УДК 621.317.755
ЗАХАРЧЕНКО В.Д., БАЛАНДИН П.Б.
СТРОБОСКОПИЧЕСКАЯ СЕЛЕКЦИЯ ДОПЛЕРОВСКИХ СВЧ
РАДИОСИГНАЛОВ
Волгоградский государственный университет,
400062, Россия, Волгоград, Университетский проспект, 100
Исторически характерно опережающее развитие техники гене-
рации широкополосных СВЧ сигналов по отношению к средствам их
регистрации и обработки. Ограниченные возможности последних ос-
таются серьезным препятствием на пути использования широкополос-
ных радиосигналов. Своей широкой популярностью в радиоизмери-
тельной технике стробоскопические методы обязаны возможности
заменить требования к широкополосности тракта обработки требова-
ниями к параметрам стробирующих радиоимпульсов.
Широкополосные СВЧ радиосигналы, используемые в радиоло-
кации обычно описываются узкополосной моделью

x(t) = A t
( )cos[ t + t
( )],
0
где A t
( ) и (t) - медленные в сравнении с t
0 функции времени.
При теоретическом анализе в работе используется линейная матема-
тическая модель стробоскопического преобразователя [1], состоящая
из стробоскопического смесителя, осуществляющего перемножение
входного x(t) и стробирующего a(t) радиоимпульса и низкочастотно-
го фильтра Ф, выделяющего одну из спектральных составляющих
продуктов преобразования (рис.1).

Рис.1. Математическая модель стробоскопического
преобразователя
Реализация стробоскопических смесителей сигналов сантимет-
рового диапазона волн может осуществляться по балансной схеме на
базе мостовых СВЧ устройств, как и при обычном супергетеродинном
приеме. Инерционность таких смесителей обычно порядка периода
несущей частоты СВЧ сигнала и ее вкладом в апертуру системы мож-
но пренебречь.

В работе рассматривается модель когерентной стробоскопиче-
ской обработки с использованием комплексного представления иссле-
дуемого и опорного сигналов:
N
N

x&(t) = X& (t - kT ) j( +)t
e 0
; a&(t) = &(
A t - kT e 0
c ) j
t , (1)
k =0
k =0
где k =
,
1
,
0
,...
2 N; T = T 1
( + 1 N ); N >> ;
1
X& (t), &(
A t) , - ком-
c
плексные огибающие, 0 - несущая частота сигнала, - доплеров-
ский сдвиг несущей частоты. Периодические последовательности (1)
полагаются когерентными на интервале наблюдения t [ ,
0 NT]. Отно-
сительное смещение строба k T
внутри периода зондирования T обес-
печивается схемой автосдвига и определяется требуемой величиной
трансформации спектра. Длительность стробирующего радиоимпульса
будем полагать много меньше длительности сигнала, а величину
N >>
T , где - полоса частот сигнала.
Рассмотрим низкочастотную область, полагая доплеровский
сдвиг частоты меньше тактовой частоты системы. Спектр сигнала
y(t) в этой области приведен на рис.2.

Рис.2. Вид спектра в низкочастотной области при
радиоимпульсном стробировании
При сделанных допущениях выходной сигнал стробоскопиче-
ской системы обработки в области < T асимптотически (при
N ) узкополосен и описывается соотношением [2]:
~
A

y&(t) ~ X& (t N ) jt
e
, (2)
T
~
где A - площадь огибающей радиостроба. Для наносекундного диапа-
зона длительностей это соотношение справедливо при N >104-105.

При стробоскопической обработке скорость обзора по дально-
сти (V = 150 м/мкс.) снижается на величину коэффициента спектраль-
0
ной трансформации N: V =V N . Для большинства стробоскопиче-
0
0
ских систем характерным режимом является трансформация
относительно небольшого участка временного интервала [0,T]. Мак-
симальный шаг считывания T
в режиме стробоскопического обзора
ограничен величиной элемента разрешения по дальности R , опреде-
ляемой шириной полосы частот используемых сигналов: T
≤ 2 R c.
Таким образом, при последовательном обзоре стробоскопиче-
ской РЛС участок дальности R просматривается за время
2 R

1
T R

t
= T

m T
R

=
c
T


R
R

, (3)
R
где m
=
R
- число элементов разрешения на участке R .
R
Использование стробоскопических систем эффективно при ло-
кации относительно малоподвижных объектов на небольших дально-
стях, таких как, например, наземные и надводные цели, скопления ав-
томашин на дорогах и др. В качестве примера приведем возможные
характеристики стробоскопической РЛС Х-диапазона с высоким раз-
решением по дальности:
F
Частота повторения (темп ввода информации)
=20 Кгц.
Максимальная дальность однозначного отсчета R

max
7.5 км.
Ширина полосы частот используемых сигналов f ≈ 100 МГц.
Элемент разрешения по дальности
R ≈ 1.5 м.
Просматриваемый участок дальности
R = 0.5 км.
Число независимых отсчетов на участке
m

R
R
330.
Скорость обзора
V =
0
1 км/с.
Время анализа участка
t

R
R
0.5 с.
Коэффициент трансформации временного
N ≈ 15105
.
.
масштаба
Полоса частот выходного сигнала
F ≈ 700 Гц.

Малый шаг считывания ( T = 0.3нс.) позволяет получить по-
давление помех от неподвижных предметов на величину ~ 30-40 дБ
для скоростей цели V = 20-100 км/час при ширине спектра пассивных
помех

F
3 Гц (земная поверхность при слабом ветре).


1. Найденов А.И. Трансформация спектра наносекундных импульсов. -
М.: Сов. Радио, 1983. - 180с.
2. Захарченко В.Д. Самостробирование быстродвижущихся целей в
радиотехнических системах раннего предупреждения // Физика
волновых процессов и радиотехнические системы. - 1999. - Т.2, 3-
4. - С. 34-39.


Document Outline