Частотная радиолокация многих целей

Можно показать, что если в зоне действия РЛС с линейной ЧМ две цели, то в спектре биений есть частоты, соответствующие дальности до каждой из них. Это позволяет построить частотный радиолокатор многих целей, если включить анализатор спектра АС, измеряющий каждую из частот (рис. 3.7).

Разрешающая способность дальномера с симметричной пилообразной модуляцией определяется формулой

Где df — разрешающая способность по частоте анализатора спектра.

Разрешающая способность анализатора спектра определяется полосой про­пускания примененных в нем фильтров: чем меньше полоса пропускания, тем лучше разрешающая способность. Полосу пропускания разумно уменьшать только до величины F_M, так как биения имеют дискретный спектр, составляющие которого кратны F_M. Таким образом, предельная (потенциальная) разрешающая способность частотного дальномера с симметричной пилообразной модуляцией

В частотных дальномерах применяют аналоговые и цифровые анализаторы спектра. Аналоговые анализаторы могут быть параллельного и последовательно­го вида (рис. 3.8,3.9).

Последовательные анализаторы спектра более просты, чем параллельные, од­нако они более инерционны. Время перестройки фильтра на полосу пропускания должно быть более чем 1/D f, чтобы полоса пропускания фильтра действительно равнялась D f.

Цифровые анализаторы спектра строятся на основе дискретного преобразова­ния Фурье (ДПФ). Основой для построения цифровых анализаторов является пре­образование Фурье

(3.3)

где s(t) — сигнал с выхода усилителя частоты биений.

Для вычислений в цифровом виде бесконечный интервал интегрирования в формуле (3.3) заменяется конечным временем анализа. Т, интеграл заменяется конечной суммой и, кроме того, отдельно вычисляются действительная и мнимая

части спектра S(jw), поскольку вычислительная техника оперирует только с дей­ствительными числами.

Интервал анализа Т выбирается из требуемой точности измерения частоты ±Df, T=1/Df. Интервал временной дискретизации Dt реализации s(t) выбирает­ся по теореме Котельникова, исходя из необходимости передать высшую частоту спектра биений f_в: Dt = 1/2f_в. Тогда число отсчетов N сигнала s(t) на интервале анализа Т будет , причем отсчеты выполняются в дискретные моменты времени t_i = iDt. Спектральная плотность S(jw) вычисляется для дискрет­ных частот f_k = kDt. При сделанных ограничениях на основании формулы (3.3) получаем следующее выражение для модуля спектральной плотности S(jw):

где

Здесь h(i) — так называемая оконная функция, которая задает интервал анали­за. Т, а также сглаживает побочные максимумы в спектре, возникающие вслед­ствие конечности интервала анализа.

Структурная схема вычислителя, соответствующая данным формулам, пред­ставлена на рис. 3.10.

Сигналы с выхода усилителя частоты биений преобразуются в цифровую фор­му, перемножаются с оконной функцией и записываются в буферной памяти в виде реализаций длительностью Т. В процессоре производится вычисление спектра на интервале анализа Т, а также усреднение результатов вычислений за ряд реализа­ций. Обнаружение и оценку частоты сигнала производят по номеру канала, в кото­ром накопленный сигнал превысил порог, зависящий от выбранного критерия ка­чества.