CC BY
61
ПРИСТРО1 ТА СИСТЕМИ РАД1ОЗВ ЯЗКУ, РАДЮЛОКАЦП, РАДЮНАВ1ГАЦП
УДК 621.396.96:621.396.62
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПОТЕНЦ1ЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПСЕВДОШУМОВОГО РАДЮЛОКАЦШНОГО СИГНАЛУ В ОБЛАСТ1 СИЛЬНО! I СЛАБКО1 КОРЕЛЯЦП.
Бичков В.С., Мрачковський О.Д., Ольшевський 1.В.
Дослгджено складний псевдошумовий радголокацгйний сигнал, фазомантульований бтарною М-посл1довн1стю. Приведет результати розрахунк1в потенцйних характеристик сигналу, кореляцгйних та взаемокореляцгйних функцт.
Вступ
Про застосування складних псевдошумових (ПШС) фазоманшульова-них сигнашв (ФМн) в радюлокаци вперше було сказано в [1]. На даний момент ФМн сигнали знайшли широке застосування в телекомушкацп [4,6] та в супутниковш нав^аци [7].
Постановка задачi. Теоретичш дослiдження
Фазоманiпульованi сигнали, сформованi за допомогою бiнарних М-послiдовностей (послщовностей Хаффмена), приймають два значення фази
0 та п. Правило утворення тако! М-послщовност е наступним: значення кожного поточного символу dj залежить вiд значень m попереднiх символiв
m
1 визначаеться правилом: dj cidJ_1 = c1dJ_1 © ... © cmd] _m, де множення
i=1
здшснюеться за модулем 2, а dj дорiвнюе 1 або 0. Спектр ФМн сигналу визначаеться шляхом перетворення Фур'е комплексно! огинаючо! сигналу:
ад
S(w) = JU(t)e_Jwtdt. Звщси отримуемо комплексну спектральна щшьшсть
N
послiдовних неперiодичних ФМн сигналiв: S(jf) = S0(jf ane
-j 2 nf ( n-1) T0
n=1
де ап - символ М-послщовност^ Б0{Ц) - комплексна спектральна щшьшсть одиночного рад^мпульсу тривалiстю то з прямокутною огинаючою
Я0(П = ит г0япфг(/-/0)г0).
На рис.1 наведено амплггудний частотний спектр ФМн сигналу з параметрами Т= 10 мкс, «=10, тоб-то N=1023. Спектр побудований без урахування центрально! час-тоти сигналу, тобто для випадку /0=0. Функцiя автокореляцi! для ФМн сигналу записуеться як:
Рис. 1. Спектр ФМн сигналу
R(^) = — ^an an-ß, де ц = т/то, i змшюеться в межах вiд -(N-1) до (N-1).
N
п=ц+1
На рис.2 представлена нормована автокореляцшна функцiя сигналу з параметрами Т=10 мкс, /0=8,8 ГГц, N=1023. Крiм основного пiку автоко-реляцшно! функци спостерiгаються бiчнi пелюстки. Рiвень цих пелюсток
(див. рис. 2) близький до значення =1/^/1023 =0,0313.
Ш'Щ о.в 0.4 0.2; Ж
i- erbfyf¿¡«wir- ■ i tfitWMM
.02 0.4 0 Б o.a se 1.2 1.4 1 6 1.8 »10-5
0.06 О 04 0.02 0
-0.02 -О 04
-оде
-О 08 -0.1
Рис. 2. Автокореляцшна функщя ФМн сигналу з N=1023
0.8 0.7
5 0.5
I
0.3 0.2 0.1 0
Рис.3. ВКФ на piBHi -1 дБ На рис. 3-5 представлен взаемокореляцшш функци (ВКФ), для яких piBeHb
1 ti ti
On g? g? §
» — s s
a > s. a
H il » 5
L/l П)
Я о №
О
S M
--J о К) я
S 5»
гГ to
. ÍD
а о « £
в Ul h-1 •
Sa
ui
M cd td S w M
S ft) a о о H
H• •
СО g
s
о
m H № О Sa
Sa W
■S g
^ S j=I ®
s »
43 '
H-к • ^^
Sa tn oj 'g4
oo
Ul
K)
S
to «
h- • О H №
as
Ul
ю
О
a h-1 •
a
S
S л s
H-к • td ft) a №
td
S «
S
to I—' •
td dd
P
w P w M
S
s
в
о
td I—' •
a
w o\
H-1 • №
hd s
о Lu
dd e
a
S» 43
I—'• • td a
On
to tn
O
to g
й Q3
» Щ
43 S
E' S
M g
№ m
Sa T
m H № О Sa
w
w o\
Я(МТ0, П)
^с(П)
N
——2
^ яп ехр(7 (п - 1)Пт0), де ап - символ М- послiдовностi,
ц=т/то, Л0(П)
8т(Пт0 / 2)
-I
Пт0 /2
;Пхо/2
- функщя невизначеностi одиночного пря-
мокутного iмпульсу, яка залежить тiльки вiд двох параметрiв: частоти П i тривалост т0, межi пiдсумовування визначаються якп1 = ц + 1, п2 = N при ц>0; п1 = 1, п2 = N - при ц<0.
На рис.6 представлений графш функци невизначеност (тiло невизначе-ностi) дослiджуваного сигналу. Видно, що рiвень бiчних пелюсток в облает! слабко! кореляци незначний, \ тривалють центрального викиду мала.
-3 -1
Рис.6. Тшо невизначеностi для N=1023
Частотна кореляцшна функцiя - пе-рерiз функци невизначеностi вздовж осi швидкостi при т =0. Аналiтичний запис частотно! кореляцшно! функци (ЧКФ) для фазоманшульованого сигналу: бШ(ПТ /2)
Д(П) =
ЧКФ представлена
ПТ/2
на рис.7. Замють такого параметра, як частота Доплера, використано е^вале-нтне значення швидкостг З рисунка видно, що вздовж В1с1 швидкост е сплески бiчних пелюсток, якi надалi можуть впли- Рис. 7.
вати на виявлення цш. Якщо розробниковi РЛС знадобиться другий швид-кiсний канал, то щ бiчнi викиди потраплятимуть у сусщнш канал, що зме-ншить достовiрностi отримувано! шформаци про цшь, пiдвищить вiрогiд-нiсть помилково! тривоги. Потенцiйна роздiльна здатнiсть ФМн сигналу за дальшстю та швидюстю визначаеться з перерiзу функци невизначеност
п
^зокореляти). Нижче наведет графжи, де представлен перерiзи функци невизначеноеп на р1внях -1, -3 \ -6 дБ.
Рис.8. Перерiз функци невизначеностi на рiвнi -6 дБ (1), -3 дБ (2), -1 дБ (3)
На рис.8 зображеш перерiзи функци невизначеностi ПШС сигналiв з параметрами Т=10 мкс, /0=8,8 ГГц, N=1023 (рис. 8а) , i Т=50 мкс, /0=8,8 ГГц, N=1023 (рис.8б). Результати проведених дослiджень потенцiйних роздшьних здатностей за дальнiстю та швидюстю, визначених на рiвнях -1, -3, -6 дБ, наведеш в табл.1, 2.
Таблиця 1
ПШС з параметрами Т=10 мкс, /0=8,8 ГГц, N=1023, 2 А/=102,3 МГц
-1дБ -3дБ -6дБ
Ах, с 0.2 0.6 1
2А/ 2А/ 2А/
Ду, м/с 953,03 1630,42 2158,89
Таблиця 2
ПШС з параметрами Т=50 мкс, ,/0=8,8 ГГц, N=1023, 2А/=20,5 МГц
-1дБ -3дБ -6 дБ
Дт, с 0.2 0.6 1
2А/ 2А/ 2А/
Ду, м/с 190.57 326.11 431.81
З рис. 8 видно, що при змш тривалостi вЫе! послiдовностi, змшюеться роздiльна здатнiсть за дальнiстю та швидюстю. Це пов'язано з тим, що, змшюючи тривалiсть Т сигналу, ми змшюемо i його смугу частот 2 А/ (Т=№0, 2А/=1/т0). Проте, якщо змiнювати одночасно Т сигналу i довжину послiдовностi N, можна побудувати зондуючий сигнал з потрiбними роздь льними здатностями. Отриманi дiаграми невизначеностi повторюють кон-ф^ураци для простих, тональних сигналiв. Так ПШС сигнал з параметрами Т=10 мкс, /0=8,8 ГГц, N=1023 володie високою роздiльною здатнiстю за швидкiстю i низькою за дальнiстю. Досить збiльшити тривалiсть сигналу в
5 р^в (рис.8б) i отримаемо дiаграму невизначеностi, властиву довгому тональному сигналу. Тобто твердження Рiхачека [7] про те, що вказаш дiа-грами належать тшьки до класу простих сигналiв е невiрним, оскiльки при вщповщному виборi параметрiв ПШС можна отримати аналопчш дiагра-ми, в клас складних сигналiв. Крiм того, використання ПШС з високими роздшьними здатностями за дальшстю призводить до тдвищення точностi оцiнки за дальшстю та завадостшкост на тлi мюцевих перешкод [8].
Висновки
З отриманих результат видно, що застосування ФМн сигналiв, фазомаш-пульонаних М-послщовшстю, дае значш переваги в порiвняннi iз застосу-ванням простих зондуючих сигналiв. Але використання таких ФМн сигна-лiв в якостi зондуючих радюлокацшних сигналiв вимагае ретельного ви-вчення 1х потенцiйних можливостей розробниками РЛС.
Лггература
1. Лезин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем. М., Радио и связь. 1986.
2. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д.Ширмана. Сов. радио», 1970.
3. Петрович Н.Т., Розмахин М.К.. Системы связи с шумоподобными сигналами. М:. Сов. радио, 1970.
4. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. Москва, «Советское радио», 1970.
5. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. Радио и связь, 1985.
6. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. М., Горячая линия, 2005.
7. Рихачек. Упрощенный способ выбора радиолокационных сигналов, Зарубежная радиоэлектроника, №2, 1973.
8. Уестерфильд, Прегер. Выигрыш в отношении сигнал/пассивная помеха при использование согласованных фильтров, ^ Зарубежная радиоэлектроника, №3, 1961.
Бычков В.Е.,Мрачковский О.Д.,Ольшевский И. Исследование потенциальных характеристик псевдошумового радиолокационного сигнала
Исследован сложный псевдошумовой радиолокационный сигнал фазоманипулированный бинарной М-последовательностью. Приведены результаты расчетов потенциальных характеристик сигнала, корреляционных и взаимокорреляционных функций
Bychkov V.E.,Mrachkovsky O.D.,Olshevsky I.V Research of the potential characteristics of an image noise radar-tracking signal
Complex image noise radar-tracking signal, which has of phase modulation by a binary M-sequence Is investigated. The results of accounts of the potential characteristics of a signal, correlation and inter correlation function are given
