Оптимальное обнаружение когерентной пачки радиоимпульсов
Различают когерентную и некогерентную пачки радиоимпульсов. Если начальные фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов связаны между собой детерминированной зависимостью, то пачка называется когерентной; если же начальные фазы от импульса к импульсу меняются случайным образом – некогерентной.
Когерентность излучаемых радиоимпульсов обеспечивается соответствующим построением передатчика, например, по схеме: высокостабильный генератор – импульсный модулятор – усилитель мощности. Однако когерентность излучаемых колебаний ещё не является достаточным условием когерентности принимаемых радиоимпульсов. Для её сохранения требуется, чтобы при отражении сигнала от объекта и при распространении радиоволн в среде сдвиг фаз был одинаковый для всех радиоимпульсов, при этом должно выполняться условие τк фл >τп, где τк фл – интервал корреляции флуктуации принимаемых радиоимпульсов.
Если в РЛС используется передатчик на магнетроне, то каждый зондирующий радиоимпульс имеет «свою» начальную фазу, независящую от начальных фаз других импульсов, при этом излучаемая пачка радиоимпульсов некогерентна. Однако и при таком передатчике, вообще говоря, можно получить в приемном такте когерентную пачку, если использовать когерентный гетеродин, фазируемый радиоимпульсами магнетрона.
Когерентная пачка радиоимпульсов может относиться к классу детерминированных либо квазидетерминированных сигналов, при этом возможны модели когерентной пачки с полностью известными параметрами, со случайной начальной фазой, со случайными начальными фазами и амплитудой, а так же со случайным временем и смещением частоты.
На рис. 4.13 изображены различные пачки радиоимпульсов.
Согласованный фильтр для пачки когерентных радиоимпульсов можно представить в виде последовательного соединения согласованного фильтра для одиночного радиоимпульса СФ1 синхронного накопителя СН (рис.4.14, а). Последний выполняется в виде линии задержки с отводами (рис. 4.15). Весовые коэффициенты xi пропорциональны амплитудам импульсов пачки. Если огибающая пачки прямоугольная, то весовые коэффициенты одинаковы и их вводить не нужно.
Техническая реализация синхронного накопителя на радиочастоте довольно сложна из-за жестких требований к стабильности параметров линии задержки и точности расположения отводов.
Более приемлема схема обнаружителя с двумя квадратурными каналами (рис.4.14, б), в которой синхронное накопление осуществляется на видеочастоте благодаря синхронному детектированию радиосигнала в квадратурных каналах с помощью фазовых детекторов (ФД). При этом потери информации не происходит. Частота ω0 опорных колебаний совпадает с частотой заполнения радиоимпульсов на выходе СФ1, а фаза φ1 должна изменяться от одного периода следования импульсов к другому в соответствии с набегом фазы принимаемых импульсов на время Тп.
В схеме на рисунке 4.14, б осуществляется фильтровая и затем корреляционная (по начальной фазе) обработки сигнала. Возможно иное сочетание корреляционной и фильтровой обработки.
В корреляционно-фильтровой схеме (рис. 4.16) накопление происходит не на видеочастоте, а на радиочастоте. При этом отпадает надобность в квадратурных каналах и в довольно сложных накопителях с многоотводными линиями задержки.
Выход схемы на рис. 4.16 подключается через амплитудный детектор к пороговому устройству. Однако в этой схеме без потерь обрабатываются лишь импульсы, совпадающие по времени со стробирующими Sстр(t), т.е. корреляционно-фильтровой обработке в отличие от фильтровой не свойственна инвариантность ко времени запаздывания сигнала. Поэтому при корреляционно-фильтровой обработке пачки с неизвестным временем запаздывания потребуется многоканальная система. В то же время в фильтровом обнаружителе (рис. 4.14, а), а также в фильтрационно-корреляционном (рис. 4.14, б) можно ограничиться одним каналом дальности.