Главная Промышленная автоматика.

Рис. 1.26. Амплитудно-частотные характеристики фильтров в ЦРСА


ющая ширину спектра отраженного сигнала на его выходе, зависит от длины частичной суммы:

AfпФ =Ги = /г..1/п/рх. (1.73)

Фильтр синтезирования по ширине полосы пропускания А/фс соответствует входному и выходному сигналам, значение определяется только разрешающей способностью:

А/фС =2f„3x=Fn/px, [тах=Уп/(2р,х), (1.74)

где /max - максимальная частота полезного траекторного сигнала, что следует из (1.15). Для рассмотренных характеристик (1.72) - (1.74) обычно соблюдается условие

А/с»А/пФ>А/фс. (1.75)

В случае, если в сигнале РЛИ производится один отсчет на элемент разрешения (х=1), ширины полос пропускания ПФ и ФС оказываются равными. Именно такой случай показан на рис. 1.26.

Часто для аналитических оценок оказываются полезными соотношения, описывающие процесс синтезирования в двухступенчатой системе обработки в непрерывном виде. Так, отвлекаясь от импульсного характера работы, сигнал на выходе ПФ можно представить интегральным соотношением

где (/i)-принятый сигнал, hx(t\)-весовая функция ПФ. В случае равномерной весовой функции ПФ такое описание соответствует преобразованию сигнала в линейном низкочастотном фильтре, имеющем АЧХ

Fx (со)=Г, sin {Т,(л12)1{Т,12).

Для случая, когда цель расположена на траверзе, легко установить связь АЧХ ПФ /i(co) с пространственными и временными координатами:

\Fx[x)\=Ax\&\n{nxlL)l {nxL)\.

При этом удобно совместить частотную ось f (рис. 1.26) с координатами X и X, учитывая совпадение осей абсцисс траекторного сигнала Si{x) и сигнала РЛИ J{%), а также линейную связь



(1.15) частоты траекторного сигнала точечной цели и координаты:

х = 5( = -Аго (21/п).

Таким образом, любую функцию частоты можно считать функцией координаты, причем шаг по частоте /„ соответствует линейному отрезку kxL:

Kro/{2VuM=kxL.

Эта связь следует из линейной зависимости доплеровской частоты отраженного сигнала (1.13) от времени. В таком случае модуляция из АЧХ переходит на отраженный сигнал. Выходной сигнал ПФ оказывается промодулированным по амплитуде:

iiix) =AxSin {лх/L)/ {kx/L)1{x), и процесс синтезирования сводится к преобразованию вида

J А:, I sin [л{х + X)/Ь]/[л{х + х)/L]l{х + и) h(x)dx .

-Z./2

Зависимости АЧХ ДНА и ПФ от координаты РЛИ % показаны иа рис. 1.27. Поскольку сигналы и фильтры являются дискретными, их АЧХ периодически повторяются. Периодичность АЧХ фильтра, соответствующего ДНА, определяется частотой зондирования, но при удовлетворении условий (1.38) шумы дискретизации, вызванные периодическим характером АЧХ, можно ие учитывать. По этой причине иа рис. 1.27 изображен лишь одни период АЧХ дла(Х) фильтра, соответствующего ДНА,

Частота дискретизации сигнала иа выходе ПФ при реализации способа ЧС в соответствии с (1.73) равна ширине полосы пропускания ПФ. Отраженный сигнал проходит через ПФ не только вблизи нулевой частоты, ио и в окрестностях более высоких по абсолютной величине частот, кратных fa. Этот сигнал обрабатывается в ФС, в результате сигнал РЛИ (зачерней иа рис. 1.27) ПС только появляется как отметка цели иа соответствующем ей месте, ио и повторяется многократно с ослаблением в местах, близких к частотам, кратным частоте fa, т. е. через отрезки kxL. Это и есть шумы дискретизации ПФ. На рис. 1.27 условно показано влияние ПФ иа сигнал РЛИ одииочиой точечной цели для случая, когда fex=l и иа втором этапе обработки используется равномерная весовая функция. Важно подчеркнуть, что независимо от числа отсчетов входного сигнала в частичной сумме Ni равенство значения ширины полосы пропускания ПФ Afju частоты отсчетов иа выходе ПФ при ре-

Шумы БонпВые лепес-йискретизации тки СДн


Рис. 1.27. Амплитудно-частотные характеоистики фильтров и СДН



ализацпи способа ЧС сохраняется. Следовательно, сохраняется и качественная картина РЛИ, изображенного иа рис. 1.27.

Шумы дискретизации ПФ при двухэтапной обработке и предварительной фильтрации способом ЧС оказываются довольно слабыми главным образом потому, что являются результатом прохождения спектра сигнала в окрестностях частот, соответствующих нулям АЧХ ПФ. Однако и такие шумы не всегда допустимы. В том случае, когда возникает необходимость уменьшить шумы дискретизации, применяется многоканальный ПФ. При этом ПФ, в которое реализуется способ ЧС, становится одним из каналов, что и дало основание такой фильтр называть одиокаиальиым.

Многоканальный ПФ может быть образован параллельным соединением одноканальных. Частота следования отсчетов сигнала на выходе каждого одноканального фильтра fl и число jVi отсчетов входного сигнала, накапливаемых в частичной сумме каждого одноканального фильтра, определяются шириной спектра Д/т полезного траекторного сигнала;

= /зП/Рх, А/т = 2/„ах. (1.76)

Такой выбор обеспечивает один отсчет сигнала РЛИ на элемент разрешения. Для повышения частоты дискретизации выходного сигнала многоканального ПФ частичные суммы в каледом одно-канальном ПФ формируются с перекрытием по времени. Начало набора в каждом последующем канале сдвинуто относительно предыдущего на число отсчетов входного сигнала

Nn = N\lnu (1.77)

где Пх - число каналов ПФ. При этом выходной сигнал i-ro канала ПФ

ii [т, pi} S {". in + Pi+ k}, i=\, 2, ... , ttj.

Таким образом, в каждом канале ПФ на интервале синтезирования образуется

отсчетов выходного сигнала, которые объединяются на выходе путем последовательной выборки отсчетов из отдельных каналов Пф. Общее число отсчетов выходного сигнала N2 на интервале синтезирования и частота дискретизации f„ при этом увеличиваются в Пх раз по сравнению с каждым одноканальным фильтром:

N2 = nxN2, fu = nxfx. (1.78)

Рисунок 1.28 иллюстрирует рассмотренную процедуру применительно к двухканальному ПФ, структурная схема которого приведена на рис. 1.29.

Поскольку ширина полосы пропускания А/пф =/i многоканального ПФ определяется временем накопления Tl частичной





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

0.0035