Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
АФ2 == [ зт7’0 siir м'«|ф]2 А В*.
Дисперсия флуктуаций электрического сигнала, вырабатываемого приемником и его цепью включения, определяется внутренними шумами приемника и шумом фона
Ищ —- DJI —j- АФ^пр.
Удельная эквивалентная мощность шума приемника (площадь приемника 1 см2, полоса пропускания 1 Гц) с учетом воздействия неравномерного потока излучения Фф ± АФ равна
Фп (Фф + ДФ) = Vиin/Sup = V«4. JSIP АФ2.
Так как ufa.BU и 5пр должны определяться с учетом воздействия на приемник засветки Фф, то
*1*и (Фф) = V«Г,, ¦ нн /
следовательно,
([)м(Фф I- ап») = ф„ (<[)ф) V1 аф7ф;2(фф),
или
Фа (Фф | ДФ) = рФ«(Фф),
где
qi = q<> (Фф + АФ) = ДФ2/Ф»2 (Фф) = V\Т ШП\Ф Г-
Множитель q2 учитывает увеличение порогового потока приемника, связаное с неравномерным излучением фона. В итоге, учитывая влияние засветки и неравномерного фона, найдем
Фп (Фф { АФ) == Фц»
где ФГ, — удельный пороговый поток фото приемника, реализуемый при поиске и обнаружении цели па неизлучающем фоне.
587
Так как в уравнения дальности и чувствительности прибора входит величина обнаружительной способности D*, обратная удельному пороговому потоку, то с учетом действия засвстки и неравномерного фона можно записать
- D*jqlq2.
Z Можно несколько по-другому подойти к решению задачи учета неравномерного фона. Пусть поле зрения прибора Q, яркость равномерного фона Яф, сила света малоразмерной цели /, яркость цели Вц, пространственный угол цели fia.
Освещенность входного зрачка прибора при отсутствии цели
равна Вф?2. При появлении цели она изменяется на величину
?цац — — //ZA Следовательно, условием обна-
ружения цели на равномерном фоне является превышение величины //L2 над величиной Вфй. Для улучшения условия обнаружения, очевидно, необходимо уменьшать поле зрения прибора Q до угловых размеров цели Q .
При неравномерном распределении фона в пространстве задача обнаружения изменяется. Максимальное значение изменения освещенности от фона в процессе сканирования равно ^Ящах — &Втln < ^5тах, причем знак равенства относится
к случаю, когда Вш1а - > 0. С другой стороны, минимальная разница в освещенностях при наличии цели равна f/L2 — QBni;ix. Следовательно, можно найти, что в худшем случае условием обнаружения является
//L2 QBmax QBUUIX,
т. е.
I ID > 2fiBmax = (с/ш) 2 ?Штах,
где с/ш — необходимое отношение сигнала к шуму.
Следовательно,
Q = [//(2L2Bnia,)] (с/ш).
Вычисление поля зрения из полученной формулы предъявляет излишне высокие требования к системе, так как формула не учитывает пространственного спектра неравномерностей фона и того, что прибор пропускает не все составляющие этого спектра.
^Если двумерный спектр Хинчина—Винера для пространственного распределения яркости фона известен, то расчет спектральной плотности шума на входе электронной части прибора может проводиться но формуле
Е (/) = Евп (/) -г Еф|1 (/),
где Евн (/) — спектральная плотность шума приемника излучения, задаваемая паспортом приемника; Еф (t)—спектральная плотность шума фона, расчет которой производится по данным гл. 19 § 3.
При наличии только внутреннего шума модуляция потока излучения может обеспечить выигрыш лишь при окрашенном
588
шуме. Для белого шума модуляция всегда ведет к потере в отношении сигнала к шуму. Для окрашенного шума на частоте модуляции спектральная плотность шума может оказаться много меньше, чем в области спектра немодулированного сигнала. Величина выигрыша будет существенно зависеть от спектров шума и сигнала, а также от глубины модуляции.
При наличии шума фона модуляция является одним из эффективных средств предварительного выделения сигнала. Растры Би-бермана (см. рис. 155) позволяют осуществить пространственную фильтрацию при небольших градиентах фона. Конструкция этих
о) г
и.мкВ ~о
то
2000
100 200 т 1000 2000 t Гц
Рис. 349. Спектр сигнала от фона (а) и от фона при наличии цели (б) для секторного растра с модулирующим и фазирующим полудисками:
I — при непрозрачном фазирующем полудиске; 2 — при полупрозрачном фазирующем полудиске, F0 — частота вращения растра; fо — частота модуляции; и — выходное напряжение
растров учитывает, что резкие перепады яркости фона встречаются редко, поэтому в сигнале от фона почти отсутствуют гармоники выше восьмой. В то же время экспериментальные исследования характера сигналов от целей типа самолетов показали, что в состав этих сигналов входят гармоники с частотой в 20 раз больше основной частоты. Поэтому растры Бибермана сконструированы с таким расчетом, чтобы сигнал от цели состоял из гармоник выше восьмой (от частоты вращения растра), чем и обеспечивается подавление сигнала от фона. Как уже было рассмотрено, растр сосюит из двух полукругов, причем одна половина для модуляции сигнала от цели состоит из чередующихся прозрачных и непрозрачных секторов одинакового размера.
Вторая половина является полупрозрачной и служит для отсчета фазы огибающей.
На графиках рис. 349 показано, как выгляди г спектр шума фона и спектр сигнала от цели для растров этой конструкции.
Протяженный градиент фона (горизонт, ровный край облака) радиальным растром не подавляется. Поэтому пришлось секторную
