Основы теории радиолокационных систем

Для получения высокой разрешающей способности РЛС по дальности часто используются широкополосные фазоманипулированные сигналы, представляющие последовательность примыкающих друг к другу простых высокочастотных импульсов с прямоугольной огибающей и длительностью τс, начальная фаза которых может иметь одно из двух дискретных значений 0 или π (π-манипулированные сигналы) [1, с. 227]. Длительность такого сигнала равна T=Nτс.
В настоящее время известны π-манипулированные сигналы кодом Баркера только для конечных значений N=2, 4, 5, 7, 11, 13 [1, с. 229]. При оптимальной фильтрации выходной сигнал равен сумме амплитуд N используемых сигналов с длительностью τс.
При использовании сложного сигнала с внутриимпульсной фазовой манипуляцией кодом Баркера [7, с. 74] разрешающая способность РЛС определяется выражением
δR=c∙τи2∙N, (2.3.1)
где N – число кодовых интервалов.
Для N=7 максимальная разрешающая способность РЛС по дальности при вычисленном в (1.9) значении τи=2∙10-6 с будет равна
δR=c∙τи2∙N=3∙108∙2∙10-62∙7=42,857 м. (2.3.2)
Следовательно, такой сигнал при большой длительности обеспечивает высокую разрешающую способность (в 7 раз превышающую заданную) и точность обнаружения РЛС.
Время когерентной обработки сигнала Tс (время когерентного накопления сигнала) должно быть меньше интервала корреляции [8, с. 71]
Tс=1∆fц max<τ0=0,5 с, (2.3.3)
где ∆fц max – максимальная полоса доплеровских частот сигнала.
В общем случае время корреляции отраженного сигнала τк характеризует средний период изменения огибающей пакета импульсов, вызванный непостоянством отражающих свой цели во времени в направлении РЛС [16, с. 23]. При τк→∞ отсутствует влияние изменчивости отражений от цели на огибающую пакета импульсов.
ЭПР КР увеличивается при возрастании длины волны [8, с. 68] и ∆fц max можно определить при σц max=0,8 м2 в (1.1), по формуле [8, с. 71]
∆fц max=2∙σц maxλ=2∙0,80,35=2,138 Гц. (2.3.4)
Тогда время когерентной обработки сигнала будет равно
Tс=1∆fц max=12,138 =0,468 с<τк=0,5 с. (2.3.5)
При использовании фазовой внутриимпульсной фазовой манипуляции кодом Баркера с числом кодовых интервалов N сигнал обладает всеми свойствами, присущими широкополосным сигналам:
‣ выходной сигнал согласованного фильтра сжимается во времени в N раз;
‣ при оценке разрешающей способности РЛС по дальности влияние случайной фазы сигнала исключается при детектировании, а доплеровским смещением можно пренебречь при достаточно широком спектре сигнала;
‣ амплитуда сжатого импульса возрастает в N раз, мощность увеличивается в N2 раз, а длительность сжатого импульса в N раз меньше длительности зондирующего сигнала [7, с. 20].
В заданном ТЗ секторе поиска цели максимальная частота повторения зондирующих импульсов определяется из (1.11) как
Fпс max=1Tпс=12,333∙10-4=4,286∙103 Гц. (2.3.6)
Минимальное число отраженных от цели импульсов (в пачке) для обнаружения ее с заданной вероятностью должно составлять примерно Nп min≅3…25 [7, с. 72]. Выбираем для дальнейших расчетов Nп=25.
Вместе с этим для обзорной РЛС при заданной скорости обзора nA минимальная частота повторения импульсов должна равной [7, с. 90]
Fпс min≥NпTобз∙∆θобз∙∆φθ0,5∙φ0,5. (2.3.7)
Время обзора в секторе ∆θобз определяется отношением [14, с. 102]
Tобз=∆θобзnA∙6=6010∙6=1 с.
Тогда минимальная частота повторения импульсов
Fпс min≥251∙60∙154∙4≥1,406∙103 Гц. (2.3.8)
Следовательно, для заданных в ТЗ параметров РЛС частота повторения пачки Nп=25 зондирующих импульсов выбирается в пределах
1,406∙103 Гц≤Fпс≤4,286∙103 Гц. (2.3.9)
Частота повторения импульсов определяет число импульсов в пачке при заданной ширине ДНА и, следовательно, влияет на коэффициент различимости приемного тракта РЛС и при необходимости может быть увеличена в (3…5) раз [7, с. 90].