Формирование канала наблюдения в частотной области

2 Формирование канала наблюдения в частотной области

Задачей формирования канала наблюдения является сбор энергии по большой апертуре, с компенсацией задержки, возникшей на элементах АР при прохождении сигнала в среде. Это формирование можно делать и во временной области, но для получения хороших характеристик такого формирования частота дискретизации входных выборок должна быть очень большой (fd>>fв). Поэтому чаще процедуру формирования пространственного канала выполняют в частотной области, где частота дискретизации fd может быть лишь в 2.5-3 раза выше верхней частоты полосы обработки.

Основана эта процедура на следующем свойстве преобразования Фурье.

Пусть сигнал имеет непрерывный спектр , тогда задержанный сигнал на время t сигнал S1(t)=имеет спектр , который на каждой частоте f отличается от спектра исходного сигнала лишь фазой, которая пропорциональна задержке t и частоте f:

.

Таким образом, для компенсации временных задержек сигналов на элементах АР достаточно вычислить спектры сигналов и умножить их на каждой частоте на . Тогда для формирования ПК остается сложить их:

,

получив М-кратную копию спектра исходного сигнала.

Расчет задержек прихода фронта волны сигнала, приходящего с направления, определяемого углами (j,q) в сферической системе координат, на элементы АР возникающих проводим по формуле :

Рис. 4 Координаты элементов АР

Где – направляющая косинуса нормали к фронту волны.

Зависит от плоского фронта сигнала и координат приемных элементов АР.

По исходным данным мы строим плотный веер ХН для сигнала приходящего с известного нам направления.

Реализация алгоритма обнаружения широкополосного сигнала предполагает фазирование АР в широкой полосе частот. На практике ширина полосы обработки иногда составляет 2-3 октавы и более. Направление фазирования осей ХН принадлежат секторы обзора (α–r, αr) , в котором формируется 2R+1 пространственных канала с шагом по углу

Рис.5 Веер ХН на линейной АР

Алгоритм фазирования АР на направлении ,, и алгоритм формирования ХН имеет вид :

В пространственно - частотной области:

где выходные величины вычисляются на всех частотах из полосы обработки .

Далее мы будем работать с одним направлением в секторе обзора, с которого у оператора может возникнуть желание прослушать сигнал.