www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи радіолокації

Протиріччя між гранично досяжними параметрами радіолокатора (невизначеність Допплера)

Рисунок 1. Вигляд радіолокаційного сигналу на екрані аналізатора спектру

Рисунок 1. Вигляд радіолокаційного сигналу на екрані аналізатора спектру

Протиріччя між гранично досяжними параметрами радіолокатора (невизначеність Допплера)

В імпульсному радіолокаторі коливання на несівній частоті модулюється по амплітуді періодичною послідовністю прямокутних імпульсів. Частотний спектр випромінюваного сигналу являє собою гребінчастий лінійчатий спектр (Рисунок 1). Інтервал між спектральними лініями дорівнює частоті повторення імпульсів fPRF або PRF. Ці лінії не можуть бути відділені простим амплітудним порівнянням. Спектр прийнятого сигналу відлуння (з урахуванням зміщення несівної частоти, спричиненого ефектом Допплера) може використовуватися для однозначного вимірювання швидкості цілі лише тоді, коли допплерівський зсув не перевищує величини інтервалу між спектральними лініями. Таким чином, однозначне вимірювання швидкості цілі можливе за умови, що частота Допплера є меншою за частоту повторення імпульсів або, що еквівалентно, частота повторення імпульсів має бути більшою за частоту Допплера.

Оскільки електромагнітні хвилі розповсюджуються із кінцевою швидкістю (швидкістю світла), імпульсний радіолокатор потребуватиме певного часу для виявлення об’єктів, що знаходяться на великих дальностях. Цей час дорівнює часу, протягом якого зондувальний сигнал радіолокатора досягне цілі та повернеться до приймальної антени. Коли міжімпульсний інтервал (період повторення імпульсів) є достатньо великим проблем не виникає. Якщо ж він зменшується, то може виникати ситуація, коли час, потрібний для розповсюдження електромагнітної хвилі до цілі та назад, буде більшим за період повторення імпульсів. Іншими словами, відбитий ціллю сигнал надійде до радіолокатора вже після початку наступного зондування. Це призведе до того, що буде виміряна хибна (неоднозначна), значно менша, дальність цілі. Тому радіолокатори дальнього виявлення мають малі частоти повторення імпульсів (PRF). Натомість допплерівські радіолокатори, які забезпечують однозначне вимірювання швидкості цілі у великому діапазоні, оперують високими частотами повторення імпульсів (PRF).

Протиріччя між гранично досяжними параметрами радіолокатора (так звана, дилема Допплера) полягає в тому, що вибір частоти повторення зондувальних імпульсів, який є хорошим для досягнення великого значення однозначно вимірюваної дальності, буде поганим вибором для досягнення великого значення однозначно вимірюваної швидкості, і навпаки.

Використовуючи загальний вираз для частоти Допплера, ми можемо обчислити однозначно вимірювану радіальну швидкість vr:

fPRF > |fD| = 2 · vr · ftx (1)
c0
vr < c0 · fPRF (2)
2 ftx

Рисунок 2. Залежність одночасного однозначного вимірювання дальності та швидкості цілі від значення несівної частоти

Максимальна однозначно
вимірювана швидкість (м/с)
Максимальна однозначно
вимірювана дальність (км)

Рисунок 2. Залежність одночасного однозначного вимірювання дальності та швидкості цілі від значення несівної частоти

Цей вираз є справедливим, якщо відомий напрям допплерівського зсуву частоти, тобто відомо в якому напрямку рухається ціль: до радіолокатора або від нього. Якщо цей напрямок невідомий, то однозначно виміряне значення швидкості зменшується ще вдвічі:

vr < c0 · fPRF (3)
4 ftx

Частота повторення імпульсів є також і мірою однозначно вимірюваної дальності. Якщо тривалість зондувальних імпульсів набагато менша за період їхнього повторення, то частота повторення імпульсів fPRF може бути виражена як c0 /2·Rmax:

Rmax · vr < c02 (4)
8 ftx

Тепер ми бачимо, що здатність радіолокатора одночасно однозначно вимірювати дальність цілі та частоту Допплера (тобто радіальну швидкість цілі) залежить тільки від значення несівної частоти випромінення (Рисунок 2).