобто
а). F ≥ 2 · 90 / 0,03 = 6000 Гц = 6 кГц;
с). F ≥ 2 · 600 / 0,03 = 40000 Гц = 40 кГц.
4. Демидов В.П. Кути Н.Ш. Управління зенітними ракетами. - М. Воениздат, 1989.
5. Палій А.І. Радіоелектронна боротьба. - М. Воениздат, 1989.
6. Пестряков В.Б. Кузенков В.Д. Радіотехнічні системи. - М. Радіо і зв'язок, 1985.
7. Дружинін В.В. Довідник по основам радіолокаційної техніки. - М. Воениздат, 1976.
8. Слуцький В.З. Фогельсон Б.І. Імпульсна техніка та основи радіолокації. - М. Воениздат, 1975.
9. Леонов О.І. Фомічов К.І. Моноімпульсна радіолокація. - М: Радянське радіо, 1970.
10. Вулконскій Б.М. Основи теорії радіолокаційних пристроїв самонаведення ракет. - М: Воениздат, 1968.