книги / Радиолокационные измерители дальности и скорости. [Т.1]

туальных стробов. Этот принцип образования стробов иллюстриру­ ет рис. 3.3.14. Здесь изображены импульсы запуска передатчика длительностью тизп, которые следуют с периодом Тп. Импульс бланкирования протяженностью ТбЛ препятствует попаданию сиг­ нала передатчика в зону приема, длительностью тзп. Размещённые в зоне приема виртуальные стробы обозначены прямоугольника­ ми, с указанием внутри них номера строба. Заштрихованный пря­ моугольник на рис. 3.3.14,6 условно отображает положение при­ нимаемого импульсного сигнала. Его задержка относительно фронта ИЗП характеризуется абсолютным тзн или относительным 0 временными сдвигами. На рис. 3.3.14,а показано стандартное

б)

в)

Рис. 3.3.14.

линейное размещение стробов (впритык). Весь предыдущий мате­ риал по временным дискриминаторам предполагал именно такое расположение стробов, когда их границы отмечались гребенкой ИНС. Напомним, что период следования ИНС равен тиап, т.е. дли­ тельности зондирующего импульса. Если увеличить частоту ИНС вдвое, то возникнет другая ситуация. Суммирование отсчётов АЦП производится на промежутках вдвое короче, чем виртуальный строб. Назовем их для краткости полустробами. Далее, получен­ ные в полустробах отсчёты суммируются в ППС. Порядок сумми­ рования указан на рис. 3.3.14,6, в, где цифры в скобках, разме­ щенные внутри прямоугольников, указывают номер суммируемых полустробов. Естественно, что все математические операции с полустробами в ППС осуществляются раздельно для вещественной и мнимой составляющих комплексных чисел.

После этих операций стробы размещаются как бы «лесенкой» с перекрытием наполовину длительности строба. Такое уплотнение позволяет значительно увеличить число стробов в зоне приема. Так для Q=5 величина (см. рис. 3.3.14,в).

Следует отметить, что рассмотренным вариантом не исчерпы­ ваются возможности дальнейшего уплотнения стробов в зоне приема. Можно, например, увеличить частоту следования ИНС в 3 или в 4 раза и получить перекрытие стробов соответственно на 2/3 и 3/4 их размера, что позволяет разместить большее количество стробов в зоне приема.

По аналогии с (3.3.3) алгоритм образования временных от­ кликов, при введении полустробов для косинусной составляющей комплексного сигнала, запишем в следующем виде

где L(i) - номер полустроба. Косинусная составляющая отклика строба будет определяться соотношением

Номера стробов K(i) связаны с номерами полустробов L(i) прави­ лом

По аналогичным формулам вычисляется синусная составляющая комплексной свертки, а сама комплексная свертка имеет вид

(3.8.61)

При всех рассмотренных вариантах построения ВД отклик Дк^У как функция временного сдвига t^kT,,, где Тп - период съёма отсчетов АЦП, представляет собой равнобедренный тре­ угольник с основанием, равным 2тстр. При единичной амплитуде входного сигнала высота треугольника равна числу тактовых от­ счетов, содержащихся в стробе (при линейном детекторе) или квадрату этого числа (при квадратичном детекторе). Различие ва­ риантов в степени перекрытия стробов отражается на относитель­ ном положении двух соседних временных откликов. Так, при ли­ нейном расположении стробов два соседних отклика разнесены на длительность строба и имеют одно пересечение между собой на уровне 0,5 от максимума. В варианте перекрытия стробов наполо­ вину их длины соседние отклики сдвинуты также наполовину длительности строба и пересекаются на уровне 0,75 от максимума. Помимо этого, имеются еще два пересечения с дальними отклика­ ми на относительных уровнях 0,5 и 0,25. Наконец, при перекры­ тии стробов на 2/3 их длительности пересечение двух соседних от­ кликов располагается на 5/6 от максимума. Имеются также еще четыре пересечения с дальними откликами. Рааличие в размеще­ нии откликов существенно влияет на обнаружение сигналов и на структуру дискриминационных характеристик ВД. Так, для пер­ вого варианта потери при обнаружении достигают 6 дБ. Во втором варианте - они снижаются до 2,5 дБ, а третий вариант дает 1,6 дБ. Наряду с отмеченными положительными последствиями, ко­ торые даёт процедура частичного суммирования, имеются и небла­ гоприятные проявления, заключающиеся в искажениях дискри­ минационных характеристик. Причина здесь в том, что каждое пересечение дальних откликов вызывает излом в ДХ, нарушая её линейность.

Для вариантов расположения стробов, показанных на рис. 3.3.14, составлены уравнения дискриминационных характеристик с использованием метода весовых коэффициентов. При линейном расположении стробов (рис. 3.3.14,а) имеем

2Д3-2Д1

(3.3.62)

«И Дг +Д2 +Дз

Для варианта рис. 3.3.14,6 может быть составлено два уравнения

где знак тильда указывает, что стробы расставлены с перекрыти­ ем.

На рис. 3.3.15 изображены относительные ДХ, построенные по приведенным выше формулам. На оси абсцисс указаны относи­ тельные расстройки

(3.3.65)

в которых TQ - задержка центра симметрии стробов, входящих в состав ВД. Для перехода к абсолютным ДХ достаточно умножить отсчеты оси ординат на тстр/2. Номера кривых отражают очеред­ ность написания формул (3.3.62)-(3.3.64), соответственно.

По существу, формула (3.3.64) также соответствует линейному размещению стробов. Уравнение ДХ для варианта рис. 3.3.14,в имеет вид:

Множитель 2 в знаменателе нормирует крутизну ДХ вблизи нуле­ вого рассогласования к единице. Сама дискриминационная харак-

204

подчеркнуть различие в подходах построения ДХ на основе мето­ дов моментов, как это было ранее, и рассматриваемого ниже мето­ да стыковки.

При четырёх стробах в составе программируемого временного дискриминатора будет четыре отклика (Aj, А2, А3, А 4). Для вари­ анта расположения стробов с перекрытием наполовину их длины они разместятся так, как это показано на рис. 3.3.18. Здесь шкала оси временного сдвига дана в долях длительности тст временного строба, а шкала оси ординат представлена в долях максимальной амплитуды Атят. По временному сдвигу вся область откликов раз­ делена на зоны, протяжённостью 0,51^ каждая. Номера зон поме­ чены римскими цифрами.

Используемый далее способ линеаризации ДХ состоит в сле­ дующем. Для каждой зоны, кроме двух крайних, записываются уравнения, которые формируют линейный участок относительной ДХ внутри зоны с наклоном 45° и надлежащим сдвигом по оси ординат. Далее все полученные элементы дискриминационной ха­ рактеристики объединяются, в результате чего образуется прямая

снаклоном 45°.

Впервой зоне имеются отсчёты лишь одного отклика Alt и сформировать здесь линейный участок ДХ не представляется возможным. Поэтому силовым приёмом определяют значение ДХ

в этой зоне как Это неизбежная плоская часть ДХ про­ граммируемого дискриминатора при одном отсчёте. Такое значе­ ние ДХ будет верным, когда центр принимаемого импульса сме-

207

щён относительно центра симметрии ДХ на -1,51^. Для других значений задержек возникает методическая погрешность измере­ ния, которая будет оценена позже.

Во второй зоне располагаются отсчёты от двух откликов Ах и А2. Пересечение прямой Ах с центром зоны происходит на уровне 0,75Ашах=0 ,ТбуГст, а пересечение прямой А2 - на уровне 0,2ЬАтЛу=0,25уТст- Введём локальную переменную х, которая от­ кладывается по оси абсцисс относительно центра зоны. Предпола­ гается также, что применена правая система координат, т.е. от­ клонения х от центра зоны вправо имеют положительные значе­ ния, а влево - отрицательные. Тогда уравнения прямых Ах и А2 в пределах второй зоны запишется в виде

Подстрочный индекс у локальной переменной показывает, что уравнения составлены для второй зоны.

Преобразуем систему уравнений (3.3.68) так, чтобы получить в явном виде зависимость локальной переменной х2 от перемен­ ных Ах и А2:

А1+А2=у(тст+2Х2),

А1-А2=0,бутст, или TCT=2(AI-A2)/Y.

ЗА _д

Тогда Ах+А2=2(Ах-А2)-Ь2ул:2, откуда х2 = — -------- - 91-. Оконча-

2у

тельно получим

Используя данные рис. 3.3.18, нетрудно убедиться, что ло­ кальная переменная изменяется в пределах ±0,25тст. Исчезновение в (3.3.69) коэффициента у, т.е. зависимости х2 от амплитуды сиг­ нала, произошло благодаря нормировке, выполняемой в (3.3.69).

Так как центр второй зоны смещён относительно центра сим­ метрии ДХ на величину (см. рис. 3.3.18), то элемент т2 линеа­ ризованной ДХ во второй зоне относительно нуля дискриминаци­ онной характеристики можно записать в следующем виде

ЗА, - Ах Ъ = -*ст + 4(А1- А 2)Тст-

После преобразований окончательно получим

- 5А, +7Ao

(3.3.70)

T2 4(AXA2) T'

По измеренным величинам отсчётов Ах и А2 и известному размеру тст строба соотношение (3.3.70) позволяет вычислить вре­ менное смещение т2 центра принимаемого импульса относительно центра симметрии стробов (нуля дискриминационной характери­ стики).

В третьей зоне расположены отсчёты трёх откликов (Alf А2 и А3). Пересечения прямых Ах и А2 с центром зоны происходит на уровне ОДбАщах-ОДбуТст, а прямой А3 на уровне 0,2бАпшх=0 ,2 бутст. Поэтому для этих прямых имеем следующую систему уравнений

А1=у(0,75тст-хз); А 2=у(0,75хст+х3); Аз^О^бТи+Яз). (3.3.71)

Выполняя, аналогично предыдущему случаю, последователь­ ность преобразований в системе (3.3.71), получим зависимость ло­ кальной переменной х3 от значений отсчётов Ах, А2, А3 в явном виде:

Поскольку центр третьей зоны смещён относительно нуля ДХ на •0,5тст, то

В четвёртой зоне присутствуют все четыре отсчёта: Ах, А2, А3, А4. Пересечение прямых А* и А 4 с центром зоны происходит на уровне О^бАтах-О^буТс.,., а прямых А2 и А3 - на уровне 0,75Атах=0,75УТСГ, поэтому система уравнений для этих прямых имеет вид

(3.3.74)

A3=Y(0,75TCT+X4); А4=у(0,25тст+Ж4).

Особенностью этой зоны является то, что её центр совпадает с центром ДХ. Поэтому тст=я4. Преобразуя уравнения (3.3.74), окончательно получим