Импульсные радары

В классическом импульсном радаре система передает импульсы длительностью порядка нескольких десятков нс и затем ожидает эха некоторое время, являющееся функцией расстояния до цели. Информация о скорости в недоплеровском радаре может быть получена только на основе массива данных об изменениях расстояния до объекта во времени.

Функциональные диаграммы импульсных радаров показаны на рис. 53.

Обычная радарная система с корреляционным ресивером включает генератор импульсов и трансмиттер, передающий сигнал через антенну (рис. 53а). Передаваемый сигнал достигает объекта, затем отражается и принимается антенной ресивера, после чего поступает в ресивер, проходя через блок с ФНЧ, АЦП и схему оценки сигнала. Специальный признак корреляционного ресивера — получение опорного сигнала от генератора импульсов, который смешивается с сигналом, отражаемым от цели и принятым ресивером. В результате корреляции может быть сделано заключение о расстоянии до объекта на основе времени задержки между переданным и полученным импульсом.

В примере на рис. 53б импульсный выход генератора посредством трансмиттера перенаправляется на антенну через дуплексер (антенный переключатель), называемый также циркулятором или переключателем T/R (transmit/receive). Полученное эхо таким же способом посредством дуплексера направляется в радарный ресивер.

Ресивер представляет собой супергетеродинный приемник, первой ступенью которого часто является малошумящий радиочастотный усилитель, за которым следуют ступени модуляции полученного сигнала, уменьшающие промежуточные частоты (intermediate frequencies, IF) и сводящие сигнал к основной полосе немодулированных несущих частот. Каждая модуляция передается в смеситель и локальный осциллятор (LO). Сигнал затем посылается к сигнальному процессору, выполняющему такие функции, как импульсное сжатие, согласованная фильтрация, доплеровская фильтрация, интеграция, компенсация движения. Выход сигнального процессора принимает различные формы — в зависимости от назначения радара. Радар обнаружения будет выводить пакет данных об объекте, следящий радар—поток данных об измерениях расстояния и угловых координатах, в то время как радар изображений будет выводить двух- или трехмерное изображение. Выход процессора затем обычно перенаправляется на системный дисплей или процессор данных.

Многие другие импульсные радарные системы, напротив, выполняют обработку сигнала (например, согласованную фильтрацию, импульсное сжатие, некоторые формы доплеровской фильтрации) на IF, а не на основной полосе частот.

Мощность радарных трансмиттеров варьируется от милливатт до мегаватт. Интервал между передаваемыми импульсами называется pulse repetition interval (PRI), его инверсная характеристика называется частотой повторения импульсов pulse repetition frequency (PRF). PRF варьируется от нескольких импульсов за секунду до нескольких десятков тысяч. Рабочий цикл импульсных систем часто составляет менее 1%.

Длины импульсов обычно находятся в пределах 100 нс — 100 мкс, хотя многие системы допускают длины импульсов в несколько наносекунд или порядка 1 мс.

Импульсные радары, для того чтобы однозначно разрешать множественные цели, требуют осуществления высокоскоростной и широкополосной обработки сигнала.

Если время ожидания между передачами импульсов невелико, эхо от объекта может прибыть уже после следующей передачи. Система должна различать такое дальне диапазонное эхо и эхо, приходящее от объекта. Диапазон, за пределами которого цель возникает как дальнедиапазонное эхо, является максимальным системным диапазоном, который можно определить делением скорости распространения сигнала c = 3×108 м/с на частоту повторения импульсов и на два. Это соответствует тому, что 1 мкс между импульсами позволяет пройти 150 м до цели и обратно к ресиверу. Полученный сигнал позволяет вычислить расстояние до объекта. БПФ извлекает из доплеровского смещения фазовый сдвиг между передаваемым и получаемым сигналом и, таким образом, получает информацию о скорости.

Дата добавления: 2014-01-14