8.4. Когерентно-импульсный метод высокой скважности

Когерентно-импульсный метод селекции движущихся целей высокой скважности может быть выполнен в двух вариантах: с когерентным гетеродином, т. е. с внутренней когерентностью, и без когерентного гетеродина, т. е. с внешней когерентностью. Принцип действия когерентно-импульсного радиолокатора с внутренней когерентностью, упрощенная блок-схема которого представлена на рис. 8.13, сводится к следующему.

Рис. 8.13. Блок-схема когерентно-импульсного радиолокатора с внутренней когерентностью: М - модулятор, ГВЧ - генератор высокой частоты, КГ - когерентный гетеродин, Д - детектор, ВУ - видеоусилитель, И - индикатор

На вход приемника, кроме зондирующего и отраженных импульсов, поступает напряжение от когерентного гетеродина, который фазируется импульсами генератора высокой частоты. Фазирование осуществляется следующим образом.

Колебания от генератора высокой частоты подаются на когерентный гетеродин. Поэтому во время существования зондирующего импульса частоты и фазы колебаний генератора высокой частоты и когерентного гетеродина устанавливаются равными. Этот процесс происходит каждый раз при посылке очередного зондирующего импульса. По окончании зондирующего импульса когерентный гетеродин будет генерировать колебания с навязанной фазой, т. е. когерентные с колебаниями генератора высокой частоты (рис. 8.14).

Рис. 8.14. Графики напряжений, поясняющие работу радиолокатора, блок-схема которого изображена на рис. 8.13

При наличии на входе приемника отраженного сигнала амплитуда входного напряжения будет

где U_к - амплитуда напряжения когерентного гетеродина,

U_c - амплитуда напряжения отраженного сигнала,

φ - разность фаз между напряжениями когерентного гетеродина и отраженного сигнала.

Поскольку обычно U_к >> U_c, то

где

Что касается разности фаз φ, то без учета релятивистской поправки

Если цель неподвижна, т. е. R = const, то разность фаз φ будет неизменной и, следовательно, при постоянной амплитуде отраженного сигнала амплитуда входного напряжения будет почти неизменной. Наоборот, если цель движется, то разность фаз φ с течением времени будет изменяться. Это означает, что амплитуда входного напряжения будет изменяться с угловой частотой

Как видим, амплитуда входного напряжения меняется с течением времени по гармоническому закону с частотой Допплера. Не следует упускать из виду, что отраженный сигнал является импульсным сигналом с длительностью τ, т. е. носит дискретный характер. Поэтому формулы (8.2) и (8.3) справедливы для отрезков времени

Поскольку обычно период огибающей амплитуды входного сигнала больше периода повторения, целесообразно выразить амплитуду входного напряжения и разность фаз через номер периода повторения

где Т_п - период повторения импульсов,

n - номер периода повторения.

Таким образом, на выходе приемника сигналы от неподвижной цели будут представлять собой серию видеоимпульсов с неизменной амплитудой (рис. 8.15, а), а сигналы от движущейся цели - серию видеоимпульсов, модулированных по амплитуде с частотой Допплера (рис. 8.15, б). Поэтому на экране индикатора кругового обзора яркость отметок движущихся целей будет меняться, в то время как отметки неподвижных целей будут иметь практически неизменную яркость. На экране индикатора типа А отметки движущихся целей будут видны как заштрихованные импульсы. При помощи специальных компенсирующих устройств можно подавить сигналы неподвижных целей. В этом случае на экранах индикаторов типа А или ИКО будут отметки только движущихся целей.

Рис. 8.15. Видеоимпульсы неподвижной и движущейся целей на выходе приемника когерентно-импульсного радиолокатора: а - цель неподвижна, б - цель движется

Сущность когерентно-импульсного метода с внешней когерентностью та же, что и когерентно-импульсного метода с внутренней когерентностью. Только в этом случае в качестве когерентного напряжения используется напряжение, сигнала, отраженного от неподвижной цели, расположенной рядом с движущейся. Следует иметь в виду, что в природе нет абсолютно неподвижных целей, так как даже земная поверхность покрыта слегка движущимися отражателями в виде травы, кустарников, деревьев и т. п. Поэтому сигнал, отраженный от неподвижной цели, представляет собой не одну частоту, а спектр частот. Однако из этого спектра можно выделить когерентную составляющую и использовать ее так же, как и напряжение когерентного гетеродина.