РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПО ДАЛЬНОСТИ

THE RESOLUTION OF THE RADAR SYSTEM IN TERMS OF RANGE

Zaitsev Yefim Nikolaevich

cadet Military Academy of Aerospace Defense named after Marshal of the Soviet Union G.K. Zhukov, Tver, Russian Federation

Raykov Gleb Valentinovich

cadet Military Academy of Aerospace Defense named after Marshal of the Soviet Union G.K. Zhukov, Tver, Russian Federation

Patrushev Alexey Vyacheslavovich

cadet Military Academy of Aerospace Defense named after Marshal of the Soviet UnionG. K. Zhukov, Tver, Russian Federation

Yugov Roman Andreevich

cadet Military Academy of Aerospace Defense named after Marshal of the Soviet UnionG. K. Zhukov, Tver, Russian Federation

Аннотация. В статье рассматриваются способы определения разрешающей способности по дальности для радиолокационных станций для различных условий, рассмотрены зависимости от соотношения мощностей отраженных сигналов. Проанализирован наиболее распространенный способ обеспечения стабильности разрешающей способности- метод весовых коэффициентов.

Abstract. This paper examines methods for determining the range resolution of radar systems under various operational conditions, analyzing its dependence on the power ratio of reflected signals. The most widely used approach for maintaining stable range resolution – the weighting coefficient method – is analyzed in detail.

Ключевые слова: разрешающая способность; отраженный сигнал; весовые коэффициенты.

Keywords: range resolution; reflected signal; weighting coefficients.

Говоря о разрешающей способности радиолокационной станции по дальности, рассмотрим идеализированную ситуацию расположения двух точечных объекта, являющихся отражающими. Располагаясь на расстоянии между друг другом, равном длине, меньше ширины главного лепестка диаграммы направленности, приняв отраженные сигналы одинаковыми, а условия проведения эксперимента идеальными, задержки будут равны соответственно:  и . В данных условиях спектры сигналов являются также простыми из одной составляющей (с частотами  и ). Минимальное расстояние, при котором будет происходить разрешение этих объектов, при радиальном расстоянии больше минимальному идентифицируемому:

;

Рисунок 1. Графики к описанию расчета разрешающей способности.[1]

При расположении двух составляющих, относящихся к отраженным от целей сигналов, при выполняющимся соотношении:  и    - уровень боковых составляющих будет являться максимальным. Максимальные составляющие будет располагаться рядом отсюда , и, следовательно:

 ;

На основе данной формулы модно сделать вывод о том, что, достижимая девиация частоты ограничивает уменьшение радиального расстояния (это возможно и справедливо при работе радиолокационной станции только на частотах от 3 МГц до 30 МГц, когда обеспечивается работа на близких дистанциях(всего несколько десятков метров (так, девиация в 300 МГц позволит получить радиальной расстояние .  = 1,5 м. [1]

Данные результаты девиации частоты при неизменном расстоянии до цели позволяет определить номер максимальной составляющей спектра по формуле:

При расчете большего количества составляющих отраженного сигнала, требуется высокая линейность модулирующего сигнала и модуляционной характеристики передатчика:

В реальном же случае, разрешение объектов по дальности значительно усложняется ввиду движения объектов, изменения расстояния между ними, ускорения объектов, их вращения и взаимовращения и тд. Составляющие боковых лепестков могут быть больше другого. При этом распознавание цели будет возможно только лишь при условии, что составляющие главного лепестка меньшего сигнала больше и в определенное количество раз превышают боковые лепестки большего сигнала. Радиальное расстояние между объектами, обеспечивающие данное условие и будут разрешающей способностью для данного случая.

Распространенным способом борьбы с уменьшением разрешающей способности (ввиду медленного уменьшения боковых листков) является применение весовых коэффициентов (по методу весовой обработки).

Наиболее подходящая функция для огибающей сигнала это  – АМ сигнал с колоколообразной модуляцией, каждая составляющая спектра преобразованного сигнала – тоже АМ колебание. Амплитуда n-й составляющей определяется:

Рисунок 2. Процесс наложения амплитуд составляющих двух сигналов [1]

На рисунках легко прослеживается принцип подавления боковых лепестков: при наложении составляющих сигналов, находящихся в противофазе, они угасают (их амплитуда уменьшается), в симфазе – увеличиваются в амплитуде. На практике, при увеличении разницы между сигналами разрешение по дальности почти не изменяется, что может говорить о том, что данный метод эффективен. Технически, весовая обработка осуществляется за счет формирования в первой гармонике спектра модулирующего сигнала.

Применение весовой обработки позволяет значительно подавить боковые лепестки спектра преобразованного сигнала. Благодаря этому разрешающая способность по дальности перестаёт критически зависеть от соотношения интенсивностей отражённых сигналов от двух целей. В ином случае, слабый сигнал своими боковыми лепестками, будет перекрывать спектральные составляющие другого сигнала и разрешение резко ухудшается. [2]