Случайный пространственный сигнал в дальней зоне источника излучения. Пространственно-временная эквивалентность и принципы пространственной обработки сигналов (стр. 2 из 2)

1. Пространственная обработка сигналов делится на пространственную когерентную компенсацию мешающих излучений и пространственное когерентное накопление сигнала.

2. Пространственная когерентная компенсация мешающих излучений предназначена дляих подавления и выравнивания (обеливания) их углового спектра.

3. Пространственное когерентное накопление сигнала предназначено для полного использования энергии принятого сигнала со всего раскрыва приемной антенны с целью его выделения.

Пространственное когерентное накопление сигнала

Пространственное когерентное накопление со всего раскрыва приемной антенны эквивалентно временному когерентному накоплении на всем интервале наблюдения. Если временное когерентное накопление сигнала осуществляется путем компенсации доплеровского смещения частоты сигнала (коррекции доплеровского набега фазы сигнала за период повторения) и последующего временного интегрирования (череспериодного суммирования), то пространственное когерентное накопление сигнала осуществляется путем компенсации углового направления на объект наблюдения (цель), т.е. коррекции поканального набега фазы принятого сигнала, и последующего пространственного интегрирования (междуканального суммирования) сигнала по всему раскрыву антенны (рис. 3).

С помощью фазовращателей обеспечивается синфазность сигналов, принятых отдельными элементами рвскрыва. Междуканальное суммирование приводит к синфазному (когерентному) сложению этих сигналов. Такая схема обеспечивает формирование зоны угловой фильтрации только для одного углового направления (рис. 4).

Для угловой фильтрации одновременно нескольких направлений требуется такое же число диаграммообразуюших каналов. Пространственное когерентное накопление, т.е., фазовая коррекция и между-канальное суммирование, может осуществляться как на высокой, так и на промежуточной частоте.

Примером устройства пространственного когерентного накопления сигнала является параболическая антенна, в фокусе зеркала, которой по законам геометрической оптики происходит синфазное (когерентное) сложение сигналов со всего раскрыва антенны при условии, что фронт волны параллелен плоскости раскрыва, т.е.

Рис. 3. Схема пространственного когерентного накопления сигнала.

Рис. 4. Диаграмма направленности антенны – зона угловой фильтрации сигнала.

Рис. 5. Параболическая антенна – устройство пространственного когерентного накопления сигнала.

направление приема перпендикулярно плоскости раскрыва (рис. 5),

Отличительной особенностью многоэлементной антенны, т.е. антенны типа ФАР, по сравнения с зеркальной антенной является возможность формирования одновременно нескольких диаграмм направленности (зон угловой фильтрации) и возможность быстрого электронного сканирования (перемещения) диаграммы направленности в заданном телесном угле пространства наблюдения путем соответствующего управления распределением фазовых сдвигов, обеспечиваемых фазовращателями.

Эффективность пространственного когерентного накопления сигнала, по аналогии с эффективностью временного когерентного накопления, определяется числом синфазно суммируемых сигналов:

,

т.е. общим числом элементов раскрыва приемной антенны.

Учитывая, что распределение с дискретной апертурой эквивалентно распределению с непрерывной апертурой, если элементы расположены с интервалом в половину длины волны

, эффективность пространственного когерентного накопления сигнала может быть связана с широко распространенной характеристикой-коэффициентом направленного действия антенны :

,

откуда

.

Таким образом, эффективность пространственного когерентного накопления сигнала по величине близка к коэффициенту усиления антенны G

,

который при относительном уровне боковых лепестков, обратно пропорциональном коэффициенту направленного действия, оказывается вдвое меньше последнего:

, .

ЛИТЕРАТУРА

1. Охрименко А.Е. Основы извлечения, обработки и передачи информации. (В 6 частях). Минск, БГУИР, 2004.

2. Девятков Н.Д., Голант М.Б., Реброва Т.Б.. Радиоэлектроника и медицина. –Мн. – Радиоэлектроника, 2002.

3. Медицинская техника, М., Медицина 1996-2000 г.

4. Сиверс А.П. Проектирование радиоприемных устройств, М., Радио и связь, 2006.

5. Чердынцев В.В. Радиотехнические системы. – Мн.: Высшая школа, 2002.

6. Радиотехника и электроника. Межведоств. темат. научн. сборник. Вып. 22, Минск, БГУИР, 2004.