www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Ширина полосы пропускания приемника

Частота (МГц)
B = 1,6 МГц

Рисунок 1. Графическое изображение АЧХ полосового фильтра. Для определения ширины полосы пропускания использован критерий «-3 дБ» (уровень половинной мощности)

[дБ]
Частота (МГц)
B = 1,6 МГц

Рисунок 1. Графическое изображение АЧХ полосового фильтра. Для определения ширины полосы пропускания использован критерий «-3 дБ» (уровень половинной мощности)

Größenänderung eines Signals in einem Bandpass mit einer -3 dB Bandbreite
Частота (МГц)
B = 1,6 МГц

Рисунок 1. Графическое изображение АЧХ полосового фильтра. Для определения ширины полосы пропускания использован критерий «-3 дБ» (уровень половинной мощности)

Ширина полосы пропускания приемника

Полосой пропускания радиолокационного приемника называют полосу частот, в пределах которой его амплитудно-частотная характеристика достаточно равномерна и не приводит к искажению принимаемого сигнала. Полоса пропускания характеризуется верхней и нижней частотой, а также шириной, которая определяется как разница между ними. Для обозначения ширины полосы пропускания используют символы B, BW, Δf или П. В случае видеосигнала ширина полосы пропускания равна верхней частоте полосы пропускания. В радиолокационном приемнике ширина полосы пропускания определяется, главным образом, фильтрами промежуточной частоты. Основополагающим здесь является требование, чтобы приемник мог обрабатывать весь спектр частот отраженных от целей сигналов.

Ширина полосы пропускания оказывает существенное влияние на отношение «сигнал-шум» и, значит, на чувствительность приемника. Поскольку шум присутствует на всех частотах, то чем шире полоса пропускания приемника, тем выше будет уровень шума, прошедшего через нее.

При проектировании ширина полосы пропускания приемника приближенно определяется шириной информативной части спектра принимаемого сигнала. Под информативной частью спектра сигнала подразумевают ту его часть, при сохранении которой искажения сигнала не превышают допустимого уровня. Так, для обнаружения прямоугольного импульса при помощи быстрого преобразования Фурье (БПФ) ширина полосы пропускания приемника должна быть равна наивысшей гармонике его спектра. Чем шире полоса пропускания приемника, тем круче будут фронты импульсов на его выходе.

В общем случае, необходимая ширина полосы пропускания B приемника для сигнала в виде полупериода синусоиды длительностью τ определяется по формуле:

B = 1 (1)
τ

Под влиянием эффекта Допплера длительность отраженного сигнала и ширина его спектра могут изменяться. Следовательно, для получения информации о допплеровской частоте, ширина полосы пропускания радиолокационного приемника должна быть несколько шире, чем спектр излучаемого зондирующего сигнала.

В радиолокаторе, использующем зондирующие сигналы с внутриимпульсной модуляцией, необходимая ширина полосы пропускания приемника будет намного выше величины, определяемой при помощи формулы (1). В этом случае ширина полосы пропускания зависит от вида и параметров модуляции зондирующего сигнала, длительности сжатого импульса и параметров весовой функции, применяемой для достижения заданного уровня боковых лепестков импульса после сжатия.

Максимальная практически достижимая ширина полосы частот при использовании современных технологий составляет 200 МГц. Высококачественные приемники могут иметь настраиваемую полосу пропускания.

Соотношение длительности сигнала и ширины полосы пропускания

Одним из распространенных показателей, используемых для оценивания устройств сжатия импульсов, является произведение длительности импульса и ширины полосы пропускания: τ·B (измеряется в [мкс·МГц]). В некоторых радиолокационных системах это произведение может достигать значений от 5 до 1000. При невысоких значениях произведения (например, от 5 до 15) применяют дополнительные меры по ослаблению боковых лепестков сжатия, достигая уровня около 35 дБ. При более высоких значениях произведенияя (от 15 до 500) обеспечивается ослабление боковых лепестков сжатия на уровне 45 дБ.

Значение произведения длительности импульса и ширины полосы пропускания около 1000 говорит о высоком разрешении по дальности, обеспечивающем, например, реализацию метода измерения высоты цели по разнице между временем запаздывания прямого эхо-сигнала и переотраженного от подстилающей поверхности (Многолучевой метод определения высоты).