Випадковий просторовий сигнал в дальній зоні джерела випромінювання Просторово-часова

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки

кафедра ЕТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Випадковий просторовий сигнал в дальній зоні джерела випромінювання. Просторово-часова еквівалентність та принципи просторової обробки сигналів »

МІНСЬК, 2008

Випадковий просторовий сигнал в дальній зоні джерела випромінювання

Часто в площині випромінювання має місце не регулярний, а випадковий просторовий сигнал. Наприклад, це відносяться до відбитого сигналу або що заважає віддзеркалень, коли амплітудно-фазовий розподіл поля в площині випромінювання практично є просторово-некоррелірованнимі, кореляційна функція якого визначається двовимірної дельта-функцією

,

де - Спектральна щільність просторово-некорельованої випромінювання, розмірність якої - .

Кореляційна функція випадкового просторового сигналу в дальній зоні джерела випромінювання з урахуванням обмеженого розміру розкриву випромінювача ХУ визначається наступним чином:

де , .

Отриманий результат слід інтерпретувати в такий спосіб. На відміну від спрямованого випромінювання при регулярному АФР на розкриві джерела, випромінювання просторово-некорельованої джерела не є спрямованим. Діаграма випромінювання такого джерела є багатопелюсткові (рис. 1). Кореляційна функція сигналу у вихідний площині має форму , А її ширина, визначальна область кореляції випадкового просторового сигналу в дальній зоні джерела випромінювання дорівнює:

- По просторовим частотах

, ,

- По кутах

, ,

- За координатами у дальній зоні

, .

Слід звернути увагу, що кутовий розмір області кореляції випадкового просторового сигналу в дальній зоні джерела випромінювання по суті визначається шириною одного пелюстки багатопелюсткові діаграми спрямованості такого джерела випромінювання , .

Просторові характеристики відбитого сигналу, шуму, що заважають випромінювань і відбитків на розкриві прийомної антени

Відбитий сигнал. Просторова структура відбитого від зосередженого об'єкта спостереження сигналу визначається хаотичним або випадковим розподілом його блискучих точок. Завдяки цьому розміри області просторової кореляції такого сигналу слід вважати значно меншими розмірів об'єкта зворотного вторинного випромінювання. Таким чином, сигнал у площині зворотного вторинного Випромінювання можна вважати просторово-некоррелірованнимі.

У такому випадку розміри області просторової кореляції відбитого сигналу на розкриві прийомної антени визначаються довжиною , Геометричними розмірами об'єкта і відстанню до нього :


.


Рис. 1. Діаграма випромінювання джерела просторово - некорельованої сигналу

Рис. 2. Пояснення просторової структури заважаючих відбиттів

Таким чином, область просторової кореляції відбитого сигналу у розкриву приймальної антени визначається твором ширини пелюстка діаграми зворотного вторинного випромінювання об'єкта і відстані по нього. Як правило, розміри області просторової кореляції відбитого сигналу в зоні прийому значно перевершують геометричні розміри розкриву прийомної антени, Такий сигнал по аналогії з відповідним тимчасовим сигналом ( ) Слід називати просторовим повільно флуктуирующими випадковим процесом ( ).

Шуми. Джерелами внутрішніх просторових шумів є канали багатоканального приймального пристрою, підключені до відповідних елементів багатоелементної антени. Ці шуми є не тільки некоррелірованнимі в часі, а й просторово-некоррелірованнимі.

Заважають відображення. Заважають відображення обумовлені розсіянням випроміненого системою сигналу розподіленими відбивачами. Область простору розподілених відбивачів, облучаемая або підсвічується зондирующим сигналом, хоча і є обмеженою, але може бути дуже великою, тому що її розміри визначаються спрямованими властивостями передавальної антени і відстанню до підсвічується області відбивачів (Рис. 2).

По відношенню до такого джерела вторинного розсіяного випромінювання приймальня антена РЛС знаходяться не в далекій, а в ближній зоні, оскільки

.

Тому по відношенню до прийомної антени джерело розсіяного випромінювання повинен розглядатися як нескінченно протяжний. Висновок про те, що розмір області кореляції заважаючих відбиттів у розкриву приймальної антени визначається розміром розкриву передавальної антени

є невірним, оскільки концепція, покладена в основу його розрахунку, справедлива тільки для дальньої зони. Враховуючи, що приймальна антена по відношенню до джерела розсіяного випромінювання знаходиться в ближній зоні, можна вважати це зворотне вторинне випромінювання просторово необмеженою некоррелірованнимі випадковим процесом, а заважають відображення у розкриву прийомної антени просторово некоррелірованнимі шумом.

Просторово-часова еквівалентність та принципи просторової обробки сигналів

Існує подібність, аналогія, еквівалентність між тимчасовими і просторовими поняттями, уявленнями, категоріями і характеристиками, що веде до аналогії Принципів просторової і часової обробки. Систематизований перелік основних аналогій зведений в таблицю відповідності тимчасової та просторової обробки.

Таблиця 1. Таблиця відповідності тимчасової та просторової обробки сигналів

Тимчасова

Просторова

1. Междуперіодная часова обробка

1.Междуперіодная просторова обробка

2. Період повторення ( )

2. Інтервал між елементами розкриву приймальної антени ( )

3. Час спостереження - час обробки ( )

3. Простір спостереження - простір обробки ( )

4. Інтервал кореляції флуктуацій (інтервал когерентності) випадкового процесу ( )

4. Область кореляції флуктуацій (область когерентності) випадкового просторового сигналу ( )

5.Коеффіціент междуперіодной кореляції флуктуацій випадкового процесу ( )

5. Коефіцієнт междуканальной кореляції випадкового просторового сигналу ( )

6. Спектральна (швидкісна) селекція

6. Спектральна (кутова) селекція

7. Радіальна швидкість об'єкта ( )

7. Кутове відхилення об'єкта спостереження від нормалі до розкриву приймальної антени ( )

8. Доплеровське зсув частоти відбитого сигналу або заважаючих відбиттів

8. Просторова (кутова) частота відбитого сигналу або що заважає випромінювання

9. Доплеровский набіг фази відбитого сигналу або заважаючих відбиттів за період повторення

9. Поканального набіг фази відбитого сигналу або що заважає випромінювання

Наявність принципового подоби часових і просторових характеристик сигналів і перешкод дозволяє сформулювати основні принципи просторової обробки на базі відомих принципів часової обробки.

1. Просторова обробка сигналів ділиться на просторову когерентну компенсацію заважають випромінювань і просторове когерентне накопичення сигналу.

2. Просторова когерентна компенсація заважають випромінювань призначена для їх придушення і вирівнювання (обеліванія) їх кутового спектра.

3. Просторове когерентне накопичення сигналу призначено для повного використання енергії прийнятого сигналу з усього розкриву приймальної антени з метою його виділення.

Просторове когерентне накопичення сигналу

Просторове когерентне накопичення з усього розкриву прийомної антени еквівалентно тимчасовому когерентному накопиченні на всьому інтервалі спостереження. Якщо тимчасове когерентне накопичення сигналу здійснюється шляхом компенсації доплерівського зсуву частоти сигналу (корекції доплерівського набігу фази сигналу за період повторення) і подальшого тимчасового інтегрування (чересперіодного підсумовування), то просторове когерентне накопичення сигналу здійснюється шляхом компенсації кутового направлення на об'єкт спостереження (мета), т. е. корекції поканального набігу фази прийнятого сигналу, і наступного просторового інтегрування (междуканального підсумовування) сигналу по всьому розкриву антени (рис. 3).

За допомогою фазовращателей забезпечується синфазность сигналів, прийнятих окремими елементами рвскрива. Междуканальное підсумовування призводить до синфазного (когерентному) додаванню цих сигналів. Така схема забезпечує формування зони кутовий фільтрації тільки для одного кутового напрями (рис. 4).

Для кутовий фільтрації одночасно декількох напрямів потрібна така ж кількість діаграммообразуюшіх каналів. Просторове когерентне накопичення, тобто, фазова корекція і між-канальне підсумовування, може здійснюватися як на високій, так і на проміжній частоті.


Прикладом пристрою просторового когерентного накопичення сигналу є параболічна антена, у фокусі дзеркала, якої за законами геометричної оптики відбувається синфазное (когерентне) складання сигналів з ​​усього розкриву антени за умови, що фронт хвилі паралельний площині розкриву, тобто



Рис. 3. Схема просторового когерентного накопичення сигналу.



Рис. 4. Діаграма спрямованості антени - зона кутовий фільтрації сигналу.



Рис. 5. Параболічна антена - пристрій просторового когерентного накопичення сигналу.

напрям прийому перпендикулярно площині розкриву (рис. 5),

Відмінною особливістю багатоелементної антени, тобто антени типу ФАР, по порівняння із дзеркальною антеною є можливість формування одночасно декількох діаграм спрямованості (зон кутовий фільтрації) і можливість швидкого електронного сканування (переміщення) діаграми спрямованості в заданому тілесному куті простору спостереження шляхом відповідного управління розподілом фазових зрушень, що забезпечуються фазообертачі.

Ефективність просторового когерентного накопичення сигналу, за аналогією з ефективністю тимчасового когерентного накопичення, визначається числом синфазно сумовних сигналів:

,

тобто загальним числом елементів розкриву прийомної антени.

Враховуючи, що розподіл з дискретною апертурою еквівалентно розподілу з безперервною апертурою, якщо елементи розташовані з інтервалом в половину довжини хвилі , Ефективність просторового когерентного накопичення сигналу може бути пов'язана з широко поширеною характеристикою-коефіцієнтом спрямованої дії антени :

,

звідки

.

Таким чином, ефективність просторового когерентного накопичення сигналу за величиною близька до коефіцієнта посилення антени G

,

який при відносному рівні бічних пелюсток, назад пропорційному коефіцієнту спрямованої дії, виявляється удвічі менше останнього:

, .

ЛІТЕРАТУРА

  1. Охріменко А.Є. Основи вилучення, обробки і передачі інформації. (В 6 частинах). Мінськ, БДУІР, 2004.

  2. Девятко Н.Д., Голант М.Б., Реброва Т.Б.. Радіоелектроніка та медицина. -Мн. - Радіоелектроніка, 2002.

  3. Медична техніка, М., Медицина 1996-2000 р.

  4. Сіверс А.П. Проектування радіоприймальних пристроїв, М., Радіо і зв'язок, 2006.

  5. Чердинцев В.В. Радіотехнічні системи. - Мн.: Вища школа, 2002.

  6. Радіотехніка та електроніка. Межведоств. темат. наук. збірник. Вип. 22, Мінськ, БДУІР, 2004.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
46.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Випадковий просторовий сигнал в дальній зоні джерела випромінювання Просторово тимчасова еквівалентність
Просторово-часова структура роману М А Булгакова Майстер і Маргарита
Булгаков м. а. - Просторово-часова структура роману м. а. Булгакова Майстер і Маргарита
Просторово-часова структура колоній птахів і біологічні аспекти раннього онтогенезу
Джерела і приймачі оптичного випромінювання
Безпосередня модуляція джерела випромінювання
Конструкція теплового джерела оптичного випромінювання
Бухгалтерський баланс ТОВ Сигнал
Просторовий розподіл галактик
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru