Корреляционный способ когерентного накопления сигнала

Корреляционный способ когерентного накопления сигнала предпо­лагает перемножение опорного сигнала и входного сигнала, состояще­го из полезного сигнала и шумов, а также последующее временное интегрирование. Опорный сигнал является последовательностью одиноч­ных сигналов (как и принятый сигнал), задержанных по времени и смещенных по частоте относительно зондирующего сигнала. При перем­ножении полезного и опорного сигналов происходит демодуляция (сжатие по спектру) сигнала, т.е. образуется последовательность демодулированных одиночных сигналов, длительность которых опреде­ляется длительностью зондирующих сигналов. Внутрипериодное и междупериодное интегрирование могут осуществляться как раздельно с помощью фильтра грубой селекции (ФГС) с внутрипериодной памятью и узкополосного фильтра точной селекции (ФТС) с междупериодной памятью, так и одновременно с помощью единого радиоинтегратора с междупериодной памятью.

Корреляционная схема когерентного накопления сигнала на ра­диочастоте показана на рис. 7.3. Роль радиоинтегратора с междупе­риодной памятью выполняет узкополосный фильтр (ФТС) с использова­нием колебательного контура (рис. 7.4). Квадрат АЧХ этого фильтра определяется выражением (рис. 7.5)

где – резонансная частота фильтра, – постоянная времени фильтра, – добротность фильтра.

Рис. 7.3 Корреляционная схема когерентного накопления сигнала

Рис 7.4 Узкополосный фильтр точной селекции – радиоинтегратор

Рис. 7.5 Амплитудно-частотная характеристика узкополосного фильтра

Чтобы обеспечить узкую полосу пропускания фильтра (десятки-сотни Герц используют в качестве колебательного контура фильтра кварцевые резонаторы с добротностью .

Процесс обработки принятого сигнала в корреляционной схеме когерентного накопления показан на рис. 7.6.

Рис. 7.6. Эпюры напряжений в корреляционной схеме когерентного накопления сигнала.

Кроме изложенной временной интерпретации процесса когерент­ного накопления сигнала в показанной на рис. 7.3 схеме с корреля­ционной обработкой, существует спектральная интерпретация этого процесса. Суть ее состоит в следующем. Частотная характеристика корреляционной схемы обработки формируется с участием, во-первых, опорного сигнала, а во-вторых, частотных характеристик фильтров, стоящих после перемножителя. Огибающая частотной характеристики устройства корреляционной обработки определяется спектром оценоч­ных опорных сигналов. Гребенчатая структура частотной характерис­тики устройства корреляционной обработки определяется периодич­ностью опорного сигнала: частотная характеристика становится ре­зультатом размножения по частоте, с учётом ограниченного времени наблюдения, частотной характеристики фильтра коррелятора (факти­чески узкополосного фильтра) с интервалом размножения, равным час­тоте повторения одиночных опорных сигналов. В результате частот­ная характеристика корреляционной схемы когерентного накопления сигнала оказывается гребенчатой, причем ширина зубцов АЧХ, опре­деляющая время когерентного накопления, равна (рис. 7.2):

,

Это означает, что при наличии узкополосного фильтра когерентное накопление осуществляется практически на всем интервале наблюдения ( ). Для того чтобы зубцы АЧХ когерентного накопителя были совмещены с зубцами амплитудно-частотного (энергетического) спектра сигнала, необходимо выполне­ние условия

,

т.е. частота коррекции опорного сигнала должна равняться доплеровскому смещению частоты принятого сигнала.

В ряде случаев полезна следующая дополнительная спектраль­ная интерпретация процесса когерентного накопления сигнала.

На выходе фильтра грубой селекции с внутрипериодной памятью ( ) формируется последовательность демодулированных "аналитически продолженных" на период повторения одиночных сиг­налов, спектр которой (последовательности) представляется одним зубцом (не является гребенчатым) с шириной

, ,

которая в основном определяется величиной, обратной времени наблюдения. Частотная характеристика накопителя-радиоинтегратора, роль которого выполняет узкополосный фильтр точной селекции, с уче­том ограниченной продолжительности последовательности одиночных опорных сигналов, равной времени наблюдения T_н, имеет ширину

,

которая, в основном, также определяется величиной, обратной вре­мени наблюдения (рис. 7.7). Таким образом, обеспечивается согла­сованная по полосе частот фильтрация полезного сигнала ( ), т.е. согласование времени когерентного накопления с интервалом когерентности сигнала ( ).

Рис. 7.7. Дополнительная спектральная интерпретация процесса когерентного накопления сигнала

Аналогичная по принципам построения, функционированию и характе­ристикам корреляционная схема когерентного накопления сигнала на видеочастоте с двумя квадратурными каналами показана на рис. 7.8. Здесь в качестве перемножителей корреляторов используются фазо­вые детекторы, в качестве фильтров грубой селекции – фильтры низ­ких частот, а в качестве узкополосных фильтров – интегрирующие цепи (рис. 7.9).

Рис. 7.8. Корреляционная схема когерентного накопления сигнала на видеочастоте с двумя квадратурными каналами

Рис. 7.9. Узкополосный фильтр (интегрирующая цепь) на видеочастоте.