Главная Промышленная автоматика.

щественные для рассмотрения основных закономерностей синтезирования апертуры антенны.

Для облучения земной поверхности реальная антсппа РСА ориентируется в пространстве так, чтобы ось ДНА была расположена под некоторым углом к горизонтальной плоскости и, как указывалось ранее, перпендикулярно прямолинейной траектории полета (рис. 1.1). Проекцию траектории полета ЛА на земную поверхность называют линией пути (ЛП). При БО на некотором расстоянии от ЛП располагается полоса земной поверхности, представляющая собой зону радиолокационного обзора, границы которой параллельны ЛП. Взаимное пололение ЛА и зоны обзора в нормальной земной системе координат (НЗСК) OoXgYgZg, ось Xg которой совпадает с линией пути ЛА, а плоскость OXgYg- с земной поверхностью, показано на рис. 1.1. Здесь уо - угол между осью ДНА и нормалью к земной поверхности.

Для упрощения и наглядности рассмотрения вопроса о формировании отраженного сигнала и получении радиолокационного изображения (РЛИ) по азимутальной координате (вдоль ЛП) первоначально будем полагать, что излучаемый передатчико.м РСА сигнал представляет собой иемодулированное и непрерывное во времени гармоническое колебание радиочастотного диапазона. В соответствии с этим поступающий на вход передающей антенны зондирующий сигнал РСА с амплитудой Uo, строго стабильной угловой частотой (Оо = const и постоянной для данного колебания начальной фазой фо описывается функцией времени

Ио(0 = оС05(шо + фо), t/o = const. (1.1)

Земная (морская) поверхность с расположенными на ней искусственными сооружениями представляет собой сложный радиолокационный объект. Наиболее простой результат анализа отра-


Рис. 1.1. Система координат при боковом обзоре

Рис. 1.2. Схема бокового обзора



женного от такого объекта радиосигнала получается при его представлении В виде непрерывного или дискретного набора элементарных отражателей различной интенсивности - радиолокационных точечных целей, расположенных или двигающихся на земной поверхности случайным образом. При этом излученный антенной РСА зондирующий радиосигнал отражается каждой из точечных целей и с некоторой задержкой, равной времени распространения радиосигнала от антенны РСА до цели и обратно, принимается антенной РСА и поступает на вход радиоприемника. При условии линейности всего тракта распространения радиосигнала и тракта его обработки справедлив принцип суперпозиции радиосигналов, отражаемых каждой точечной целью в отдельности независимо от других. Это позволяет сравнительно просто перейти от реакции РСА на одиночную точечную цель к радиолокационному изображению сложного объекта.

Рассмотрим процесс формирования и обработки сигнала, отраженного точечной целью, расположенной в точке Аг{0, у,, 0) земной поверхности. На рис. 1.2 показано взаимное положение ЛА и цели для рассматриваемого случая. Отраженный такой целью радиосигнал, поступающий по мере движения ЛА на вход радиоприемника РСА, имеет вид

M,(/)=f/jG(OcOS[(Oo(/-Тг)+фО + фг]. (1.2)-

Здесь Ui - .максимальное значение отраженного одиночной точечной целью радиосигнала; G{t)-нормированная функция, характеризующая .модуляцию зондирующего и отраженного от цели сигналов при пх передаче и приеме диаграммой направленности реальной антенны; - изменение фазы радиосигнала при отражении от цели (фаза переотражения); т, - задержка радиосигнала.

Задержка радиосигнала связана с изменением расстояния между ЛА и целью (рис. 1.2) соотношением

тг = 2п(0/с, (1,3)

где г, (г) -текущее расстояние между ЛА и целью; с - скорость распространения радиоволн. Изменение текущего расстояния во времени

r,{t) = V x(t) + y!+hl. (1.4)

Здесь x{t) = Vjit - текущая координата ЛА по оси А; Vn - путевая скорость ЛА; ho - высота полета. Учитывая (1.3), отраженный точечной целью радиосигнал

u,{t) = UiG (t) cos[aot--r(t) +фо + Ф.], (1-5)

где закон изменения фазы отраженного точечной целью сигнала il), (О = 2ri (t) «о/с = 4пгг (О /Я. (1.6)

Здесь л = 2лг/соо - длина волны РСА. Следует отметить, что вы-10



ражения (1.5), (1.6) справедливы для любой траектории движения ЛА.

Анализ выражений (1.5), (1.6) показывает, что отраженный одиночной точечной целью радиосигнал про.модулирован по ахмп-литуде ДНА и по фазе в соответствии с изменением текущего расстояния между ЛА и целью. Максимальная длина Lm отрезка пути ЛА, на котором принимается отраженный сигнал, ограничивается лишь шириной ДНА (рис. 1.2). Если максимальную длину ограничить шириной ДНА на уровне 3 дБ, то

Lm2roig{Qg/2),

где Го = Гг (0) = 1/1/2, +Ло - расстояние между ЛА и целью при / = 0; Qg - ширина ДНА на уровне 3 дБ по азимуту. ,

Картографирование земной поверхности, для которого в основном предназначена РСА, чаще всего проводится в сантиметровом диапазоне волн. Поэтому далее, если не будет дополнительных оговорок, речь пойдет об РСА указанного диапазона волн, хотя основные закономерности цифрового синтезирования апертуры антенны справедливы для любой длины волны.

В сантиметровом диапазоне волн введенная в рассмотрение максимальная длина

поскольку ширина ДНА сантиметровых РСА обычно составляет единицы градусов. Следует отметить, что даже в сантиметровом диапазоне волн, где длина пути Lm довольно мала, из-за дестабилизирующих факторов не удается осуществить обработку на всей длине Lm- Реальный временной интервал синтезирования (ИС) апертуры аптениы редко превышает 1 с [1,2]. Поэтому длина ИС L, т. е. длина отрезка пути, на котором реально обрабатывается отраженный сигнал, удовлетворяет двум условиям:

L<Z.„„ L<ro. (1.7)

Условия (!.7), с одной стороны, приводят к тому, что изменение нормированной функции 6(/) на ИС невелико и вследствие этого в пределах L при упрощениях ее можно счит.ать постоянной: G{l)~l. С другой, разложив г,(/) в ряд Маклореиа, имеем

=0 2

+ Аост [t) = r,+ V, (ОIt + a, (/)j,=0 Y + (

где Vr{t)=dri/dt и a,[t) =d-rldt - соответственно радиальные скорости и ускорение движения ЛА относительно цели в точке 4,(0, tji, 0); Дост(0 -ошибка усечения ряда (1.8).

Учитывая (1.7), можно получить более простую (квадратичную) зависи.мость текущего расстояния от времени:

n(0--o+VV,/(2ro). (1.9)





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

0.0037