2.Структура и принцип функционирования РЛС БО с цифровым синтезированнием апертуры.

         Пусть РСА излучает в сторону цели, расположенной на дальности R, N импульсов, следующих с периодом Тсл. Очевидно ,что для сложения в фазе отраженных от цели сигналов, необходимо каждый из них, кроме последнего, задержать на время, кратное периоду следования. Кроме того, необходимо учитывать, что текущая дальность R от РСА до цели изменяется со временем и суммируемые сигналы от 1 до N не будут поэтому совпадать по фазе. Чтобы это исключить, нужно обеспечить введение соответствующих фазовых сдвигов для каждой полоски дальности. Эта операция называется фокусировкой по дальности.

       Таким образом, схема обработки отраженных сигналов для одного канала дальности похожа на оптимальный фильтр пачки из N импульсов (рис.6).

 

               

Рис.6. Структурная схема обработки сигнала РСА в одном канале

 

       СФ обеспечивает оптимальную обработку одиночного импульса. Линии задержки по числу импульсов с задержками, кратными Т_сл. обеспечивают одновременность суммирования. Фазовращатели в каждой ветви компенсируют текущие фазовые сдвиги за счет непрерывного изменения дальности (носитель движется),  обеспечивая синфазность суммирования. Для каждой строки разрешения по дальности (полоски дальности) необходим свой фильтр. Количество таких каналов зависит  от ширины полосы обзора и шага дискретизации по дальности (dД_г), может достигать десятков тысяч и требует мощных вычислительных комплексов.

    Упрощенная структурная схема БРЛС с цифровым синтезированнием апертуры показаны на рис.7.

 

 

Рис.76. Упрощенная структурная схема БРЛС с цифровым методом синтезирования апертуры                     

     Передатчик формирует радиоимпульсы с заданными параметрами и несущей частотой. При этом используются непрерывные колебания высокостабильного гетеродина, которые подаются также в качестве опорных ( в квадратуре) на фазовый детектор. Радиоимпульсы передатчика через антенный коммутатор  поступают в антенну. В соответствии  с её ДН облучается участок земной поверхности поперек трассы полета. Отраженные импульсы через антенну, АК подаются на вход приемника, преобразуются по частоте, усиливаются и подаются на фазовый детектор. На выходе его фильтруются квадратурные напряжения, пропорциональные разности фаз принимаемого и спорного сигналов.

    Они представляют собой после ФНЧ действительную и мнимую составляющие комплексной огибающей отраженного сигнала от элемента разрешения. Сигнал от соседнего элемента по дальности сдвинут на длительность сжатого импульса, благодаря чему и происходит разрешение по дальности. На этом аналоговая обработка заканчивается. Далее АЦП формирует цифровой сигнал, поступающий в цифровую систему обработки. Интервал дискретизации в АЦП  ; число уровней и шаг квантования выбираются исходя из динамического диапазона входных сигналов и обеспечения min шумов квантования. Обычно шаг h=t_ш, а число уровней – 256. Это многоканальная система, где каждый канал (рис.6) настроен на определенную дальность (элемент разрешения) в ограждающей полоске. Размер этого элемента   по горизонтальной дальности. Обработка дискретных отчетов ОС в каждом канале дальности ведется параллельно и независимо от других каналов. В каждом канале реализуется процедура цифровой свертки в виде

       , где U(p+q) – принимаемый сигнал после АЦП; h(p) – опорная функция в цифровой форме ;

p  - номер отсчета  (время);

q – индекс сдвига (сдвиг по  времени)

 В целом это сложная система. На схеме для упрощения не показаны: система стабилизации ДНА; навигационная система; блок сжатия по дальности и др.

    Важным элементом  БРЛС является антенна. Поскольку мощность ОС должна зависеть не от дальности, а от ЭПР (одинаковые цели на разных дальностях должны иметь одинаковые амплитуды на входе), ДНА имеет вид:

                                       

и описывается функцией:   

      

В основе возможностей обнаружения и распознавания объектов РЛС лежат различия в отражающих свойствах этих объектов и окружающего фона. Кроме процессов отражения существенную роль в формировании радиолокационного изображения могут играть и другие явления. К ним относятся:

·        проникновение ЭВМ;

·        изменение поляризации при отражении;

·        поглощение ЭМВ на трассе распространения;

·        искажение разовой структуры сигналов при прохождении через тропосферу и ионосферу.

         Решающее значение имеет явление отражения. Поэтому одной из задач данной лекции является выяснение влияния на процесс обнаружения указанных факторов.

      Характеристики отражения в значительной мере вместе с параметрами РЛС определяют показатели радиолокационной разведки, расчет которых производится в соответствии определённой методикой. Рассмотрение этих вопросов является другой задачей лекции.