Полунатурное моделирование широкополосных радиолокационных сигналов для испытаний радиолокаторов с синтезированной апертурой
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ной задачей.
1.Теоретическое исследование
1.1Принцип радиолокационной съёмки с синтезированной апертурой
Радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны является в настоящее время единственным бортовым техническим средством, позволяющим получать изображение местности с расположенными на ней объектами, близкое по качеству к аэрофотоснимкам, на больших дальностях независимо от времени суток и погодных условий. При введении цифровой обработки сигналов и цифрового управления (РЛС с цифровым синтезированием апертуры антенны - цифровые РСА) к этим достоинствам добавляется оперативность, т.е. возможность получения изображения на борту носителя РСА (космического аппарата (КА) или летательного аппарата (ЛА) - КЛА) в реальном масштабе времени, а также широкие возможности по обработке сигналов. Кроме того, при цифровой обработке сигналов и цифровом управлении проще решаются задачи компенсации искажений сигналов, селекции движущихся целей и появляется возможность синтезирования апертуры антенны при криволинейном движении КЛА.
Одной из основных характеристик радиолокатора с синтезированной апертурой является пространственная разрешающая способность.
Обычно в РСА различают разрешающую способность по двум основным параметрам - по азимуту (вдоль вектора скорости космического аппарата) и по дальности (поперек вектора скорости КЛА).
Разрешающая способность по дальности определяется шириной автокорреляционной функции зондирующего сигнала по уровню половинной мощности. При использовании прямоугольного зондирующего импульса с внутриимпульсной модуляцией она равна длительности сжатого импульса ?сж. Иными словами, можно сказать, что теоретически достижимая пространственная разрешающая способность по дальности определяется шириной спектра зондирующего сигнала. Обычно в космических РСА необходимое разрешение по дальности обеспечивается применением широкополосных зондирующих сигналов. Увеличение ширины спектра достигается внутриимпульсной модуляцией зондирующих импульсов передатчика по частоте или фазе. В реальных условиях работы разрешающая способность ухудшается вследствие влияния фазовых нестабильностей радиочастотного тракта РСА и среды распространения, погрешностей дискретизации при аналого-цифровом преобразовании и цифровой обработки принятого сигнала.
Для сигналов с внутриимпульсной модуляцией вводится так называемый коэффициент сжатия, равный отношению ширины спектра зондирующего сигнала с внутриимпульсной модуляцией к ширине спектра того же сигнала без внутриимпульсной модуляции. Коэффициент сжатия зондирующего сигнала различен в зависимости от типа и режима работы РСА. Ширина спектра сигнала ?F выбирается исходя из требуемого разрешения по дальности и ограничений, вносимых радиочастотной аппаратурой, средой распространения и предельным быстродействием устройства обработки.
Потенциальная разрешающая способность по дальности определяется соотношением:
радиолокационный съемка сигнал модулированный
где с - скорость распространения радиоволн, с = 3108 м/с;?F = 1/ ?сж - ширина спектра зондирующего сигнала, Гц.
Как следует из (1), разрешающая способность по дальности является функцией угла ?и при постоянной ширине спектра зондирующего сигнала изменяется с изменением наклонной дальности (угла визирования bВ). Например, для максимальной ширины спектра зондирующего сигнала 375 МГц, потенциальная разрешающая способность по углу места изменяется от 0,6 (при максимальном угле визирования bВмакс = 55 градусов) до 1,0 м (при минимальном угле визирования bВмин = 25 градусов). С уменьшением ширины спектра зондирующего сигнала разрешающая способность по дальности пропорционально уменьшается.
Высокие значения разрешающей способности по азимуту в РСА достигаются формированием искусственного раскрыва эквивалентной линейной антенной решетки в результате поступательного движения КА, несущего физическую антенну, излучающую в направлении, перпендикулярном линии пути. Азимутальная разрешающая способность определяется шириной основного пика выходного сигнала устройства обработки (функции отклика) при подаче на его вход сигнала, отраженного одиночной точечной целью, измеренный по уровню половинной мощности.
Принцип синтезирования состоит в том, что на самолете устанавливается малая антенна, приемопередатчик делается когерентным, способным определять не только огибающую, но и фазу отраженного сигнала.
В процессе полета самолета передатчик облучает местность, отраженные сигналы, усиленные в приемнике, запоминаются в специальном устройстве с учетом их амплитудыи фазы, после чего осуществляется их когерентное суммирование, аналогичное формированию диаграммы антенны. Одновременное суммирование СВЧ-сигналов в антенной решетке радиолокатора бокового обзора (РБО) заменяется в РСА последовательным суммированием сигналов, принятых научастке траектории, пока цель находится в пределах луча реальной антенны РЛС. Длинаискусственного раскрыва синтезированной антенны в РСА соизмерима с размером элемента разрешения РБО вдоль линии пути и значительно превышает размеры физической антенны, установленной на самолете, что и позволяет реализовать высокое разрешение в РСА.
Рассмотрим принцип формирования РЛИ в РСА. Пусть точечная цельоблучается последовательностью радиоимпульсов с частотой повторениязначительно более высокой, ч