Оптическая обработка сигналов в РЛС с синтезированной апертурой

Оптическое преобразование Меллина

Устранить один из серьезных недостатков коррелятора Ванд ер Люгта -повышенная чувствительность сигнала отклика к изменениям масштаба изображения - можно, реализовав в оптике преобразование функции, обладающее свойством инвариантности к преобразованиям масштаба функции. Примером такого преобразования является преобразование Меллина, представляемое интегралом

Преобразование Меллина обладает свойством инвариантности к изменению масштаба исходной функции,

и тесно связано с преобразованиями Лапласа и Фурье,

Свойство (48) показывает, что преобразование Меллина можно представить как преобразование Фурье от исходной функции при экспоненциальном преобразовании ее аргумента,

При этом, очевидно, новые координаты исходной функции логарифмически связаны с начальными,

Следует отметить, что, в отличие от преобразования Фурье, преобразование Меллина не обладает свойством сдвиговой инвариантности.

В радиолокационных и акустических станциях бокового обзора, устанавливаемых на подвижных носителях (самолет, спутник, корабль) используется принцип апертурного синтеза, идея которого состоит в сочетании когерентного приема отраженных целью сигналов со сканированием достаточно большой области регистрации сигналов вследствие движения приемопередатчика сигналов, установленного на носителе. В результате достигается значительное увеличение угловой разрешающей способности радио/звуко-локатора, величина которой определяется отношением длины волны излучения к размерам антенны приемопередатчика,

Рис. 12. Запись сигнала в РЛС бокового обзора, установленной на самолете Эффективный размер антенны локатора может быть искусственно увеличен («синтезирован») вследствие движения приемника излучения со скоростью в течение времени когерентного приема сигналов. Принцип действия РЛС бокового обзора поясняется на Рис. 12.

Сигналы, отраженные целью О, фиксируются вдоль линии движения самолета, при этом фаза опорного сигнала когерентного (гетеродинного или го-модинного) приемника постоянна и аналогична плоскому фронту опорной волны при записи радиоголограммы объекта в плоскости на Рис. 12. Ам­плитуда радиосигнала от точечного источника О соответствует пропусканию синусоидальной зонной пластинки Френеля,

где - координата центра линии движения самолета. Последующая обработка (когерентное суммирование и нелинейное преобразование) таких сигналов средствами электроники и вычислительной техники при большом объеме регистрируемой информации весьма затруднительна. В то же время, процесс построения радио-изображения цели можно воспроизвести оптическими методами, если изготовить оптический транспарант с амплитудным пропусканием Г, аналогичным (51):

при этом такой оптический транспарант является уменьшенной копией радио-голограммы точечного объекта с масштабным коэффициентом

При освещении транспаранта плоской световой волной, воспроизводящей форму опорного сигнала при записи радиоголограммы на Рис. 12, в результате дифракции света формируется изображение исходного объекта (Рис. 13) с угловым разрешением, определяемым формулой (50).

Рис. 13. Восстановление изображения в РЛС бокового обзора

Голограмма точечного объекта является аналогом амплитудной синусоидальной зонной пластинкой Френеля с фокусным расстоянием . При оптической обработке сигналов РЛС с синтезированной апертурой с помощью специальной техники изготавливается голограмма-транспарант, на которой регистрируется амплитудно-фазовая информация о распределении сложного радиочастотного поля, принимаемого подвижной РЛС. Восстановление радио-изображения источников производится при освещении такой голограммы когерентным пучком света. На практике в оптическом процессоре РЛС бокового обзора для дополнительной коррекции формы восстановленного волнового фронта используются цилиндрическая и коническая линзы.

Оптические системы записи и обработки информации в РЛС с синтезированной апертурой технически довольно сложны и дорогостоящи, тем не менее они имели несомненные достоинства до эпохи создания сверхвысокоскоростных компьютеров. С появлением последних не исключено, что первоначальная чисто электронная обработка сигналов таких РЛС обретет свое «второе рождение».

Дата добавления: 2017-01-14