Сжатие ЛЧМ-радиоимпульса

Процесс сжатия ЛЧМ-радиоимпульса поясним с помощью временных графиков. а рис. 4.12 а, б, в приведен ЛЧМ-импульсный сигнал с прямоугольной огибающей. Выходной импульс на уровне 5 = 0,637 от максимального имеет длительность , поэтому отношение длительностей на входе и выходе

 

есть коэффициент сжатия длительности импульса. Коэффициент сжатия в РЛС имеет значение от нескольких десятков до нескольких сотен. Выходной канал симметричен относительно и достигает в этот момент пикового значения:

,

Рис. 4.12. Спектральные характеристики ЛЧМ-импульса и его оптимального фильтра: а,б – амплитудный и фазовый спектры, в,г,д, д – амплитудно-частотная, фазочастотная и дисперсионная характеристики фильтра

которое в раз больше амплитуды сигнала на входе. Это обстоятельство можно объяснить следующим образом. ЛЧМ-импульс в первом приближении эквивалентен совокупности следующих друг за другом немодулированных импульсов тех же амплитуды и суммарной длительности, несущие частоты которых смещены по линейному закону относительно друг друга.

В оптимальном фильтре происходит совмещение во времени этих импульсов, которое и приводит к росту амплитуды выходного сигнала в раз, которое и равно числу этих импульсов, для того чтобы это происходило, оптимальный фильтр должен обладать импульсной характеристикой, представленной на рис. 4.12 е, ж. Можно показать, что АЧХ ЛЧМ импульса имеет прямоугольный характер, поэтому при можно считать АЧХ оптимального фильтра прямоугольной:

, (4.11)

а ФЧХ фильтра – параболой второй степени.

Важное заключение о том, что прямоугольный характер амплитудного спектра широкополосного ЛЧМ-сигнала вытекает из постоянства амплитуды и скорости изменения частоты в течение всей длительности радиоимпульса сигнала.

Рис. 4.13. Структурные схемы Оптимального фильтра для ЛЧМ-сигнала

Квадратичный характер фазового спектра ЛЧМ-сигнала является следствием квадратичного закона изменения фазы сигнала, который эквивалентен линейному изменению его частоты. Следовательно, оптимальный фильтр для ЛЧM-радиоимпульсного сигнала состоит из полосового фильтра (ПФ) с АЧХ, описываемой выражением (4.11), и фильтра с квадратичной ФЧХ. Фильтр с квадратичной ФЧХ может быть заменен эквивалентным ему дисперсионным фильтром (ДФ). Дисперсионный фильтр компенсирует ФЧС-сигнала, что является основной причиной временного сжатия ЛЧМ-импульса.

В качестве такого дисперсионного фильтра может быть использован, например, дисперсионный ультразвуковой волновод с пьезоэлектрическими преобразователями, частотозависимая линия задержки и другие устройства.