Лаговський Б. А. Московський державний інститут радіотехніки електроніки та інформатики (техніч. ун-т) пр. Вернадського, 78, Москва 117454, Росія Тел.: (095) 4347565; e-mail: Lagovskv (8) famblrer.ru


Анотація Показано, що відстань виявлення цілей, захищених поглинаючими покриттями, збільшується за рахунок вибору оптимальних характеристик випромінювання РЛС і форми надкоротких імпульсів. Оптимальні характеристики системи знаходяться на основі даних про відображають властивості радіолокаційних цілей.

I. Вступ

Застосування як зондувальних сигналів надкоротких імпульсів (СКІ), тривалість яких складає величину порядку наносекунди, дозволяє виявляти малопомітні радіолокаційні цілі, в тому числі захищені радіопоглинаючі покриттями (РПП).

Виявлення виявляється можливим за рахунок одночасного опромінення об’єкта в дуже широкій смузі частот, часто перевищує робочу смугу частот РПП. Крім того, у складі випромінюваного СКІ присутні низькочастотні складові, які поглинаються РПП, встановленими на літальних апаратах в істотно меншій мірі, ніж високочастотні.

II. Основна частина

Дальність виявлення визначається рівнем випромінюваної енергії в напрямку мети та ефективної площею розсіювання (ЕПР) цілі. Однак, дослідження показують, що при наявності попередньої інформації про частотної залежності характеристик відображення мети дальність виявлення за допомогою СКІ може бути збільшена за рахунок оптимізації частотних залежностей характеристик випромінювання РЛС і форми зондуючого імпульсу.

Вихідними даними для побудови системи оптимального виявлення є частотна залежність ЕПР мети і фазочастотной характеристика відображення. Можливо також проведення оптимізації при неповній інформації про характеристики відображення, однак вона виявляється дещо менш ефективною.

Нехай задана ДН антенної системи на кожній з використовуваних частот / (9, ф, з). Радіолокаційна мета описується за допомогою комплексної спектральної функції відображення, що залежить від кутового розташування цілі (А, Р) щодо РЛС R (a, p, зі), яка може бути виражена за допомогою ЕПР мети а {а, р, т) як

де ср {а, р, ю) фазочастотних характеристик відображення. Надалі для стислості будемо позначати ці величини ст (з), Я? (Спів). Залежність R (з) вважаємо спочатку повністю відомою.

Потрібно визначити форму СКІ, що забезпечує найбільшу дальність виявлення мети на тлі білого шуму при заданій енергії і ширині спектра імпульсу. Основний параметр виявлення СКІ в цьому випадку максимальне значення прийнятого відбитого від цілі сигналу Um, що визначає дальність виявлення.

За допомогою перетворення Фур’є отримуємо комплексний спектр сигналу:

де V (9, ф, з) спектр випромінюваного сигналу.

Тимчасова залежність прийнятого імпульсу:

і збільшити значення максимуму СКІ в порівнянні з обробкою без урахування характеристик відображення мети.

При використанні оптимальних СКІ після оптимальної обробки сигнал приймає форму:

забезпечує максимум значення UM

Як приклад на рис.1 наведено СКІ трьох типів, відбиті від мети, покритої широкосмуговим РПП. Залежність ЕПР цілі від частоти описувалася осциллирующей функцією, що повторює частотну залежність коефіцієнта відбиття РПП. Всі порівнювані зондувальні СКІ мають однакову ширину спектра і енергію. Розрізняються імпульси тільки формою амплітудного і фазового спектра.

Імпульси першого типу сформовані без використання інформації про характеристики відображення мети. В якості такого типу сигналу вибрано імпульс з рівномірним частотним спектром в заданій смузі. Значення максимуму відбитого сигналу виходить самим низьким (крива 3). У оптимального СКІ розрахованого за формулою (5), (крива 1) значення максимуму за потужністю на порядок вище. Максимум за потужністю квазіоптимального СКІ, отриманого при частковій оптимізації по частотній залежності ЕПР без урахування фазової характеристики відображення мети (крива 2) в 4 рази вище, ніж у некорельованої з характеристиками відображення мети.

Рис.1. Відбиті імпульси трьох типів Fig. 1. Echo pulses of three types

Крім значного виграшу в значенні максимуму, загальна відображена енергія оптимального СКІ виявляється вищою, ніж у СКІ інших типів. В описуваному випадку виграш склав 20% в порівнянні з СКІ перший типу. При оптимальній обробці сигналу в приймачі це дозволяє ще більше збільшити відношення сигнал / шум оптимального СКІ в порівнянні з іншими типами, тобто збільшити дальність дії РЛС.

III. Висновок

Оптимізація форми зондувальних СКІ, ДН приймально-передавальної антеною системи і методів первинної обробки прийнятого СКІ на основі відомих або частково відомих характеристик відображення мети дає можливість істотно підвищити дальність виявлення малопомітних, в тому числі захищених РПП цілей.

[1] Лаговський Б.А., Мировицького Д.І. Особливості відображення надкоротких імпульсів радіопоглинаючі покриттями. Антени. 2003, вип.3 (65).

OPTIMUM DETECTION OF THE RADARTRACKING TARGETS BY MEANS OF SUPER SHORT IMPULSES

Lagovsky B. A.

Moscow Institute of Electronic Engineering Moscow 117454, Russia Phone: (095) 4347565; E-mail: Lagovsky@ramblrer.ru

Abstract It is shown that the detection distance for the radar-tracking targets with absorbing coatings is augmented at the expense of selection of optimum performances of a radar radiation and shape of super short pulses. The optimum performances of a system are on the basis of data concerning reflecting properties ofthe radar-tracking targets.

I.  Introduction

The application of super short impulses allows detecting the poorly noticeable radar-tracking targets. The detection appears possible at the expense of simultaneous exposure of the target in a very broad frequency band frequently exceeding a working frequency band of a coating. There are also low-frequency components, which are less absorbed than high frequency at a composition radiated pulse.

II.  Main part

The distance of detection is determined by a level of radiated energy in the direction of a target and effective scattering area (ESA) of the target. However, the researches show that at presence ofthe preliminary information about frequency dependence on echoing characteristics of the target the distance of detection with the help of super short pulses can be enlarged.

The optimum detection system is designed on given frequency dependences of magnitude and phase of reflectivity of the target. The optimization is possible also at the inexact information on echoing characteristics. Such optimization appears less effective.

Radiation pattern of an antenna system on each of used frequencies is known. The radar-tracking target is featured with the help of a complex spectrum function of reflecting depending on an angular disposition of the target concerning RADAR, which can be expressed with the help of (1). It is required to define a pulse shape ensuring greatest distance of target acquisition with the presence of white noise at a given energy and breadth of pulse spectrum. A fundamental parameter of pulse detection in this case maximum value received from the target of a signal defining distance of detection.

The signal takes the form (9), ensuring the maximum value of Um at use of optimum impulses after optimum handling.

The impulses of three types are reduced. All compared exploring impulses have an identical breadth of a spectrum and energy (Fig. 1). The impulses differ with the shape of an amplitude and phase spectrum only.

The impulses of the first type are generated without use of the information about echoing characteristics of the target. The value of an echo maximum is gained by lowest (curve 3).

The value of a maximum on power on the order is higher at optimum impulse calculated by means ofthe formula (5), (curve 1). Pulse power maximum obtained by partial optimization without the account of a phase characteristic of reflecting of the target (curve 2) that is 4 times higher than at uncorrelated one with echoing characteristics ofthe target.

III.  Conclusion

The optimization of the shape of pulses, transmitting and receiving antenna systems, methods of primary handling of received impulses on the basis of known or fractionally known echoing characteristics of the target enables essentially to increase distance for detection of poorly noticeable targets including proof by absorbing coatings.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.