ОПТИМАЛЬНОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ЦЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ

July 3, 2012 by admin Комментировать »

Лаговский Б. А. Московский государственный институт радиотехники электроники и информатики (технич. ун-т) пр. Вернадского, 78, Москва 117454, Россия Тел.: (095)4347565; e-mail: Lagovskv(8)famblrer.ru


Аннотация Показано, что расстояние обнаружения целей, защищённых поглощающими покрытиями, увеличивается за счёт выбора оптимальных характеристик излучения РЛС и формы сверхкоротких импульсов. Оптимальные характеристики системы находятся на основе данных об отражающих свойствах радиолокационных целей.

I.  Введение

Применение в качестве зондирующих сигналов сверхкоротких импульсов (СКИ), длительность которых составляет величину порядка наносекунды, позволяет обнаруживать малозаметные радиолокационные цели, в том числе защищённые радиопоглощающими покрытиями (РПП).

Обнаружение оказывается возможным за счёт одновременного облучения объекта в очень широкой полосе частот, часто превышающей рабочую полосу частот РПП. Кроме того, в составе излучаемого СКИ присутствуют низкочастотные составляющие, которые поглощаются РПП, установленными на летательных аппаратах в существенно меньшей степени, чем высокочастотные.

II.  Основная часть

Дальность обнаружения определяется уровнем излучаемой энергии в направлении цели и эффективной площадью рассеяния (ЭПР) цели. Однако, исследования показывают, что при наличии предварительной информации о частотной зависимости характеристик отражения цели дальность обнаружения с помощью СКИ может быть увеличена за счёт оптимизации частотных зависимостей характеристик излучения РЛС и формы зондирующего импульса.

Исходными данными для построения системы оптимального обнаружения являются частотная зависимость ЭПР цели и фазочастотная характеристика отражения. Возможно также проведение оптимизации при неполной информации о характеристиках отражения, однако она оказывается несколько менее эффективной.

Пусть задана ДН антенной системы на каждой из используемых частот /(9,ф,со). Радиолокационная цель описывается с помощью комплексной спектральной функции отражения, зависящей от углового расположения цели (а,Р) относительно РЛС R(a,p,со), которая может быть выражена с помощью ЭПР цели а{а,р,т) как

где ср{а,р,ю) фазочастотная характеристика отражения. В дальнейшем для краткости будем обозначать эти величины ст(со), Я?(со).Зависимость R(со) считаем вначале полностью известной.

Требуется определить форму СКИ, обеспечивающую наибольшую дальность обнаружения цели на фоне белого шума при заданной энергии и ширине спектра импульса. Основной параметр обнаружения СКИ в этом случае максимальное значение принятого отражённого от цели сигнала Um, определяющее дальность обнаружения.

С помощью преобразования Фурье получаем комплексный спектр принимаемого сигнала:

где V (9,ф,со) спектр излучаемого сигнала.

Временная зависимость принимаемого импульса:

и увеличить значение максимума СКИ по сравнению с обработкой без учёта характеристик отражения цели.

При использовании оптимальных СКИ после оптимальной обработки сигнал принимает форму:

обеспечивающую максимум значения UM

В качестве примера на рис.1 приведены СКИ трёх типов, отраженные от цели, покрытой широкополосным РПП. Зависимость ЭПР цели от частоты описывалась осциллирующей функцией, повторяющей частотную зависимость коэффициента отражения РПП. Все сравниваемые зондирующие СКИ имеют одинаковую ширину спектра и энергию. Различаются импульсы только формой амплитудного и фазового спектра.

Импульсы первого типа сформированы без использования информации о характеристиках отражения цели. В качестве такого типа сигнала выбран импульс с равномерным частотным спектром в заданной полосе. Значение максимума отражённого сигнала получается самым низким (кривая 3). У оптимального СКИ рассчитанного по формуле (5), (кривая 1) значение максимума по мощности на порядок выше. Максимум по мощности квазиоптимального СКИ, полученного при частичной оптимизации по частотной зависимости ЭПР без учёта фазовой характеристики отражения цели (кривая 2) в 4 раза выше, чем у некоррелированного с характеристиками отражения цели.

Рис.1. Отражённые импульсы трёх типов Fig. 1. Echo pulses of three types

Кроме значительного выигрыша в значении максимума, общая отражаемая энергия оптимального СКИ оказывается выше, чем у СКИ других типов. В описываемом случае выигрыш составил 20% по сравнению с СКИ первого типа. При оптимальной обработке сигнала в приёмнике это позволяет ещё больше увеличить отношение сигнал/шум оптимального СКИ по сравнению с другими типами, т.е. увеличить дальность действия РЛС.

III.  Заключение

Оптимизация формы зондирующих СКИ, ДН приёмо-передающей антенной системы и методов первичной обработки принимаемого СКИ на основе известных или частично известных характеристик отражения цели даёт возможность существенно повысить дальность обнаружения малозаметных, в том числе защищённых РПП целей.

[1] Лаговский Б.А., Мировицкий Д.И. Особенности отражения сверхкоротких импульсов радиопоглощающими покрытиями. Антенны. 2003, вып.3(65).

OPTIMUM DETECTION OF THE RADARTRACKING TARGETS BY MEANS OF SUPER SHORT IMPULSES

Lagovsky B. A.

Moscow Institute of Electronic Engineering Moscow 117454, Russia Phone: (095) 4347565; E-mail: Lagovsky@ramblrer.ru

Abstract It is shown that the detection distance for the radar-tracking targets with absorbing coatings is augmented at the expense of selection of optimum performances of a radar radiation and shape of super short pulses. The optimum performances of a system are on the basis of data concerning reflecting properties ofthe radar-tracking targets.

I.  Introduction

The application of super short impulses allows detecting the poorly noticeable radar-tracking targets. The detection appears possible at the expense of simultaneous exposure of the target in a very broad frequency band frequently exceeding a working frequency band of a coating. There are also low-frequency components, which are less absorbed than high frequency at a composition radiated pulse.

II.  Main part

The distance of detection is determined by a level of radiated energy in the direction of a target and effective scattering area (ESA) of the target. However, the researches show that at presence ofthe preliminary information about frequency dependence on echoing characteristics of the target the distance of detection with the help of super short pulses can be enlarged.

The optimum detection system is designed on given frequency dependences of magnitude and phase of reflectivity of the target. The optimization is possible also at the inexact information on echoing characteristics. Such optimization appears less effective.

Radiation pattern of an antenna system on each of used frequencies is known. The radar-tracking target is featured with the help of a complex spectrum function of reflecting depending on an angular disposition of the target concerning RADAR, which can be expressed with the help of (1). It is required to define a pulse shape ensuring greatest distance of target acquisition with the presence of white noise at a given energy and breadth of pulse spectrum. A fundamental parameter of pulse detection in this case maximum value received from the target of a signal defining distance of detection.

The signal takes the form (9), ensuring the maximum value of Um at use of optimum impulses after optimum handling.

The impulses of three types are reduced. All compared exploring impulses have an identical breadth of a spectrum and energy (Fig. 1). The impulses differ with the shape of an amplitude and phase spectrum only.

The impulses of the first type are generated without use of the information about echoing characteristics of the target. The value of an echo maximum is gained by lowest (curve 3).

The value of a maximum on power on the order is higher at optimum impulse calculated by means ofthe formula (5), (curve 1). Pulse power maximum obtained by partial optimization without the account of a phase characteristic of reflecting of the target (curve 2) that is 4 times higher than at uncorrelated one with echoing characteristics ofthe target.

III.  Conclusion

The optimization of the shape of pulses, transmitting and receiving antenna systems, methods of primary handling of received impulses on the basis of known or fractionally known echoing characteristics of the target enables essentially to increase distance for detection of poorly noticeable targets including proof by absorbing coatings.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты