Принцип неопределенности в радиолокации

При наблюдении за движущейся целью, запаздывание эхо-сигнала и доплеровское смещение частоты проявляются одновременно. Поэтому выбор наилучшей формы сигнала должен производиться с учетом изменения его параметров как по дальности (по времени), так и по скорости (по частоте). Эти зависимости нельзя рассматривать раздельно. Во-первых, частотные и временные соотношения в сигнале взаимосвязаны. Во-вторых, требования к сигналу при излучении по дальности и скорости противоречивы.

В самом деле, если цель движется с неизвестной скоростью (), то комплексная огибающая корреляционной функции будет изменяться в зависимости от значения , т.к. фильтр, на выходе которого наблюдается отклик, перестает быть согласованным с сигналом, вследствие расстройки по частоте.

Рассмотрим выходной сигнал оптимального приемника при наличии доплеровского сдвига и в отсутствии шумов.

Множитель учитывает сдвиг сигнала по частоте, а сам сигнал в общем случае полагается комплексным (модулированным по частоте или фазе). При отсутствии сдвига по частоте и времени, получаем максимальное значение амплитуды выходного сигнала:

Как уже отмечалось, сигнал на выходе оптимального приемника может служить мерой разрешающей способности по дальности, так как он с точностью до постоянного множителя совпадает с АКФ сигнала:

Эта функция в общем случае является комплексной. Вторая форма записи получается из первой с помощью теоремы Персеваля.

При отсутствии сдвига по времени и частоте, функция - максимальна, а при сдвиге по времени и частоте убывает, образуя пик в области точки (0,0).

К аналогичному результату можно прийти, если использовать критерий Вудворда (проделать самостоятельно и убедиться в этом).

Таким образом, функция может служить для одновременной оценки разрешающей способности по дальности и по скорости. Из нее можно получить частные случаи корреляции только по времени и только по частоте.

Квадрат модуля двумерной функции корреляции называют функцией неопределенности. Эта функция есть уравнение поверхности, расположенной над плоскостью . Абсолютное максимальное значение эта функция имеет при и

сигнал радиолокация дальность скорость

На рисунке обозначена поверхность неопределенности для произвольного сигнала. Тело, образованное поверхностью неопределенности, называют телом неопределенности. Сечение его плоскостью, проходящей через ось , есть квадрат модуля АКФ сигнала или квадрат огибающей отклика СФ, а сечение вертикальной плоскостью, проходящей через ось - квадрат модуля спектра сигнала. В этом заключается удобство. По этой функции можно найти вид огибающей сигнала на выходе оптимального фильтра и спектр сигнала.

Другие стьтьи в тему

Разработка технологической инструкции по обслуживанию и ремонту импульсной паяльной системы
Прохождение производственной практики позволяет практиканту закрепить теоретические знания, опробовав их на деле. Главной особенностью данной практики является то, что практикант имеет хорошую возможность для усовершенствования собственных навыков владения рабочим инструментом, а так ...

Радиолокационный уровнемер УРМД 01
В НИИИС будет разработан радиолокационный уровнемер УРМД-01 5 миллиметрового (мм) диапазона длин волн для резервуарного парка углеводородного сырья и продуктов их переработки. Принцип работы уровнемера основан на излучении непрерывного ЛЧМ сигнала и измерение параметров принимаем ...