Главная Промышленная автоматика.

на каждый отсчет входного сигнала, а на каждый k-u отсчет. Однако при этом, опособе требования к ЦСО оказываются весьма жесткими.

Лучшим с практической точки зрения является вариант обработки при понижении частоты дискретизации на входе ЦСО с частоты зондирования fa до частоты дискретизации РЛИ /„ без энергетических потерь при сохранении однозначности РЛИ по азимуту. В этом случае процесс цифрового синтезирования реализуется при пониженной частоте дискретизации, что позволяет понизить требования к ЦСО. Именно эта идея лежит в основе двух-этапной обработки сигналов ЦРСА [2, 42].

Целью обработки на первом этапе (рис. 1.21) является снижение частоты отсчетов цифрового сигнала с /з до /и при возможно меньших энергетических потерях и одновременном сужении ширины спектра обрабатываемого сигнала. Первый этап обработки реализуется в первой ступени ЦСО, которая называется предварительным фильтром (ПФ). На втором этапе в соответствии с одним из выражений (1.66), но для меньшего числа отсчетов цифрового сигнала и большего шага дискретизации, формируется сигнал РЛИ при частоте дискретизации /и как входного, так и выходного сигналов. Та часть системы обработки, в которой реализуется выражение (1.66), является второй ступенью и называется фильтром синтезирования (ФС).

Существует несколько способов предварительной фильтрации сггналов в ЦРСА. Наиболее простым в реализации, достаточно экономичным в опюшении энергетических потерь и эффективным с точки зрения обеспечения однозначности РЛИ по азимуту является способ «частичного суммирования» (ЧС). Сигнал на выходе ПФ ii{m, pi} в случае предварительной фильтрации способом ЧС связан с входным сигналом g{m, р) соотношением

fe = 0

(1.66)

где pi = 0, 1, 2, ... - номер отсчета выходного сигнала; Ai - число отсчетов входного сигнала, накапливаемых в «частичной сумме».

Суть частичного суммирования (рис. 1.22) сводится к накоплению Al последовательных отсчетов входного сигнала ЦСО

g{m, р} и снижению таким образом частоты дискретизации в Ni раз (на рис. 1.22, Ai = 4). На рис. 1.23, а,б иллюстрируется

5 {т,р)

/ступень

, 1

Пступень

р = 0,1,2,...,Nrt

Отсчеты сигналоВ *

Е {т,р]

Частичные, суммы

Рис. 1.21. Ступени цифровой системы Рнс. 1.22. Схема формирования сиг-обработки нала частичных сумм



Рис. 1.23. Дискретные сигналы в двухступенчатой ЦСО

способ частичного суммирова-пня для действительной состав-ляюшен траекторного сигнала одиночной точечной цели. При это.м число накапливаемых в частичной сумме отсчетов в.ходного сигнала

. = р../з/Кп = /з и (1.67)

II для данного случая равно 4.

N, отсчетов

И отсчетов

* с

0 1 *2 J i

отсчетод

. , „ 0 , Т

? 9 о „ 0

D i 2 1

На втором этапе обработки в ФС при рассматриваемом способе предварительной фильтрации реализуется соотношение

/ {т, q] =

Pi=0

m, Px+q]K {m. Pi}

( -68)

где N2 = N/Ni - число частичных сумм на интервале синтезирования; й2{т, pi}-опорная функция, формируемая с учетом частичного суммирования:

k{m,Pi}=f,h{m,pN, + i}, (1.69)

р, = 0, 1,2, Л2-1.

Цифровая СДН при двухэтапной обработке и использовании способа ЧС в ПФ показана на рис. 1.23,0.

Поскольку ПФ в случае использования способа ЧС представляет собой накапливающий сумматор, то из-за отсутствия компенсации квадратичного набега фазы на интервале накопления имеют место потери. При выборе величины Ai в соответствии с выражением (1.65) эти потери незначительны и в большинстве случаев не превышают 1 дБ в отношении сигнал-шум. Эквивалент-пая схема ПФ в этом случае может быть представлена цифровым фильтром низкой частоты (ФНЧ), в котором вьшолняется операция

1ф{т,Рф] 2

{т, Рф + 1},

(1.70)

где ф{ш, - сигнал на выходе этого фильтра и последовательно соединенного с фильтром дискретизатора сигнала ф{т, Рф), который позволяет осуществлять выборку сигнала с частотой /и (рис. 1.24). Импульсную характеристику такого цифрового фильтра можно считать прямоугольной, а комплексную частот-



ную характеристику с учетом понижения частоты дискретизации для любого отсчета по дальности можно описать выражением

ПФ И = 1/71 S sin [N Ti (© + 2 л n /„)/2]/[7Vi (« +

+ 2лп/„)/2], n = 0, d= 1, ±2, ... , (1.71)

где Г1 = 1 и - время накопления частичной суммы или шаг дискретизации цифрового сигнала на выходе ПФ.

В двухэтапной ЦСО принятый сигнал модулируется ДНА и подвергается обработке в ПФ и ФС. Можно считать, что отраженный сигнал последовательно проходит через три устройства: фильтр, соответствующий ДНА, ПФ и ФС (рис. 1.25). Диаграмму направленности реальной антенны по отношению к отражен1юму сигналу можно считать низкочастотным фильтром, поскольку она пропускает отраженный сигнал с довольно узким спектром допле-ровских частот от -/„ до fm- Комплексная частотная характеристика фильтра, соответствующего влиянию ДНА на отраженный сигнал:

/дна (co)={G(0},

и с учетом дискретизации отраженного сигнала с частотой зондирования представляет собой периодическую функцию. Комплексная частотная характеристика ФС Рфс (со) отличается от аналогичной характеристики системы обработки /л(й)) лишь периодичностью с частотой /и-

/фС (со) = 1/Г, 2 Fh{a + 2nnfn), п = 0, +1, ±2, ...

Здесь

На рис. 1.26 показан пример сочетаний АЧХ ДНА 1днА ,(«)!. ПФ /пФ (с) i и \Рфс (со). Представлен лишь один период каждой функции. Иллюстрируется случай, когда огибающая отраженного сигнала G{t) близка к гауссовскоп функции, предварительная фильтрация осуществляется способом ЧС, а весовая функция ФС равномерна.

Амплитудно-частотные характеристики, изображенные на рис. 1.26, позволяют проследить изменения ширины спектра А/с отраженного сигнала в процессе приема и обработки. Отраженный сигнал на входе ЦСО занимает, полосу

А/с = 2/™, (1.72)

которая в соответствии с (1.38) определяется шириной ДНА (на уровне 3 дБ). Ширина полосы пропускания А/пф ПФ, определя-

Дискретизатор

Рис. 1.24. Эквивалентная схема пред- Рис. 1.25. Последовательность фильт-варителыюго фильтра ров в ЦРСА





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 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

0.0036