CC BY
147
Влияние частотной зависимости потерь контура
70 90 110 30 150 170 ґ,МГц
Uc,B
1.5
1.0
0.5
эксперименты-расчёт
....І-......ГМ......................І I
-135
-140
-145
-150
Ш/С,
70 90 110 130 150 170 f, МГц дБ/Гц
а
)
і ! /
! і F _ 9П 1/-Г11 /
> і /
/ /
Э КС ne ;рим єн 1T- / /'
:/ . /
P ас 'Mi îi ./ /
\ У
y s'.
-LI lyr A 1 /131 МЄ p 1T< 2Л я-
- - >
x x ac :чё ЇТ + LU yiv 1 V ІЗІ^ іери ТЄ ЇЛ! rS . и
P >cp
Li 1 1 1 L L J 1 1 ! , 1
б
Рис. 5. Зависимость амплитуды колебаний (а) и отношения ш/с (б) от частоты колебаний АГ при аппроксимации rn(f) выражением (2)
Список литературы
1. Савченко М. П. Флуктуации в перестраиваемых варикапами высокочастотных транзисторных автогенераторах: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1988.
2. Зайцев А. А., Миркин А. И., Мокряков В. В. и др. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник. 2-е изд., стереотип. / Под ред. А. В. Голомедова. М., 1994.
Об авторах
61
М. П. Савченко — канд. техн. наук, доц., РГУ им. И. Канта, savchenkomp@mail.ru
О. В. Старовойтова — ст. препод., РГУ им. И. Канта.
Ю. А. Тимофеев — студ., РГУ им. И. Канта.
УДК 621.391, 621.396, 621.369
К. В. Власова, В. А. Пахотин, Я. Р. Брух
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПО ДАЛЬНОСТИ В РАДИОЛОКАЦИИ
Для повышения разрешающей способности в радиолокации по дальности предлагается использовать повышение отношения сигнал/шум по мере приближения цели. Представлены модельные исследования, подтверждающие теоретические положения и показывающие, что при приближении цели на половину от максимально возможного расстояния разрешающая способность увеличивается в 50 раз.
For increase of resolution in a radar-location on range it is offered to use increase of the attitude a signal/noise in process of approach of the purpose. Are presented the modelling researches confirming theoretical positions and showing, that at approach of the purpose half from the greatest possible distance resolution increases in 50 times.
Вестник РГУ им. И. Канта. 2008. Вып. 4. Физико-математические науки. С. 61- 64.
К. В. Власова, В. А. Пахотин, Я. Р. Брух
62
Одним из необходимых направлений развития радиолокации является повышение разрешающей способности по дальности. Это нужно для получения более достоверных данных о форме и размере цели, определения точного количества целей.
Разрешающая способность по дальности локационных станций определяется условием: разность времени приема радиоимпульсов от двух целей Т не должна быть меньше длительности радиоимпульса Т
т> Т. (1)
Она одинакова при любых расстояниях до цели. Однако амплитуда отраженного от цели радиоимпульса зависит обратно пропорционально квадрату расстояния до цели. Такая же зависимость будет и для отношения сигнал/шум. Технические параметры локационных комплексов обычно обеспечивают отношение сигнал/шум при максимальной дальности ~20 дБ. Следовательно, по мере уменьшения расстояния до цели, отношение сигнал/шум увеличивается от 20 дБ и выше. Это характерная особенность всех существующих в настоящее время импульсных локационных станций.
Как показано в работах [1 — 3], при высоком отношении сигнал/шум разрешающая способность локационных станций может быть увеличена. Основой увеличения разрешающей способности является теория оптимального приема. При ее использовании возможно получение решения с учетом корреляционных взаимосвязей между двумя отраженными от близких по дальности целей. Для двух радиоимпульсов решением в комплексном виде будут выражения
и = - К.2 У-'02 (2)
и = У пем‘--'02) - Д*2 У^1- -'0,)> где и,,и2 — комплексные амплитуды двух радиоимпульсов;
У — комплексная выборка данных;
Д — коэффициент корреляции по времени приема радиосигналов;
*м *02 — время приема двух радиоимпульсов.
Черта сверху означает усреднение по индексу " —". Коэффициенты корреляции в (2) устраняют искажения радиоимпульса, обусловленные наличием второго радиоимпульса.
Согласно результатам модельных исследований, при использовании подобной методики, разрешающая способность по дальности существующих локаторов может быть улучшена. На рисунке 1 показана оценочная эффективность получаемого решения. По горизонтали отложены значения относительных расстояний до цели. По вертикали отложено отношение разности времени приема двух отраженных от цели радиоимпульсов к длительности радиоимпульса. Это отношение характеризует увеличение разрешения по дальности. Как видно из рисунка, при уменьшении дальности до 0,5 от максимальной дальности разрешающая способность увеличивается в ~ 30 раз.
1
0,1
0,01
к 0,001
Л ’
С 0,0001 0,00001
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Относительная дальность
Рис. 1. Зависимость относительной разности времени приема от относительной дальности до цели
Для подтверждения теоретических положений были проведены модельные исследования возможностей разрешения двух радиоимпульсов с частичным наложением во времени. Время приема первого импульса оставалось неизменным (20 мкс), время приема второго импульса менялось от 20 до 60 мкс. При длительности импульсов 50 мкс, общая область составляет от 50 до 10 мкс. На рисунке 2 представлены зависимости, иллюстрирующие повышение разрешающей способности при увеличении отношения сигнал/ шум.
63
Зависимость времени приема радиоимпульсов от 12. Уе/Уш =2 дб.
40 50
Значения й в мкс.
Зависимость времени приема радиоимпульсов от !2. Расстояние уменьшено в 4 раза.
Модельное время приема И в м
би
/и
а
Зависимость времени приема радиоимпульсов от 12.ис/иш=4.2 дБ. ,п Расстояние уменьшено в 2 раза.
0
■V
.. *
ЛИ 20 “и 10 /—■Г" *.■ , ' ’ /, % ,
' '*тт ^ *~
02 0 30 40 50 60 7 Модельное значение Ї2 в мкс.
б
Время приема радиоимпульсов в зависимости от И. ис/иш=11 дБ. Расстояние уменьшено в 8 раз.
Модельное время приема Е в мкс.
Рис. 2. Зависимость времени приема радиоимпульсов от времени приема второго импульса: а — при максимальном расстоянии до цели; б — при расстоянии, уменьшенном в два раза; в — при расстоянии, уменьшенном в четыре раза; г — при расстоянии, уменьшенном в восемь раз.
в
г
64
К. В. Власова, В. А. Пахотин, Я. Р. Брух
Так, рисунок 2, а показывает, что при отношении сигнал/шум 2 дБ, возможно разрешение сигналов, общая область которых порядка 10 мкс. При уменьшении расстояния между целями в два раза, то есть при увеличении отношения сигнал/шум до 4,2 дБ, становится возможным разрешить сигналы с перекрытием по времени порядка 20 мкс (рис. 2, б). Если расстояние уменьшается в 4 раза, то общая область может быть увеличена до 35 мкс (рис. 2, в). А при уменьшении расстояния в 8 раз, становится возможным различить сигналы с разностью времен приема порядка 2 мкс (общая область ~ 48 мкс) (рис. 2, г).
Список литература
1. Пахотин В. А., Пахотина К. В., Жукова Н. В. Метод обработки данных, полученных при приеме ионосферных сигналов // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44. № 4. С. 1 — 7.
2. Пахотина К. В., Молостова С. В. Разрешающая способность в системах локации / / Материалы межвуз. науч.-техн. конф. аспирантов и соискателей / БГА. Калининград, 2005. С. 59—63.
3. Антонов А. В., Пахотин В. А., Королев К. Ю. и др. Результаты научных исследований в области методов обработки радиофизической информации в РГУ им. Канта // Калининград: прошлое, настоящее, будущее. Физико-математические науки. Калининград, 2006. С. 13 — 17.
Об авторах
К. В. Власова — препод., Балтийский информационный техникум.
В. А. Пахотин — д-р физ.-мат. наук, проф., РГУ им. И. Канта.
Я. Р. Брух — асп., РГУ им. И. Канта.
УДК 621.391, 621.396, 621.369
К. В. Власова, В. А. Пахотин, А. А. Власов СВЕРХРАЗРЕШЕНИЕ В ТЕОРИИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЕМА
Для решения спектральной задачи используются положения теории оптимального приема. Исследуется зависимость логарифма функции правдоподобия от интервала между отсчетами At. В случае малых At получить решение затруднительно. Увеличение значения At приводит к нарушению условия теоремы Котельникова.
For the decision of a spectral problem positions of the theory of optimum reception are used. Dependence of the logarithm of function of credibility on an interval between readout is investigated. In case of small to receive the decision it is inconvenient. The increase in value leads to infringement of a condition of theorem Kotelnikov.
Термин «разрешающая способность», «разрешение сигналов» широко известен в оптике, спектроскопии, астрономии. Подобные по
Вестник РГУ им. И. Канта. 2008. Вып. 4. Физико-математические науки. С.64 — 67.
